汽轮机调速系统建模仿真程序设计

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1、2015年第4期上海电力7汽轮机调速系统建模仿真程序设计张建新，单英雷，陈洪兴(国网上海市电力公司电力科学研究院，上海200437)摘要：开展汽轮机调速系统参数实测建模，可为电网动态仿真提供可靠数据，文中就调速系统模型的3个部分分别设计参数辨识仿真程序，开发出一套调速系统建模仿真软件，能够有效地规范调速建模工作流程，降低建模工作难度，提高建模工作效率。关键词：调速系统；参数辨识；仿真中图分类号：TM711；TM743文献标志码：AAGC控制算法交由协调控制系统(CCS)完成，汽0引言轮机数字电液调节系统(DEH)退化为CCS中汽涉网机组的汽轮机控制系统是电网负荷一频轮机主控回路

2、的执行机构，即控制算法由CCS协率一次调节的主体，建立涉网机组汽轮机在电网调控制系统来完成，其计算结果送到DEH电液控频率扰动下的功率输出响应特性动态数学模型，制系统的阀位指令处，由油动机等伺服执行机构使电网动态仿真能真实地模拟实际系统动态特来完成最终的调节任务(图1)。性，对分析电力系统暂态稳定、研究电网负荷一频根据机组的运行方式，能够在较短时间内完率控制策略和电网安全预警控制措施等将起十分成一次调频功能的控制方式可分为以下几种模重要的作用uJ。目前，上海电网火电机组装机容式：量约21600MW，大规模开展涉网机组调速系统(1)单DEH控制模式：CCS切除时一次调频实测建模工

3、作量巨大，开发调速系统建模仿真软控制；件，能够有效地规范工作流程，降低工作难度，极(2)单CCS控制模式：DEH侧一次调频功能大地提高工作效率。切除(转速偏差死区过大)时的一次调频控制；(3)CCS+DEH控制模式：机组一般运行方1汽轮机调速系统概述式。机组并网运行时，调速系统通过控制调节汽现代汽轮机调速系统通常运行在DEH+CCS门开度来改变机组的功率输出，服务于电网负调节模式(如图1所示)，如果机组运行在单DEH荷一频率的一、二次控制。一次调频与二次调频调节模式，则去除相应的CCS控制部分；如果机对应的功率指令叠加，形成机组瞬时功率需求指组运行在单CCS调节模式，则去除相应

4、的DEH令；液压伺服执行机构根据瞬时功率指令，产生符控制部分。合功率要求的调节汽门开度；汽轮发电机组实现2汽轮机调速系统模型蒸汽机械能到电能的转化引。绝大部分现代大型火力发电机组的汽轮机调根据国网公司2012年发布的《同步发电机原节控制任务，都交由自动发电控制系统(AGC)，动机及其调节系统参数实测与建模导则》，结合[6]INOUET，TANIGUCHIH，IKEGUCHIY．Amodelof~ssil[8]付娅．含大规模风电的互联系统负荷频率控制[D]．heledpintwitIlonce—thmu~boilerforpower~stemf~quen—2012．cysimul

5、~ion[J]．IEEETmns．PowerSy~ems，2000，15(收稿日期：2015-04-10)(4)：1322-1328．作者简介：单英雷(1973．)，男，高级工程师，从事网源协[7]章臣樾．锅炉动态特性及其数学模型[M]．北京：水利电力调、电站自动化工作。出版社。1987．2015年第4期上海电力9即可得到物理意义明确的试验录波曲线。调速系统模型参数的辨识及校核根据调速系统模型的3个部分分别进行，包括：电液伺服执行机构、汽轮机、调节系统模型的参数辨识及校验。(1)电液伺服执行机构模型参数辨识及校验电液伺服执行机构参数辨识及校验主要包括调门开关时间的测取、电液转换

6、环节PID参数辨识及校验。开关时间直接通过调门的全开、全关试验测取，PID参数通过调门小阶跃开关试验数据辨识得到，辨识及校验流程如图5所示。图6汽轮机模型参数辨识及校验流程图((1+一(c)Is)(1+一(rh)5)(1+一(CO)S))(1)中低压连通管时间常数很小，又由于其前存在很大的容积环节(再热器)，可取Tc。=0，进而上式可化简得：G=((一(rh)A+一())HPIs+1)／((1+一(c)S)(1+一(rh)S))(2)其中可通过热平衡计算得到，通过调节级压力和热再压力辨识得到，将其带人上式，通过总阀位指令和机组功率进一步辨识得到、A。图5电液伺服执行机构参数辨识

7、及校验流程图(3)调节系统模型参数辨识及校验(2)汽轮机模型参数辨识及校验调节系统控制参数通常都可以从机组控制系汽机阀控方式下DEH侧频率扰动试验数据统中读取设定值，但由于第2节所示模型是在充用于汽轮机模型参数辨识，包括再热器时间常数分研究调速系统基本调节特性的基础上，对机组辨识、高压汽室时间常数及高压缸自然过调系数实际控制模型的高度简化，因此调节系统模型参辨识。通过调节级压力和中压缸进口压力数据，数应根据实测功率响应曲线进行相应调整，取实采用最小二乘法辨识再热器时间常数；通过总阀测辨识数值