增強系統阻尼的核電機組勵磁及pss參數優化整定方法

2023-07-30 22:26:36 2

增強系統阻尼的核電機組勵磁及pss參數優化整定方法
【專利摘要】本發明涉及一種增強系統阻尼的核電機組勵磁及PSS參數優化整定方法。該方法融合了數模混合仿真和現場試驗兩種優化方法；首先通過數模混合仿真，對仿真電網進行頻域特徵值分析和時域擾動仿真，提取互聯電網區域間動態穩定特徵及重要振蕩信息，結合參與矩陣和PF模值對機組進行權重排序，對參與因子最大的核電機組開展機組勵磁及PSS參數優化研究；通過靈敏性分析確定發電機勵磁系統的主要優化參數，在多運行方式下開展仿真研究以確定AVR及PSS參數的適用優化區間，最後通過現場試驗研究確定機組優化參數在電廠現場運行的穩定性和有效性。本發明方法更能適應實際電網運行特徵，更能適應於現場實際機組以及保證系統穩定運行。
【專利說明】增強系統阻尼的核電機組勵磁及PSS參數優化整定方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於電氣工程科學領域，具體涉及一種增強系統阻尼的核電機組勵磁及 PSS參數優化整定方法。

【背景技術】
[0002] 供給同步發電機勵磁電流的電源及其附屬設備統稱為勵磁系統，一般由勵磁調節 器和PSS兩部分組成。勵磁調節器根據輸入信號和給定的調節準則控制勵磁功率單元的輸 出，向同步發電機轉子提供勵磁電流。勵磁調節器本身是一個滯後單元產生負阻尼，其電磁 轉矩Λ Me在Λ ω軸上投影為負。PSS的控制方式就是在自動勵磁調節器AVR中，除以電 壓偏差Λ Ue作為反饋量外，再引轉速偏差Λ ω、頻率偏差Λ f、加速功率偏差Λ Ρ、電功率 偏差Λ Pe中的一個或幾個附加信號(一般為兩個)作為勵磁控制的輔助輸入，經一定的相位 校正，產生正值的阻尼力矩，平息電機或電力系統的低頻振蕩，提高系統的動態穩定。我國 在勵磁系統技術研究和應用方面取得了顯著的成績和重大的進步。從20世紀70年代末開 始，我國對勵磁及PSS進行了理論的和試驗室的試驗研究，用自主研製的PSS裝置進行了動 模試驗。1982年，我國自行設計和製造的帶電力系統穩定器的自動勵磁調節器在湖南鳳灘 水電廠投入工業運行。2004年自主研發的新型勵磁系統在三峽水力發電廠的700MW發電機 組上成功投入運行，為保證全國互聯電網的動態穩定性提供了技術支持和保證。
[0003] 選取合適的勵磁及PSS參數對於提高發電機組自身及電力系統穩定運行水平有 著重要的意義。目前國內已開展了針對火電、水電等傳統發電機組勵磁及PSS參數優化研 究和現場試驗工作，然而關於核電機組的勵磁及PSS參數優化研究和現場試驗工作尚未見 報導。由於核電機組的勵磁系統迴路設計有別於傳統機組，不能採用常規火電、水電機組的 優化方法來開展核電機組的參數優化。
[0004] 國內目前尚未見關於核電機組的勵磁及PSS參數優化研究和現場試驗工作的相 關報導，現有核電機組勵磁系統參數多採用廠家自帶參數，在此基礎上通過試驗測量勵磁 系統的無補償相頻滯後特性，通過PSS採用超前-滯後環節進行補償，往往難以適應實際電 網多種複雜方式對機組運行要求。


【發明內容】

[0005] 本發明的目的在於提供一種解決上述問題的增強系統阻尼的核電機組勵磁及PSS 參數優化整定方法。
[0006] 為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種增強系統阻尼的核電機組勵磁及 PSS參數優化整定方法，包括如下步驟， 步驟Sl :分析仿真電網振蕩模式的模態圖，選取待優化參數的核電機組； 步驟S2 :核電機組的勵磁系統模型分析，確定待優化參數； 步驟S3 :勵磁系統響應性能仿真及現場實際機組試驗驗證。
[0007] 在本發明實施例中，所述步驟Sl具體即：通過數模混合仿真，對仿真電網進行頻 域特徵值分析和時域擾動仿真，提取互聯電網區域間動態穩定特徵及振蕩信息。
[0008] 在本發明實施例中，所述步驟S2中，所述核電機組的勵磁系統採用兩機無刷勵磁 系統。
[0009] 在本發明實施例中，所述步驟S2具體即：針對勵磁放大倍數、勵磁機飽和係數、 Kc、Kd數值和PID參數中的T3/T4比值，分析勵磁系統中各參數對系統阻尼水平的影響的 靈敏度，以及分析PSS參數的調整對勵磁系統滯後特性的補償，對系統的阻尼水平的影響 程度。
[0010] 在本發明實施例中，所述步驟S3具體即：採用優化參數後，根據行標對採用優化 參數後的勵磁系統進行5%空載階躍仿真計算，檢測系統的階躍響應。
[0011] 相較於現有技術，本發明具有以下有益效果： (一) 本方案可以適用於核電機組的勵磁及PSS參數優化整定；有別於現有傳統的火電、 水電機組的勵磁系統參數優化方法，本提案方法針對核電機組勵磁迴路特殊性做了專門分 析；同時，該方法也比現有核電機組直接採用出廠參數來默認設定勵磁系統參數的方法更 能適應實際電網運行特徵； (二） 該方法融合了數模混合仿真和現場試驗兩種優化方法。該方法不同於現有機組 參數優化研究多採取的仿真法的局限性，而是將數模混合仿真和現場試驗兩種方法融合起 來，先通過仿真法確定待優化的機組和相應的參數，再通過現場試驗反饋、修改、驗證優化 參數的有效性；使得所提出的方法可以更好地適用於現場實際機組； (三） 該方法可以可以有效增強系統阻尼；通過優化電網中關鍵核電機組的勵磁系統參 數，不僅提高機組自身穩定運行水平，並且可以有效增強全系統的正阻尼，保障系統在大功 率輸送時對各種擾動時穩定運行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本發明方法流程圖。
[0013] 圖2為互聯電網振蕩模式的模態圖。
[0014] 圖3為本發明勵磁系統對應仿真程序中的FS型圖。
[0015] 圖4為本發明發電機空載5%階躍仿真機端電壓響應曲線圖。
[0016] 圖5為本發明發電機負載5%階躍仿真發電機功率響應曲線圖。
[0017] 圖6為本發明出廠勵磁參數下發電機空載5%階躍實測機端電壓響應曲線圖。 [0018] 圖7為本發明優化勵磁參數下發電機空載5%階躍實測機端電壓響應曲線圖。

【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖，對本發明的技術方案進行具體說明。
[0020] 如圖1所示，本發明一種增強系統阻尼的核電機組勵磁及PSS參數優化整定方法， 包括如下步驟， 步驟Sl :分析仿真電網振蕩模式的模態圖，選取待優化參數的核電機組：通過數模混 合仿真，對仿真電網進行頻域特徵值分析和時域擾動仿真，提取互聯電網區域間動態穩定 特徵及振蕩信息； 步驟S2 :核電機組的勵磁系統模型分析，確定待優化參數：所述核電機組的勵磁系統 採用兩機無刷勵磁系統；所述步驟S2具體即：針對勵磁放大倍數、勵磁機飽和係數、Kc、Kd 數值和PID參數中的T3/T4比值，分析勵磁系統中各參數對系統阻尼水平的影響的靈敏度， 以及分析PSS參數的調整對勵磁系統滯後特性的補償，對系統的阻尼水平的影響程度 步驟S3 :勵磁系統響應性能仿真及現場實際機組試驗驗證：採用優化參數後，根據行 標對採用優化參數後的勵磁系統進行5%空載階躍仿真計算，檢測系統的階躍響應。
[0021] 以下為本發明的具體實施例。
[0022] 如圖1所示，本發明的增強系統阻尼的核電機組勵磁及PSS參數優化整定方法，實 現過程如下， 步驟一：分析仿真電網振蕩模式的模態圖（如圖2所示)，選取待優化參數的核電機組。 根據仿真電網振蕩模式的模態圖分析主網參與振蕩的機組的參與因子和右特徵向量，具體 如表1所不，列出振蕩模式中參與因子較大的核電機組。

【權利要求】
1. 一種增強系統阻尼的核電機組勵磁及PSS參數優化整定方法，其特徵在於：包括如 下步驟， 步驟Sl :分析仿真電網振蕩模式的模態圖，選取待優化參數的核電機組； 步驟S2 :核電機組的勵磁系統模型分析，確定待優化參數； 步驟S3 :勵磁系統響應性能仿真及現場實際機組試驗驗證。
2. 根據權利要求1所述的增強系統阻尼的核電機組勵磁及PSS參數優化整定方法，其 特徵在於：所述步驟Sl具體即：通過數模混合仿真，對仿真電網進行頻域特徵值分析和時 域擾動仿真，提取互聯電網區域間動態穩定特徵及振蕩信息。
3. 根據權利要求1所述的增強系統阻尼的核電機組勵磁及PSS參數優化整定方法，其 特徵在於：所述步驟S2中，所述核電機組的勵磁系統採用兩機無刷勵磁系統。
4. 根據權利要求1所述的增強系統阻尼的核電機組勵磁及PSS參數優化整定方法，其 特徵在於：所述步驟S2具體即：針對勵磁放大倍數、勵磁機飽和係數、Kc、Kd數值和PID參 數中的T3/T4比值，分析勵磁系統中各參數對系統阻尼水平的影響的靈敏度，以及分析PSS 參數的調整對勵磁系統滯後特性的補償，對系統的阻尼水平的影響程度。
5. 根據權利要求1所述的增強系統阻尼的核電機組勵磁及PSS參數優化整定方法，其 特徵在於：所述步驟S3具體即：採用優化參數後，根據行標對採用優化參數後的勵磁系統 進行5%空載階躍仿真計算，檢測系統的階躍響應。
【文檔編號】G06F17/50GK104319795SQ201410677144
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月24日 優先權日:2014年11月24日
【發明者】黃文英, 宋少群, 陳 峰, 王官宏, 楊桂鍾, 江偉, 張永樹, 何鳳軍, 李晶, 唐曉駿, 於大海, 李可文, 餘秀月 申請人:國家電網公司, 國網福建省電力有限公司, 中國電力科學研究院