一種功率負荷不平衡保護的轉速判據計算方法與流程
2023-09-22 23:33:45
本發明涉及一種汽輪機保護領域，特別是一種功率負荷不平衡保護的轉速判據計算方法。
背景技術：
大型汽輪機的「功率-負荷不平衡保護」一般以機組電氣功率的標么值和中壓缸排氣壓力的標么值之差為動作判據，在機組發生故障時能夠快速動作關閉調門，有效降低汽輪機超速的最大值。但是該保護也存在誤動現象較為嚴重的問題。當功率變送器發生故障，如pt斷線時，可能誤動，當機組發生近端短路故障時，也容易誤動。將功率負荷不平衡保護修改為轉速和功率雙判據後，其功率判據仍可沿用之前的廠家設計方法，但是轉速判據的計算方法不能確定。為確定轉速判據，本發明提出一種功率負荷不平衡保護的轉速判據的計算方法。
技術實現要素：
本發明的目的就是提出一種功率負荷不平衡保護的轉速判據計算方法，將功率負荷不平衡保護修改為轉速和功率雙判據後，能夠確定轉速判據。
本發明的目的是通過這樣的技術方案實現的，功率負荷不平衡保護的轉速判據計算方法，它包括有：所述計算方法步驟如下：
s1：在電網計算程序中構造待計算機組的最大運行方式，單機按照額定功率運行，雙線送出和單線送出；
s2：在步驟s1的基礎上計算雙線中一回線發生近端三相金屬性接地短路故障，t1時切除故障，計算得到切除故障後機組最大轉速值n3；
s3：在步驟s1的基礎上計算單線中一回線發生近端單相金屬性接地短路故障，t2時切除故障，t3時重合成功，計算得到切除故障後機組最大轉速值n1；
s4：比較n3和n1的大小，取大的數值作為功率負荷不平衡保護的轉速判據。
進一步：步驟s1中所述構造待計算機組的最大運行方式包括有建立電廠的計算模型數據，所述計算模型包括有：發電機模型、勵磁系統模型、調速系統模型、主變模型、線路模型。
進一步：所述發電機模型建立方式包括有：
庫參數基準容量sp為0.000000mva，對於電抗，d軸中同步狀態xd為2.208000p.u.，d軸中暫態狀態xd′為0.175800p.u.，d軸中次暫態狀態xd″為0.141700p.u.；q軸中同步狀態xq為1.951000p.u.，q軸中暫態狀態xq′為0.335500p.u.，q軸中次暫態狀態xq″為0.140100p.u.；
對於時間常數，轉子慣性tj為5.972000s，轉子慣性xd0′為10.990000s，轉子慣性xd0″為0.043000s，轉子慣性xq0′為1.222000s，轉子慣性xq0″為0.084000s；
對於飽和參數a為1.000000，飽和參數b為0.000000，飽和參數n為1.000000；
阻尼係數d為0.000000s，定子電阻ra為0.000000p.u.負序電抗x2為0.140900p.u.。
進一步：所述勵磁系統模型建立方式包括有：
調差電抗xc為0.000000，測量環節tr為0.020000s；放大環節中，ka為1.000000，ta為0.020000s，vamax為10.000000，vamin為-10.000000；
校正環節選擇串聯pid，其中，k為20.000000，kv為0.000000，t1為3.000000s，t2為1.000000s，t3為0.100000s，t4為0.100000s，vmax1為9999.900000，vmin1為-9999.900000；
並聯校正環節中，kf為0.000000，tf為1.000000s；
另外，kc為0.083000，vrmax為9.050000，vrmin為-7.210000。
進一步：所述調速系統模型建立方式包括有：
對於電液調節系統：死區ε為0001300，轉速變換時間t1為0.020000，轉速放大倍數k為20.000000；
控制方式選擇負荷反饋控制，對於負荷控制器pid參數，其中，負荷控制前饋係數為0.500000，比例倍數為0.303000，微分倍數為0.000000，積分倍數為0.007000；積分環節輸出限制，最大值為1.000000，最小值為-1.000000；pid輸出限制，最大值為1.000000，最小值為-1.000000；
一次調頻負荷限制上限為0.080000，下限為-1.000000。
進一步：所述主變模型建立方式包括有：
連接信息：i側節點名為都上都g1，連接方式為d，基準電壓為22kv；j側節點名為都上都51，連接方式為yg，基準電壓為525kv；
對於阻抗及變比，r1為0.000181p.u.，x1為0.019444p.u.，tk為1.000000p.u.，gm為0.000000p.u.，bm為0.000000p.u.，數據組選擇bsaic。
進一步：所述線路模型建立方式包括有：
所屬區域為j側有效；連接信息：i側節點名為承承上51，開關狀態為合，基準電壓為525kv，j側節點名為承上承51，開關狀態為合，基準電壓為525kv；
對於阻抗線路容量，額定量為0.000000ka，上限量為100.00％；對於阻抗中的阻值，r1為0.000000p.u.，x1為-0.008170p.u.，b1/2為0.000000p.u.；r0為0.000000p.u.，x0為-0.008170p.u.，b0/2為0.000000p.u.，數據組選擇bsaic。
進一步：步驟s1所述電網電腦程式包括有：psasp和psd-bpa程序。
進一步：步驟s2中所述t1為0.09s。
進一步：步驟s3中所述t2為0.09s，所述t3為1.1s。
由於採用了上述技術方案，本發明具有如下的優點：
將功率負荷不平衡保護修改為轉速和功率雙判據後，能夠確定轉速判據。
本發明的其他優點、目標和特徵在某種程度上將在隨後的說明書中進行闡述，並且在某種程度上，基於對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發明的實踐中得到教導。本發明的目標和其他優點可以通過下面的說明書和權利要求書來實現和獲得。
附圖說明
本發明的附圖說明如下：
圖1為本發明的流程圖；
圖2為本發明的主變模型；
圖3為本發明的線路模型；
圖4為本發明的三相故障的轉速計算結果；
圖5為本發明的單相故障的轉速計算結果。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明：
實施例：如圖1～圖5所示，針對某電廠進行如下操作：
一、建立目標電廠的計算模型和數據
在電力系統專用計算程序中，如psasp和psd-bpa程序中，建立電廠的計算模型數據，包括以下幾個部分：發電機模型、勵磁系統模型、調速系統模型、主變模型、線路模型。
(1)發電機模型建立如下：
庫參數基準容量sp為0.000000mva，對於電抗，d軸中同步狀態xd為2.208000p.u.，d軸中暫態狀態xd′為0.175800p.u.，d軸中次暫態狀態xd″為0.141700p.u.；q軸中同步狀態xq為1.951000p.u.，q軸中暫態狀態xq′為0.335500p.u.，q軸中次暫態狀態xq″為0.140100p.u.；
對於時間常數，轉子慣性tj為5.972000s，轉子慣性xd0′為10.990000s，轉子慣性xd0″為0.043000s，轉子慣性xq0′為1.222000s，轉子慣性xq0″為0.084000s；
對於飽和參數a為1.000000，飽和參數b為0.000000，飽和參數n為1.000000。
阻尼係數d為0.000000s，定子電阻ra為0.000000p.u.負序電抗x2為0.140900p.u.。
(2)勵磁系統模型建立如下：
調差電抗xc為0.000000，測量環節tr為0.020000s；放大環節中，ka為1.000000，ta為0.020000s，vamax為10.000000，vamin為-10.000000；
校正環節選擇串聯pid，其中，k為20.000000，kv為0.000000，t1為3.000000s，t2為1.000000s，t3為0.100000s，t4為0.100000s，vmax1為9999.900000，vmin1為-9999.900000；
並聯校正環節中，kf為0.000000，tf為1.000000s；
另外，kc為0.083000，vrmax為9.050000，vrmin為-7.210000。
(3)調速系統模型建立如下：
對於電液調節系統：死區ε為0001300，轉速變換時間t1為0.020000，轉速放大倍數k為20.000000；
控制方式選擇負荷反饋控制，對於負荷控制器pid參數，其中，負荷控制前饋係數為0.500000，比例倍數為0.303000，微分倍數為0.000000，積分倍數為0.007000；積分環節輸出限制，最大值為1.000000，最小值為-1.000000；pid輸出限制，最大值為1.000000，最小值為-1.000000。
一次調頻負荷限制上限為0.080000，下限為-1.000000。
(4)主變模型參數實例如下：模型如圖2所示
連接信息：i側節點名為都上都g1，連接方式為d，基準電壓為22kv；j側節點名為都上都51，連接方式為yg，基準電壓為525kv；
對於阻抗及變比，r1為0.000181p.u.，x1為0.019444p.u.，tk為1.000000p.u.，gm為0.000000p.u.，bm為0.000000p.u.，數據組選擇bsaic。
(5)線路模型參數建立如下：模型如圖3所示
所屬區域為j側有效；連接信息：i側節點名為承承上51，開關狀態為合，基準電壓為525kv，j側節點名為承上承51，開關狀態為合，基準電壓為525kv；
對於阻抗線路容量，額定量為0.000000ka，上限量為100.00％；對於阻抗中的阻值，r1為0.000000p.u.，x1為-0.008170p.u.，b1/2為0.000000p.u.；r0為0.000000p.u.，x0為-0.008170p.u.，b0/2為0.000000p.u.，數據組選擇bsaic。
二、分別計算機組運行在額定功率情況下，三相故障和單相故障後的轉速最大值
其中三相故障設置如下：作業名為作業_1，故障地點中的支路名稱為ac213556，i側母線為都上都k1，j側母線為都上都51，故障點位置k為1％，新增母線ac213556_1，故障方式中快速設置包括有單相接地、單相斷線、三相接地、三相斷線；相選擇a、b、c三相，類型為短路接地，其中接入阻抗r為0.000000p.u.，x為0.000000p.u.；故障接入時間設置，起始時間ts為1.0sec.，結束時間te為1.09sec.。
其中單相故障設置如下：作業名為作業_2，故障地點中的支路名稱為ac213557，i側母線為都上都k1，j側母線為都上都51，故障點位置k為1％，新增母線ac213557_2，故障方式中快速設置包括有單相接地、單相斷線、三相接地、三相斷線；相只選擇a單相，類型為短路接地，其中接入阻抗r為0.000000p.u.，x為0.000000p.u.；故障接入時間設置，起始時間ts為1.0sec.，結束時間te為1.1sec.。
如圖1所示，計算方法步驟如下：
s1：在電網psasp和psd-bpa的計算程序中構造待計算機組的最大運行方式：單機按照額定功率運行，雙線送出和單線送出；
s2：在步驟s1的基礎上計算雙線中一回線發生近端三相金屬性接地短路故障，0.09s時切除故障，計算得到切除故障後機組最大轉速值n3；
s3：在步驟s1的基礎上計算單線中一回線發生近端單相金屬性接地短路故障，0.09s時切除故障，1.1s時重合成功，計算得到切除故障後機組最大轉速值n1；
s4：比較n3和n1的大小，取大的數值作為功率負荷不平衡保護的轉速判據。
三、根據計算結果，取計算得到轉速最大值作為轉速閉環保護的定值
三相故障的轉速計算結果如圖4所示，算出n3＝1.01；單相故障的轉速計算結果如圖5所示，算出n1＝1.004；
判斷得出n3＝1.01>n1＝1.004，因此轉速判據動作定值取為n3＝1.01。
最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。