一種用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的沖擊式水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的沖擊式水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括有調(diào)節(jié)器模型、噴針隨動(dòng)系統(tǒng)模型、折向器隨動(dòng)系統(tǒng)模型、沖擊式水輪機(jī)模型，其中調(diào)節(jié)器模型的信號(hào)輸入端輸入發(fā)電機(jī)頻率及發(fā)電機(jī)電磁功率，噴針隨動(dòng)系統(tǒng)模型及折向器隨動(dòng)系統(tǒng)模型的信號(hào)輸入端與調(diào)節(jié)器模型的信號(hào)輸出端連接，沖擊式水輪機(jī)模型的信號(hào)輸入端與噴針隨動(dòng)系統(tǒng)模型及折向器隨動(dòng)系統(tǒng)模型的信號(hào)輸出端連接，調(diào)節(jié)器模型根據(jù)輸入的機(jī)組頻率信號(hào)計(jì)算調(diào)節(jié)器模型的輸出，噴針隨動(dòng)系統(tǒng)模型根據(jù)調(diào)節(jié)器模型輸入計(jì)算噴針開度輸出，折向器隨動(dòng)系統(tǒng)模型根據(jù)機(jī)組頻率信號(hào)計(jì)算折向器模型開度輸出，沖擊式水輪機(jī)模型根據(jù)噴針開度輸入和折向器開度輸入計(jì)算沖擊式水輪機(jī)模型的機(jī)械功率輸出。本發(fā)明結(jié)構(gòu)精細(xì)、清晰，模型參數(shù)意義明確、易獲取，建模過程快捷、高效、精確，實(shí)用性強(qiáng)。
【專利說明】一種用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的沖擊式水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水力發(fā)電及電力系統(tǒng)建?！炯夹g(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的沖擊式水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水力發(fā)電是我國最重要的發(fā)電方式之一，占到我國電力系統(tǒng)裝機(jī)容量的20%以上。建立可表征水力發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際特性的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型，含水電的電力系統(tǒng)仿真及穩(wěn)定分析的重要基礎(chǔ)，其仿真結(jié)果的準(zhǔn)確度直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)行和規(guī)劃中決策的正確性。然而，現(xiàn)有的電力系統(tǒng)分析軟件(PSASP、BPA、PSS\E)中，均沒有適用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的沖擊式水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模型。
[0003]目前，國內(nèi)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析軟件，如PSASP、PSD-BPA等，均建立了通用的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型，該模型主要是針對(duì)混流式水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)建立的，由機(jī)械液壓式調(diào)速器模型和理想水輪機(jī)模型兩塊構(gòu)成。其中，理想水輪機(jī)模型是在假定水輪機(jī)理想無損失且引水系統(tǒng)為剛性模型的條件下得到的，該模型主要針對(duì)額定工況下的單調(diào)節(jié)的混流式水輪機(jī)，且未考慮機(jī)械功率與噴針開度的非線性關(guān)系，模擬暫態(tài)穩(wěn)定下水輪機(jī)的機(jī)械功率時(shí)仿真誤差大。機(jī)械液壓式調(diào)速器模型也不適用于現(xiàn)有水輪機(jī)廣泛采用的數(shù)字電液調(diào)節(jié)器不符。針對(duì)現(xiàn)有電力系統(tǒng)仿真軟件問題，一些學(xué)者研究了混流式水輪機(jī)水力系統(tǒng)詳細(xì)模型及非線性特性對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)過程的影響問題，表明水力系統(tǒng)非線性對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析影響顯著。
[0004]沖擊式水輪機(jī)具有高水頭、長輸水系統(tǒng)、獨(dú)特的折向器機(jī)構(gòu)及雙調(diào)節(jié)特性，通用的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型不適用于表征沖擊式水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。當(dāng)前已有的沖擊式水輪機(jī)模型主要應(yīng)用于水力系統(tǒng)暫態(tài)過程分析，所以該模型過于復(fù)雜，不利于模型參數(shù)實(shí)測(cè)，不適用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析。因此，亟需提供一種符合實(shí)際情況、考慮水力系統(tǒng)非線性及噴針和折向器雙調(diào)節(jié)特性、仿真精度高、建模方便且具有推廣應(yīng)用價(jià)值的適用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的沖擊式水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種符合實(shí)際情況、考慮水力系統(tǒng)非線性及噴針和折向器雙調(diào)節(jié)特性、仿真精度高、建模方便且具有推廣應(yīng)用價(jià)值的適用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的沖擊式水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的上述目的采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明的用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的沖擊式水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括有調(diào)節(jié)器模型、噴針隨動(dòng)系統(tǒng)模型、折向器隨動(dòng)系統(tǒng)模型、沖擊式水輪機(jī)模型，其中調(diào)節(jié)器模型的信號(hào)輸入端輸入發(fā)電機(jī)頻率及發(fā)電機(jī)電磁功率，噴針隨動(dòng)系統(tǒng)模型及折向器隨動(dòng)系統(tǒng)模型的信號(hào)輸入端與調(diào)節(jié)器模型的信號(hào)輸出端連接，沖擊式水輪機(jī)模型的信號(hào)輸入端與噴針隨動(dòng)系統(tǒng)模型及折向器隨動(dòng)系統(tǒng)模型的信號(hào)輸出端連接，調(diào)節(jié)器模型根據(jù)輸入的機(jī)組頻率信號(hào)計(jì)算調(diào)節(jié)器模型的輸出，噴針隨動(dòng)系統(tǒng)模型根據(jù)調(diào)節(jié)器模型輸入計(jì)算噴針開度輸出，折向器隨動(dòng)系統(tǒng)模型根據(jù)機(jī)組頻率信號(hào)計(jì)算折向器模型開度輸出，沖擊式水輪機(jī)模型根據(jù)噴針開度輸入和折向器開度輸入計(jì)算沖擊式水輪機(jī)模型的機(jī)械功率輸出。
[0007]上述調(diào)節(jié)器模型為微機(jī)型PID調(diào)節(jié)器模型。
[0008]上述噴針隨動(dòng)系統(tǒng)模型由綜合放大環(huán)節(jié)、電液伺服環(huán)節(jié)、配壓閥及主接力器構(gòu)成，并考慮主接力器開啟/關(guān)閉速率限制環(huán)節(jié)及限幅等非線性環(huán)節(jié)，其輸入為PID調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)，其輸出為噴針開度。
[0009]上述折向器隨動(dòng)系統(tǒng)模型由折向器滯環(huán)動(dòng)作信號(hào)生成環(huán)節(jié)、綜合放大環(huán)節(jié)、電液伺服環(huán)節(jié)、配壓閥及主接力器構(gòu)成，并考慮了折向器主接力器開啟/關(guān)閉速率限制等，其輸入為機(jī)組頻率，其輸出為折向器開度。
[0010]上述沖擊式水輪機(jī)模型由下面3個(gè)部分組成:
[0011](I)引水系統(tǒng)采用彈性水擊模型，其可表征為
【權(quán)利要求】
1.一種用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的沖擊式水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于包括有調(diào)節(jié)器模型、噴針隨動(dòng)系統(tǒng)模型、折向器隨動(dòng)系統(tǒng)模型、沖擊式水輪機(jī)模型，其中調(diào)節(jié)器模型的信號(hào)輸入端輸入發(fā)電機(jī)頻率及發(fā)電機(jī)電磁功率，噴針隨動(dòng)系統(tǒng)模型及折向器隨動(dòng)系統(tǒng)模型的信號(hào)輸入端與調(diào)節(jié)器模型的信號(hào)輸出端連接，沖擊式水輪機(jī)模型的信號(hào)輸入端與噴針隨動(dòng)系統(tǒng)模型及折向器隨動(dòng)系統(tǒng)模型的信號(hào)輸出端連接，調(diào)節(jié)器模型根據(jù)輸入的機(jī)組頻率信號(hào)計(jì)算調(diào)節(jié)器模型的輸出，噴針隨動(dòng)系統(tǒng)模型根據(jù)調(diào)節(jié)器模型輸入計(jì)算噴針開度輸出，折向器隨動(dòng)系統(tǒng)模型根據(jù)機(jī)組頻率信號(hào)計(jì)算折向器模型開度輸出，沖擊式水輪機(jī)模型根據(jù)噴針開度輸入和折向器開度輸入計(jì)算沖擊式水輪機(jī)模型的機(jī)械功率輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的沖擊式水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述調(diào)節(jié)器模型為微機(jī)型PID調(diào)節(jié)器模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的沖擊式水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述噴針隨動(dòng)系統(tǒng)模型由綜合放大環(huán)節(jié)、電液伺服環(huán)節(jié)、配壓閥及主接力器構(gòu)成，并考慮主接力器開啟/關(guān)閉速率限制環(huán)節(jié)及限幅等非線性環(huán)節(jié)，其輸入為PID調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)，其輸出為噴針開度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的沖擊式水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述折向器隨動(dòng)系統(tǒng)模型由折向器滯環(huán)動(dòng)作信號(hào)生成環(huán)節(jié)、綜合放大環(huán)節(jié)、電液伺服環(huán)節(jié)、配壓閥及主接力器構(gòu)成，并考慮了折向器主接力器開啟/關(guān)閉速率限制等，其輸入為機(jī)組頻率，其輸出為折向器開度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的沖擊式水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述沖擊式水輪機(jī)模型由下面3個(gè)部分組成: (O引水系統(tǒng)采用彈性水 擊模型，其可表征為
【文檔編號(hào)】F03B15/00GK103807090SQ201310598476
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】陳剛, 趙潔, 洪潮, 劉滌塵, 劉蔚, 孫文濤, 趙勇, 唐昱恒, 熊卿, 陳雁 申請(qǐng)人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 武漢大學(xué)