水轮机调速器与电网负荷频率控制_一_水轮机控制系统的建模及仿真[1]

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1、第卷月第期水电自动化与大坝监测,年日水轮机调速器与电网负荷频率控制一水轮机控制系统的建模及仿真‘,’,“魏守平伍永刚林静怀华中科技大,,。。。学水电与数字化工程学院湖北省武汉市福建电力调度通信中心福建省福州市,摘要基于软件建立了水轮机控制系统仿真模型进行了水轮机调速器常目,,对电、规的电站试验项仿真在现场试验的基础上网一次调频二次调频特性进行了仿真研究及比较。关键词水轮机控制系统调速器仿真一次调频二次调频中图分类号万,少、引言少、兰旦一二,二二二一一下一一了。乙匕十—十,在科学研究和工程应用的建模中美国。。一△厂一公司推出的软件川因其高。△一、,哥子效直观的编程语言同时又是以众多

2、的数学和工程之、△△函数为基础的集数据分析、数据可视化、应用程序界△△价、一一面图,形处理等功能为一体的科学计算平台成为科△镇一学和工程建模过程中的首选工具。均塑些十,万一丁二竹,二下广一气一二了丁丁一共二对水轮机调节系统建立数学模型进行仿真可,十十又乙乙一口、、、以对其静态和动态特性进行经济方便直观迅速。。。。一△厂十一,的研究许多在现场无法进行或不宜多次重复进行△一。一,。,的试验都可以利用模型对其仿真但是水轮机调了△△节系统是一个复杂的、非线性的非最小相位系统,加△一一己」子了△之在建立数学模型的过程中,不可避免地忽略一些△镇一,次要因素和对模型进行简化要想用仿真准确地反映

3、水轮机调节系统的实际过程并得到定量的结论是式中,为暂态转差系数,取一。跳为缓冲时。、十分困难的我们只能从定性的比较的意义上对,整。间常数定范围为一为加速度时间常,其进行仿真为实际工作提供定性分析及决策支持,整。一为比例增益,数定范围为整定范围为,,对于一些新的控制规律也可以开展仿真工作但是一。,,整为积分增益定范围为一,,应充分认识其局限性不要根据其结果轻易下结论,。为微分增益整定范围为一和而且一定要采取理论与实际相结合的科研方法,在分别为机组功率给定和功率和分别为频率。工程实际中加以验证给定和频率△为频差△区,后厂为经过频率死,本文对水轮机调节系统建立数学模型仅对通的频率偏差。

4、常的水轮机调速器电站试验项目自动工况空载频调速器机械液压系统模块率摆动、空载扰动、甩负荷及负荷扰动等进行初步其动态特性为的仿真,并进行电网一次调频、二次调频的仿真和试。验研究夕,,,式中为接力器响应时间常数一般一一水轮机调节系统的仿真模型“。水轮机调速器的调节模块川在机械液压系统中还要考虑接力器关闭时间、和两段关闭特性,是接力器从开度关闭其动态特性为至开,度的最短时间它限制接力器的关闭速度,,一一一一。收稿日期修回日期类似于火电机组功率爬坡率根据调节保证计算·发电控·,水轮机调速器与电网负荷频率控制制技术及设备魏守平等一水轮机控制系统的建模及仿真一般、一。式中为机组频率为机组输人

5、功率差值为,引水系统和水轮机模块机组负荷惯性时间常数动态频率特性时间常数,。。对于引水系统不太复杂的情况一般采用刚性一般一一为机组负荷静态频率自调节,。。水锤的表达式来描述其动态特性特性系数一般取一一、一图给出了用建立的一召升兰于一少。夕、,,〕,一一十水轮机调节系统仿真模型以凡凡给参数,反式中为水流惯性时间常数映引水系统水锤它可以仿真水轮机调节系统一次和二次调频的静态,即效应的时间常数一般一一了为接力器和动态特性。以,,,。的形式给参数的水轮机。导叶开度调节系统仿真模型见图。,在水系统和水轮机模块建模中还应引人水头,一都是仿真。图中工况切换开关是。因子和水流不稳定作用频率给定阶

6、跃信号投入切除开关,是机组电发电机及负荷模块网,频率信号投人切除闭环开环开关是负其动态特性为,荷扰动阶跃信号投人切除开关是功率给定信了号投人切除开关,是功率给定前向通道前馈、工价,信号投人切除开关是功率导叶开度反馈信号尸网匡尸矩机组功率尸『印。浑厂呀几飞刀冈兮孕匡厂月卜巨口二一,斜波力延迟图水电机组仿真,人,,系统结构巨口口口冈叮艳机组功率尸口巨日仁‘,【正】人曰下沪匡厂刃〔口了一,斜波刀延迟图水电机组仿真系统结构《。,兀,水奄匆和化专失硕盛浏,选择开关,是调节器导叶开度接力器实际开度工况下频率给定信号阶跃扰动时的动态特性。反馈信号选择开关。这些开关的不同位置及其组仿真例子,可。

7、。,,。,合以构成水轮机调节系统的不同仿真工况对象参数为’了,,调节参数为水轮机调节系统单机动态特性仿真结果,。,。一方频率给定施加一个的空载频率波动仿真阶跃扰动作用。仿真方式,可仿真波形见图以看出由于水流惯性时间,在频率给定阶跃信号切除位置使机组常数的影响,水轮发电机组功率和频率出现了反向,电网频率信号投人置于负荷扰动阶跃信号切调。,节微机调节器输出展现了明显的微分作用,,除状态在功率给定信号切除位置功率给定前接力器位移则受到接力器关闭时间的限制。机向通道前馈信号开关断开功率导