一種用於電力系統穩定分析的衝擊式水輪機調節系統的製作方法

2023-09-23 06:09:10 1

一種用於電力系統穩定分析的衝擊式水輪機調節系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於電力系統穩定分析的衝擊式水輪機調節系統，包括有調節器模型、噴針隨動系統模型、折向器隨動系統模型、衝擊式水輪機模型，其中調節器模型的信號輸入端輸入發電機頻率及發電機電磁功率，噴針隨動系統模型及折向器隨動系統模型的信號輸入端與調節器模型的信號輸出端連接，衝擊式水輪機模型的信號輸入端與噴針隨動系統模型及折向器隨動系統模型的信號輸出端連接，調節器模型根據輸入的機組頻率信號計算調節器模型的輸出，噴針隨動系統模型根據調節器模型輸入計算噴針開度輸出，折向器隨動系統模型根據機組頻率信號計算折向器模型開度輸出，衝擊式水輪機模型根據噴針開度輸入和折向器開度輸入計算衝擊式水輪機模型的機械功率輸出。本發明結構精細、清晰，模型參數意義明確、易獲取，建模過程快捷、高效、精確，實用性強。
【專利說明】一種用於電力系統穩定分析的衝擊式水輪機調節系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及水力發電及電力系統建模【技術領域】，具體涉及一種用於電力系統穩定分析的衝擊式水輪機調節系統。
【背景技術】
[0002]水力發電是我國最重要的發電方式之一，佔到我國電力系統裝機容量的20%以上。建立可表徵水力發電系統實際特性的水輪機調節系統模型，含水電的電力系統仿真及穩定分析的重要基礎，其仿真結果的準確度直接影響電力系統運行和規劃中決策的正確性。然而，現有的電力系統分析軟體(PSASP、BPA、PSS\E)中，均沒有適用於電力系統穩定分析的衝擊式水輪機調速系統模型。
[0003]目前，國內的電力系統穩定分析軟體，如PSASP、PSD-BPA等，均建立了通用的水輪機調節系統模型，該模型主要是針對混流式水輪機調節系統建立的，由機械液壓式調速器模型和理想水輪機模型兩塊構成。其中，理想水輪機模型是在假定水輪機理想無損失且引水系統為剛性模型的條件下得到的，該模型主要針對額定工況下的單調節的混流式水輪機，且未考慮機械功率與噴針開度的非線性關係，模擬暫態穩定下水輪機的機械功率時仿真誤差大。機械液壓式調速器模型也不適用於現有水輪機廣泛採用的數字電液調節器不符。針對現有電力系統仿真軟體問題，一些學者研究了混流式水輪機水力系統詳細模型及非線性特性對電力系統暫態過程的影響問題，表明水力系統非線性對電力系統穩定分析影響顯著。
[0004]衝擊式水輪機具有高水頭、長輸水系統、獨特的折向器機構及雙調節特性，通用的水輪機調節系統模型不適用於表徵衝擊式水輪機調節系統的動態特性。當前已有的衝擊式水輪機模型主要應用於水力系統暫態過程分析，所以該模型過於複雜，不利於模型參數實測，不適用於電力系統穩定分析。因此，亟需提供一種符合實際情況、考慮水力系統非線性及噴針和折向器雙調節特性、仿真精度高、建模方便且具有推廣應用價值的適用於電力系統穩定分析的衝擊式水輪機調節系統模型。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在於避免現有技術中的不足，提供一種符合實際情況、考慮水力系統非線性及噴針和折向器雙調節特性、仿真精度高、建模方便且具有推廣應用價值的適用於電力系統穩定分析的衝擊式水輪機調節系統。
[0006]本發明的上述目的採用如下技術方案來實現的:本發明的用於電力系統穩定分析的衝擊式水輪機調節系統，包括有調節器模型、噴針隨動系統模型、折向器隨動系統模型、衝擊式水輪機模型，其中調節器模型的信號輸入端輸入發電機頻率及發電機電磁功率，噴針隨動系統模型及折向器隨動系統模型的信號輸入端與調節器模型的信號輸出端連接，衝擊式水輪機模型的信號輸入端與噴針隨動系統模型及折向器隨動系統模型的信號輸出端連接，調節器模型根據輸入的機組頻率信號計算調節器模型的輸出，噴針隨動系統模型根據調節器模型輸入計算噴針開度輸出，折向器隨動系統模型根據機組頻率信號計算折向器模型開度輸出，衝擊式水輪機模型根據噴針開度輸入和折向器開度輸入計算衝擊式水輪機模型的機械功率輸出。
[0007]上述調節器模型為微機型PID調節器模型。
[0008]上述噴針隨動系統模型由綜合放大環節、電液伺服環節、配壓閥及主接力器構成，並考慮主接力器開啟/關閉速率限制環節及限幅等非線性環節，其輸入為PID調節器輸出信號，其輸出為噴針開度。
[0009]上述折向器隨動系統模型由折向器滯環動作信號生成環節、綜合放大環節、電液伺服環節、配壓閥及主接力器構成，並考慮了折向器主接力器開啟/關閉速率限制等，其輸入為機組頻率，其輸出為折向器開度。
[0010]上述衝擊式水輪機模型由下面3個部分組成:
[0011](I)引水系統採用彈性水擊模型，其可表徵為
【權利要求】
1.一種用於電力系統穩定分析的衝擊式水輪機調節系統，其特徵在於包括有調節器模型、噴針隨動系統模型、折向器隨動系統模型、衝擊式水輪機模型，其中調節器模型的信號輸入端輸入發電機頻率及發電機電磁功率，噴針隨動系統模型及折向器隨動系統模型的信號輸入端與調節器模型的信號輸出端連接，衝擊式水輪機模型的信號輸入端與噴針隨動系統模型及折向器隨動系統模型的信號輸出端連接，調節器模型根據輸入的機組頻率信號計算調節器模型的輸出，噴針隨動系統模型根據調節器模型輸入計算噴針開度輸出，折向器隨動系統模型根據機組頻率信號計算折向器模型開度輸出，衝擊式水輪機模型根據噴針開度輸入和折向器開度輸入計算衝擊式水輪機模型的機械功率輸出。
2.根據權利要求1所述的用於電力系統穩定分析的衝擊式水輪機調節系統，其特徵在於上述調節器模型為微機型PID調節器模型。
3.根據權利要求1所述的用於電力系統穩定分析的衝擊式水輪機調節系統，其特徵在於上述噴針隨動系統模型由綜合放大環節、電液伺服環節、配壓閥及主接力器構成，並考慮主接力器開啟/關閉速率限制環節及限幅等非線性環節，其輸入為PID調節器輸出信號，其輸出為噴針開度。
4.根據權利要求1所述的用於電力系統穩定分析的衝擊式水輪機調節系統，其特徵在於上述折向器隨動系統模型由折向器滯環動作信號生成環節、綜合放大環節、電液伺服環節、配壓閥及主接力器構成，並考慮了折向器主接力器開啟/關閉速率限制等，其輸入為機組頻率，其輸出為折向器開度。
5.根據權利要求1所述的用於電力系統穩定分析的衝擊式水輪機調節系統，其特徵在於上述衝擊式水輪機模型由下面3個部分組成: (O引水系統採用彈性水 擊模型，其可表徵為
【文檔編號】F03B15/00GK103807090SQ201310598476
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】陳剛, 趙潔, 洪潮, 劉滌塵, 劉蔚, 孫文濤, 趙勇, 唐昱恆, 熊卿, 陳雁 申請人:南方電網科學研究院有限責任公司, 武漢大學