协调控制系统非线性特性的汽轮机调节系统建模及校核.pdf

湖南电力
第34卷第2期
HUNAN ELECTRIC POWER
2014年4月
doi:10.3969/j-iss.1008-0198.2014.02.005
协调控制系统非线性恃性的汽轮机调节系统
建模及校核
张汉平,盛锴,姜杰夫1
(1.大唐华银株洲发电有限公司,湖南株洲412005
2.国网湖南省电力公司电カ科学研究院,湖南长沙41000)
摘要:根据某电厂600MW机组的实际情况,建立了协调控制系统非线性特性的汽轮
机调节系统模型。仿真结果表明,该模型能够与实际机组的功率响应特性較好地吻合
由于在协调控制系统策略的设计中,引入非线性环节是较为普遍的现象。本模型为非线
性的汽轮机调节系统建模提供了范例。
关键词:汽轮机;调节系统;电力系统;协调控制;非线性
中图分类号:TK263.72文献标志码:A文章编号:1008-0198(2014)02-0016-03
Modeling and verification of steam turbine and its governor
considering nonlinear characteristics of coordinated
control system
ZHANG Han-pin, SHENG Kai,JIANG Jie-fu
(1. Datang Huayin huzhou Power Company Iimited, Zhuzhou 412005, China
2. State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute, Changsha 410007, China)
Abstract Model of steam turbine and its governor considering nonlinear characteristics of coordinated c ontrol system were
established considering an actual situation of a certain 600 Mw unit. Simulation result indicated that the model could agree well
with power response of actual unit. During the design of coordinated control strategy, usage of nonlinear module is usual. Then
the established model is a typical case of nonlinear modeling of steam turbine and its governor
Key words steam turbine; governor; power system; coordinated control; nonlinear
汽轮机及其调节系统参数测试的目的,是通过省为例,所使用的电力系统计算程序主要以中国电
现场试验的方法建立和规范电力系统稳定计算用的力科学研究院的电力系统综合分析程序( Power
汽轮机及其节系统模型”。通过汽轮机及其调 System Analysis Software Package,以下简称 PSASP
节系统参数测试所获得的模型参数需要通过仿真校为主。尽管 PSASP提供了多种内置的汽轮机调节
核的方式验让其正确性。Q/GDW748-2012《同系统模型』,然而在应用中,由于实际的汽轮机
步发电机原动机及其调节系统参数实测与建模导调节系统结构复杂且可能具有非线性的特点,因此
则》规定了校核过程中仿真与实测的偏差允许值,存在内置模型无法与实际匹配,从而导致校核错误
只有当仿貞与实测的偏差小于其允许值时,对应参的情况。文中根据某电厂600MW汽轮发电机组调
数才是正确可用的
速系统参数测试的结果,详细分析该机组貝有非线
日前对汽轮机及其调节系统参数测试结果的校性特征的协调控制系统(以下简称CS)策略,
核需要通过专用的电力系统计算程序实现。以湖南利用 PSASP中的用户自定义建模(以下简称UD)
收稿目期:2013-(08-20
基金项目:国淛南省电力公司电力科学研究院科技开发项日(2012-K(热控))
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第34卷第2期张汉平等:协调控制系统非线性特性的汽轮机调节系统建模及校核2014年4月
功能,建立了该机组考虑CCS非线性特性的汽轮
2)CCS中的前馈作用并未与功率设定值与
机调节系统。校核结果表明:所建立的模型能够较次调频功率改变量之和呈线性对应关系,而是将其
好地与实际吻合,而控制系统的非线性特性对机组经插值函数折算后的值直接叠加在PD控制器的
响应特性有较大影响。
出口处,即CCS中的前馈作用具有非线性的特点。
1 PSASP内置CCS模型简介
3)CCS至DEH的流量指令及DEH中的一次
调频作用均受到了限速块的速率限制。
PSASP内置了多种调速器模型。以 PSASP
协调
6.282为例,共包括了5种模型。其中1型调速器
行反出
贯性环节1?贯性环市
眼为(.3
是水火电机组通用模型,2-5型满速器可专用于
各种汽轮发电机组。不考虑主汽压力的变化,2-5
限寅块
型调速器可由3个子模型组成:电液调节系统、电
液伺服机构、汽轮机模型。25型调速器的主要
区别在于电液调节系统的结构不同,而电液伺服机
构、汽轮机模型结构是相同的。
尽管 PSASP中25型调速器的电液调节系统
模型结构有所不同,但其中用于建立CCS协満控
图2考虑非线性的CCS协调控制模型
制的部分仍然可以由图1概括。
由此可知,该非线性CCS模型与 PSASP中的
馈增
内置模型具有较大的差别,且由于其非线性的特
功率收变量
点,无法通过简单的参数调整和折算的方法以内置
RS
模型来代替,因此利用 PSASP中的用户自定义建
功率设定
模功能建立该非线性CCS模型
流量指令
山于 PSASP的用户自定义建模(以下简称
UD)并未内置速半限制功能,利用其基本功能框
建立速率限制功能环节,见图3。
积分莽
PID制
图1CCS模型
图1中K是控制器的前馈増益,K,是PID控
图3速卒限制功能框图
制器的比例系数,K是PD控制器的积分系数
K是PID控制器的微分系数。该协调控制模型具
将图3中的速率限制模型的输入命名为in,输
有典型的前馈一反馈控制的特点,因此也是一种典出命名为ou,输出的变化速率为V。m,限幅模块的
型的线性控制器。
上限为Rp,下限为RLn,则有:当in-out>RLp
2CCS非线性特性的汽轮机调节系
时,输出oul的改变速率V=RIp%/s;当 In-out>
0且in-out≤RLp时,输出out的改变速率V=
统建模
(in-out)%/s;当in-out根据某厂600MW机组汽轮机及其调节系统参速率Vn=RLn%/s;当in- out<0且in-out≥RLn时
数测试的结果,分析该机组的协调控制策略,并基输出out的改变速率m=( In-out)%/s。