水輪機調速器主接力器的仿真方法
2023-09-23 04:44:40
專利名稱：水輪機調速器主接力器的仿真方法
技術領域：
本發明主要涉及用於電力系統穩定分析計算的一種水輪機調速器主接力器 的仿真方法。
背景技術：
水輪機調速器是水力發電機組最重要的控制部件，主接力器作為調速器的 執行機構，其仿真方法的正確性和準確性直接關係到電力系統仿真計算的結果。 而目前一般仿真分析和電力系統計算軟體裡面所採用的仿真方法如圖1所示， 該仿真方法較簡單，沒有考慮到主接力器運動過程中的限制條件，物理意義不 明確，影響其仿真的準確性，在頻率波動較大的情況下將出現較大的誤差。
發明內容
本發明的目的是提供一種新的用於電力系統計算用的水輪機調速器主接力 器仿真方法，其解決了現有電力系統計算中所採用的水輪機調速器主接力器仿 真方法仿真準確性差、在頻率波動較大的情況下誤差較大的技術問題。
本發明的技術解決方案是
一種水輪機調速器主接力器的仿真方法，其特殊之處是其包括放大步驟、
接力器速度限幅步驟和積分限幅步驟，
所述放大步驟是將調速器隨動系統輸入信號除以接力器反應時間常數來進
行輸入信號的放大並得到隨動系統的相對速度 formula see original document page 4其中，V—接力器相對速度；凡一隨動系統輸入；7;—接力器反應時間常數； 所述接力器速度限幅步驟是根據接力器相對速度的大小對主接力器的速度 進行限制
formula see original document page 4
其中，L^一接力器最快開啟速度；、m—接力器最快關閉速度； 所述積分限幅步驟是將主接力器的相對速度進行積分得到主接力器的相對 位移值，然後根據該相對位移值對主接力器的位移進行限制。
《
l,v上l
y,O s i
o，-o
其中，y—接力器位移。
上述仿真方法還包括用於克服主配壓閥死區的遲滯步驟，所述遲滯步驟的
參數值通過參數辨識得到
「y0+a/2， O廣y0)S-a/2
少=、_yQ， —_y0)Sa/2
L_y0-a/2， (乂-少0)^/2
其中，^一輸入遲滯環節的初始值；力一輸入遲滯環節的值；^一遲滯環 節的輸出值；"一遲滯環節寬度。 本發明的優點是-
1、 採用本發明仿真方法可以從理論上解釋主接力器各步驟工作過程，各步 驟和參數的物理意義明確；
2、 本仿真方法中各參數可以通過實測或參數辨識進行確定；
3、 原仿真方法對於頻率擾動較大或大波動過程是不合適的，本發明仿真方 法可以仿真一次調頻、增減負荷以及大波動調節過程，仿真精度較高。
圖1為現有主接力器仿真方法的結構示意圖2為主配壓閥死區較大時本發明的主接力器仿真方法的結構示意圖； 圖3為主配壓閥死區較小時可忽略主配壓閥死區步驟(忽略遲滯步驟)的 主接力器仿真方法的結構示意圖4為採用圖1的原仿真方法的仿真曲線、圖2中的本法明仿真方法的仿
真曲線以及現場實測的曲線的比較圖。
其中凡一調速器隨動系統輸入；？;一接力器反應時間常數；v^—接力
器最快開啟速度，v隨-l/ ;; vn
-接力器最快關閉速度，vn
接力器位移上限，即全開位置，其值為l; ^mm—接力器位移下限，即全關位置，
其值為0。
具體實施例方式
本發明的主接力器仿真方法具體包括四個步驟，分別為放大步驟(參見圖2 或圖3中的第一個模塊)、遲滯步驟(參見圖2中的第二個模塊)、接力器速度 限幅步驟(參見圖2中的第三個模塊或圖3中的第二個模塊)、積分限幅步驟(參 見圖2中的第四個模塊或圖3中的第三個模塊)。
放大步驟的係數7;為接力器反應時間常數。
遲滯歩驟是指由於主配壓閥的搭疊量引起的死區和主接力器調節滯後。 接力器速度限幅步驟是指接力器速度受最快開、關機時間的限制，通過測 試接力器最快開、關機時間來確定，開啟方向上的速度限幅v^ =1/7>，關閉方
向上的速度限幅、,，=-i/t;。
積分限幅步驟描述了主接力器的動作特性，主接力器位移從全關位置到全
開位置，以相對值表示，對應限幅最小值為>^,， =0，對應限幅最大值為^_=1。 本發明原理
在水輪機調速器隨動系統一般由放大器、電液/機轉換、主配壓閥、主接力 器組成，其工作過程為放大器首先對隨動系統的輸入信號進行放大以及數模轉 換，通過電液/機轉換後轉換為可以控制主配壓閥的液壓或位移信號，通過主配 壓閥的動作操作主接力器移動。因此仿真方法中需要反應出各步驟的工作過程
及限制條件。
接力器反應時間常數7;在數值上等於開環放大係數K,的倒數。在隨動系統 中開環放大係數^,是可以調整的，通過改變機械液壓隨動系統的局部反饋槓桿 比或電氣液壓隨動系統的電氣綜合放大器的放大係數。
在水輪機調速器的主配壓閥中為減少壓力油的洩漏，主配壓閥存襯套孔口 高度與閥盤存在一定的搭疊量。在實際工作中主接力器活塞還承受作用在導葉 上的水力矩所造成的力w，以及接力器活塞在移動時還要克服摩擦力r，在往一 個方向運動時需要克服的阻力是/ + r，在往相反的方向運動時需要克服的阻力 是/ -r。主配壓閥閥體位移從中間位置向開啟和關閉方向需要超過一定的位置 時主接力器才開始移動，此範圍稱為主配壓閥死區，閥體在此範圍內移動，主
接力器並不移動。這個死區使得調速器存在轉速死區和主接力器調節延遲，在 死區較小時可以忽略，而在死區較大時不能忽略，用一個遲滯步驟來表示。
在實際工作過程中，主接力器速度受到主接力器最快開、關機速度的限制。 開機方向上的速度限制值，在數值上等於接力器以最快速度從全關位置到全開 位置的時間z;的倒數。關機方向上的速度限制值，在數值上等於接力器以最快
速度從全開位置到全關位置的時間r,的倒數的相反數。主接力器的位移值從全 開位置到全關位置，因此需要對主接力器的位移值進行限制，用相對值表示從0 到i，分別表示全關位置和全開位置。
在頻率擾動較小的情況下，原仿真方法與本發明仿真方法相差不明顯，但 在大的頻率擾動下，由於原仿真方法沒有對主接力器速度進行限制，仿真將出 現較大的差異。圖4為採用圖l的原仿真方法的仿真曲線、圖2中的本法明仿 真方法的仿真曲線以及現場實測的曲線的比較，顯然本發明仿真方法的曲線與 實測曲線更接近，而原仿真方法的曲線出現較大的誤差。
權利要求
1、一種水輪機調速器主接力器的仿真方法，其特徵在於其包括放大步驟、接力器速度限幅步驟和積分限幅步驟，所述放大步驟是將調速器隨動系統輸入信號除以接力器反應時間常數來進行輸入信號的放大並得到隨動系統的相對速度其中，v—接力器相對速度；yu—隨動系統輸入；Ty—接力器反應時間常數；所述接力器速度限幅步驟是根據接力器相對速度的大小對主接力器的速度進行限制其中，vmax—接力器最快開啟速度；vmin—接力器最快關閉速度；所述積分限幅步驟是將主接力器的相對速度進行積分得到主接力器的相對位移值，然後根據該相對位移值對主接力器的位移進行限制。其中，y—接力器位移。
2、根據權利要求1的水輪機調速器主接力器的仿真方法，其特徵在於 所述仿真方法還包括用於克服主配壓閥死區的遲滯步驟，所述遲滯步驟的 [值通過參數辨識得到>>+"/2， (乂a/2， (j^—_y0)2fl/2 其中，少。一輸入遲滯環節的初始值；輸入遲滯環節的值；^一遲滯環 節的輸出值；"一遲滯環節寬度。
全文摘要
本發明涉及水輪機調速器主接力器的仿真方法，其解決了現有電力系統計算中所採用的水輪機調速器主接力器仿真方法仿真準確性差、在頻率波動較大的情況下誤差較大的技術問題。包括放大步驟、接力器速度限幅步驟和積分限幅步驟，放大步驟是進行輸入信號的放大並得到隨動系統的相對速度接力器速度限幅步驟對主接力器的速度進行限制積分限幅步驟是將主接力器的相對速度進行積分得到主接力器的相對位移值，然後根據該相對位移值對主接力器的位移進行限制。具有可以從理論上解釋主接力器各步驟工作過程，各步驟和參數的物理意義明確；各參數可以通過實測或參數辨識進行確定；可以仿真一次調頻、增減負荷以及大波動調節過程，仿真精度較高的優點。
文檔編號G06F17/50GK101382967SQ20081015078
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月2日 優先權日2008年9月2日
發明者萬天虎, 張江濱, 華 李 申請人:陝西電力科學研究院