基于MATLAB和PSD-BPA的水轮机及调速系统参数辨识研究

水轮机调速系统模型的正确与合理性对电力系统的稳定性具有重要影响,开展调速系统参数测试与辨识研究对保证调速系统控制模型正确与合理,发挥调速器良好的控制性能具有重要意义。本文以某水电厂混流式机组为例,按照标准要求完成了调速系统模型参数的真机测试,然后基于MATLAB完成了水轮机调速系统PID模型各环节参数和电液执行机构模型参数的辨识研究,并基于电力系统PSD-BPA完成了该电厂水轮发电机有功功率的整体辨识,得到了电力系统稳定计算所需的原动机及调速系统模型和参数,为电网调度稳定计算提供了真实可靠的数据。     

基于相对增益阵列方法的水电站多机水力耦合系统交互影响分析

水电站多机引水系统复杂供水方式下产生的水力耦合现象导致各机组交互作用,其对电站整体动态特性及调速系统参数整定具有重要影响。相对增益阵列(relative gain array,RGA)是多变量控制系统中各控制变量间交互影响的通用分析方法。该文针对水电站多机水力耦合系统各机组调速控制回路间的交互影响,采用RGA方法对其进行了定量分析。通过建立水电站多机耦合系统整体状态方程,求解系统各调速控制回路间的频域RGA矩阵,揭示了多机耦合系统机组间交互程度在频域内的变化规律,并分析了调压室、岔管等水力系统参数对这种交互的影响。系统时域仿真结果表明了RGA分析方法的可行性及有效性,其分析结果可为水电站多机协调控制策略设计提供依据。     

核电机组一次调频BPA建模仿真研究

针对核电机组原动机及其调速系统参与电网一次调频仿真研究不足问题,建立了基于电网仿真通用软件BPA的调速系统、执行机构和原动机模型,并介绍了模型参数的测试、计算或校验方法等,同时,对发电机模型中的发电机动能进行了测试和计算。对所建立模型和获得的模型参数进行频率阶跃仿真,并与现场试验结果进行比较分析,结果表明模型及其参数测试方法是正确的。所建立的模型及其参数能准确反映核电机组在功率闭环控制方式下一次调频的动作特性,满足电网稳定计算要求。     

中间再热机组调速系统静态特性的试验方法

汽轮机功率与转速的关系曲线称为汽轮机调速系统的静态特性曲线。由该曲线图可求得调速系统速度变动率、迟缓率、同步器的调速范围,并可对机组调速系统的静态特性曲线形状是否合理,各负荷点能否稳定运行等方面进行分析。调速系统静态特性试验是在蒸汽额定参数下,进行机组空负荷和带负荷试验后,用四象限作图法得出功率(N)—转速(n)的特性曲线。但是中间再热机组均为单元制布置,故要在额定蒸汽参数下进行空负荷及低负荷试验困难较多,所以在电厂中难以采用上述一般的试验方     

前端调速式风电机组功率优化控制研究

研究了前端调速式风电机组功率优化控制问题,提出了一种基于差分进化算法的功率优化控制策略。以液力变矩调速系统输出转速恒定、机组输出功率平滑为控制目标建立目标函数,采用差分进化算法,对变桨系统桨距角与液力变矩调速系统导叶开度角两个控制参数进行优化,根据优化后参数对风电机组进行变桨与变矩控制,实现对机组输出有功的优化控制。以2MW前端调速式风电机组为对象进行仿真分析,仿真结果表明,根据本文提出的方法对风电机组进行功率控制,平滑了风电机组的输出功率,减小了功率波动,验证了控制策略的可行性。     

基于相量测量单元录波数据的南方电网频率特性分析

准确地掌握电网的频率特性,是采取相关措施确保电网安全稳定和经济运行的基础。利用相量测量单元(PMU)录波数据,通过BPA仿真,分析了南方电网2010年1月份的13次机组跳闸故障。结果显示,南方电网采用以下模型可以基本上反映系统的频率特性:对实测过模型参数的机组,其调速系统采用实测模型;未实测的其余机组的调速系统采用经典模型,但死区设置为±0.05 Hz,调差系数设置为约0.164;负荷的有功功率频率因子取4.0。但2010年1月份的各次跳机事件的功率损失和频率变化量相对较小,由此得出的仿真模型对于大扰动是否适应还有待验证。     

火电机组汽轮机调速系统建模方法与优化

为了提高火电机组汽轮机调速系统模型的准确性和可靠性,根据电力系统稳定计算对调速系统模型参数的总体要求,从信号输出和采集、模型构建和实测、模型参数仿真校核三个方面提出了建模试验的优化思路及方法;同时针对火电机组运行的多变性和强非线性的特点,在模型参数校核时提出了"汽轮机调速系统协同曲线"概念,对模型进行修正。实践结果表明:辨识所得的模型参数能够满足电力系统分析对汽轮机调速系统模型准确性的要求。     

电力系统稳定计算中火电厂调速系统模型及其应用分析

目前国内电力系统稳定仿真计算中火电厂的调速系统模型和参数不够准确,造成了仿真计算中频率响应过程和现场事故记录差别较大。文中首先介绍了火电厂动力系统及其调节装置模型和控制方式;然后分析了它们对电力系统稳定仿真计算的影响;最后探讨了调速系统模型的使用方法,指出了仿真计算除了需要知道汽轮机采用的调速控制方式和参数外,还需要了解现在已普遍采用的锅炉－汽轮机的协调控制方式和参数设置等。     

黄龙滩水电厂170MW机组调速系统建模

根据黄龙滩水电厂170 MW机组调速系统建模参数的现场实测,提供了真实的调速系统建模参数和曲线,建立了在并网状态下与实际系统状况相吻合的调速系统数学模型。仿真结果表明：所建模型能较好地反映系统在并网状态下对频率变化的动态响应。     

超低频振荡的机炉功率源动态特性分析

已有研究表明,机组机械功率的振荡频率若接近电力系统固有振荡频率,可引起强迫式低频振荡。考虑锅炉、汽轮机模型以及4种机炉协调控制方式,分析了机炉系统在机端电功率扰动下输出机械功率的阻尼及动态特性。研究发现,由于机炉协调控制的功率反馈通道在电网侧扰动后变成了前馈通道,导致机炉系统的机械功率阻尼降低,振幅变大;在超低频频带内,典型模型的4种机炉协调控制都存在共振频率,且振幅比都大于2。研究证实了火电厂热力系统可作为电力系统超低频振荡的功率来源,对超低频振荡的原因分析和抑制方法研究具有实际意义。     

DEH阀门流量特性曲线对机组协调控制的影响

介绍了2个电厂在调试过程中出现的机组协调控制热力参数波动的情况,分析了热力参数波动的原因。认为在数字电液调节系统(DEH)中,如果阀门特性曲线与实际情况相差较大时,将对机组的协调控制产生很大影响,甚至使机组不能投入协调控制。最后提出了解决的办法。     

亚临界600 MW机组协调控制系统仿真研究

根据协调控制模型,结合吴泾第二发电厂机组运行参数,建立了亚临界600 MW机组协调控制系统数学模型,在Simulink软件下对该模型进行了仿真,并将仿真结果与机组运行数据进行了比较.结果表明:在汽轮机的调节阀开度一定的条件下,改变锅炉给煤量时主蒸汽压力仿真值与实际值的最大误差不超过0.3 MPa,汽轮机功率仿真值与实际值的最大误差不超过3 MW;在锅炉给煤量一定的条件下,改变汽轮机调节阀开度时主蒸汽压力仿真值与实际值的最大误差不超过0.2 MPa,汽轮机功率仿真值与实际值的最大误差不超过4.5 MW.模型与机组的动态误差较小,表明建立的协调控制系统数学模型可行.基于所建模型和直接能量平衡(DEB)法对原机组协调控制系统进行了改进,改进后的机组协调控制系统响应速度快、抗干扰性强,并且能够较好地控制主蒸汽压力的波动.     

计及阀门流量特性的再热凝汽式汽轮机模型及其仿真校验

针对某些火电厂汽轮发电机组存在调速系统参数测试与仿真校验结果不匹配的情况,分析了暂态稳定计算用调速系统及汽轮机模型和参数测试各个环节。分析认为:汽轮机调节阀门的流量特性是影响仿真精度的重要因素。在计及调节阀门流量特性的前提下,利用电力系统综合分析程序(PSASP)中的用户自定义建模功能,对现有调速系统及汽轮机模型进行调整和改进,并给出改进模型的使用方法。仿真结果表明:与原有模型相比,改进模型能够更好地反映现场实际设备的响应特性。     

全功率变速抽水蓄能机组控制策略与调节特性

全功率变速抽水蓄能机组协调控制中通常采用变流器控制机组功率、调速器控制机组频率(转速)的快速功率控制,其忽视了对机组频率安全与效率的影响,且控制模式单一。分析了机组多控制模式振荡特性和功频响应特性,提出了机组发电工况快速频率控制与快速功率控制相结合的协调控制策略,以及水泵工况定导叶开度变转速控制策略。设计了常规试验与性能优化试验结合的变速工况调试方法并应用于我国第一台全功率变速抽水蓄能机组启动调试中,验证了控制策略和调试方法的有效性。现场测试结果表明,调速器和变流器控制不协调易引发机组振荡,采取所提协调策略后机组安全高效运行,且具备百毫秒级的有功、无功快速调节能力。     

水轮机组新型PID调速器的调节系统分析与工业实验

本文应用稳定区域划分的方法,结合具体机组的运转情况及条件,对PID型调速系统进行了比较全面的分析,并对不同类型的(PI、PID)调速系统特性作了比较。结合实际,确定了一组PID调速系统在理想工作状态下的系统参数。     

电力系统全过程动态仿真中的机炉协调控制系统模型研究

机炉协调控制系统(coordinated control system,CCS)是火电机组满足电网负荷需求和保证机组本身稳定运行的重要控制措施。在分析机炉协调控制系统原理和控制方式的基础上,提出了一种适于电力系统机电暂态及中长期动态全机炉协调控制系统(coordinated control system,CCS)是火电机组满足电网负荷需求和保证机组本身稳定运行的重要控制措施。在分析机炉协调控制系统原理和控制方式的基础上,提出了一种适于电力系统机电暂态及中长期动态全过程仿真的机炉协调控制模型,并在电力系统全过程动态仿真程序进行编程实现。通过模型参数值的设置,该模型可以灵活模拟炉跟机、机跟炉、协调控制、直接能量平衡等火电厂机炉控制中的常见组态方式。采用两个仿真算例说明了不同CCS控制方式对机组功率的影响,以及CCS在与频率动态特性相关的电力系统动态仿真中的作用。     

调速系统异常引发低频振荡实例及机理分析

对某火电厂汽轮发电机组发生的有功功率低频振荡事件进行了分析研究,通过广域测量系统(WAMS)记录的振荡波形进行了Prony分析并基于能量函数方法进行扰动源定位分析,认为低频振荡属于强迫振荡,与机组调速系统密切相关。本次低频振荡的原因是发电厂调速系统的逻辑控制参数设计不合理以及汽轮机调门的非线性漂移。为防止该类低频振荡的发生,需要合理设置调速系统参数,加强发电机网源协调管理。     

考虑非对称运行和受端分层接入的特高压直流潮流建模

特高压直流(UHVDC)系统运行方式不同,导致潮流建模中两侧约束方程和直流变量不同,需区别对待。在分层接入模式下,逆变侧连接系统参数和运行工况不同的两个交流电网,同一极高低端换流器参数需独立设定。文中建立了含UHVDC的交直流电网潮流模型。区分对称运行和非对称运行方式,基于每种运行方式下系统的对称性,确定独立直流变量,推导变流器等值功率,建立潮流约束方程。分层接入模式下,根据系统容量和两受端电网的传输功率重新划分UHVDC的运行方式,建立其潮流模型。推导不同功率转移方案下直流系统参数的变化,对比其对电网潮流的影响。通过两区域IEEE RTS-96测试系统,验证了所提模型的可行性和正确性。     

燃气轮机调速系统建模与模型参数测试方法研究

对燃气轮机及其调速系统的电网稳定计算模型进行了研究.介绍了建立该模型的重要参数测试方法,主要包括执行机构开启和关闭时间常数测试、电液转换PID参数测试与校验、转速通道测量环节和发电机功率测量环节时间常数、以及燃气轮机模型参数等的测试与辨识,并针对这些参数的获取开展了相关试验.对现场试验和仿真结果进行了误差分析,验证了测试方法的正确性和实用性.所建立的模型和测试、辨识得到的模型参数满足电网稳定计算要求.     

宝钢电厂35万千瓦汽轮机的液压调速系统

我厂TC-2F335型350兆瓦中间再热式汽轮机为日本三菱产品,系三缸(高、中、低压缸)二排汽型式,配有两个高、中压主汽门、8个高压调速汽门及两个中压凋速汽门,对称布置在机组两侧。机组配有一套液压调速系统和一套功频电调系统,正常运行时电调为主,液调跟踪。本文只简单介绍液调系统情况。这套液压调速系统在多功能灵活参与控制、考虑机组自启停和机炉的协调控制、改善机组的动态品质及实现多种启动方式等方面采取了许多措施,因此,它也能适应大机组的发展特点,值得从事液压调速系统工作的同志参考。