本發(fā)明涉及水電機(jī)組一次調(diào)頻
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量的計(jì)算系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
：目前，在影響電能質(zhì)量的因素中，電網(wǎng)頻率占主要部分。水電機(jī)組一次調(diào)頻是指當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生波動(dòng)時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)頻率與額定頻率的頻率差自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度，改變機(jī)組出力來適應(yīng)負(fù)荷變化。一次調(diào)頻服務(wù)作為基本輔助服務(wù)之一，是電網(wǎng)要求電廠必須提供的服務(wù)。若電廠因自身原因不能提供一次調(diào)頻服務(wù)或提供的一次調(diào)頻服務(wù)不達(dá)標(biāo)就會(huì)被考核。根據(jù)考核的結(jié)果相應(yīng)地扣減電廠發(fā)電量，最終影響其經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)一次調(diào)頻動(dòng)作后所貢獻(xiàn)電量的考核，是調(diào)度部門在電網(wǎng)頻率超出調(diào)頻死區(qū)范圍時(shí)記錄當(dāng)下動(dòng)作時(shí)間、電網(wǎng)實(shí)時(shí)頻率與電廠上送的水電機(jī)組的實(shí)際功率等數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)利用考核公式分別計(jì)算出機(jī)組的理論動(dòng)作積分電量和實(shí)際動(dòng)作積分電量，然后再根據(jù)實(shí)際動(dòng)作積分電量以及理論動(dòng)作積分電量判斷動(dòng)作質(zhì)量是否合格，并決定電廠是否要受到考核。實(shí)際動(dòng)作積分電量計(jì)算如公式(1)所示：Qr=∫t0t0+Δt(Pa-P0)dt/3600---(1)]]>式中：Qr為實(shí)際動(dòng)作積分電量(單位：kW·h)；t0為積分起始時(shí)間，即頻率偏差超過頻率死區(qū)的時(shí)刻(單位：s)；Δt為積分開始后的一次調(diào)頻過程持續(xù)時(shí)間(最長(zhǎng)不超過60s，超過60s的以60s計(jì)算，單位：s)；Pa為機(jī)組實(shí)際出力(單位：kW)；P0為積分起始時(shí)間對(duì)應(yīng)的機(jī)組出力(單位：kW)。理論動(dòng)作積分電量計(jì)算如公式(2)所示：Qt=Pr×∫t0t0+ΔtΔf(3600×fr×4%)dt---(2)]]>式中：Qt為理論動(dòng)作積分電量(單位：kW·h)；Pr為機(jī)組額定出力(單位：kW)；t0和Δt的意義與上述相同；Δf為頻率偏差；4％為機(jī)組的轉(zhuǎn)速不等率(永態(tài)轉(zhuǎn)差率)。其中，頻率偏差Δf的計(jì)算公式為：Δf=0-ef≤fr-fg≤effr-fg-efef<fr-fgfr-fg+effr-fg<-ef---(3)]]>式中：fg為水電機(jī)組的頻率(單位：Hz)；fr為電網(wǎng)額定頻率(單位：Hz)；ef為一次調(diào)頻死區(qū)(單位：Hz)。由公式(1)、(2)可知，實(shí)際動(dòng)作積分電量是根據(jù)有功功率—時(shí)間關(guān)系曲線來計(jì)算，而理論動(dòng)作積分電量是根據(jù)頻率—時(shí)間關(guān)系曲線來計(jì)算的。理論積分電量隨頻差實(shí)時(shí)改變，而水電機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)滯后性較強(qiáng)，功率響應(yīng)相對(duì)較慢，且由于水力慣性的原因，在調(diào)節(jié)初期會(huì)出現(xiàn)反調(diào)效應(yīng)，都將致使相同時(shí)間段內(nèi)實(shí)際動(dòng)作積分電量較理論值偏小。極端情況下，當(dāng)頻率擾動(dòng)為一階躍量時(shí)，頻率—時(shí)間關(guān)系曲線為一條折線，而有功功率—時(shí)間關(guān)系曲線為一條曲線，如圖1所示，t0時(shí)刻頻率擾動(dòng)-0.15Hz，機(jī)組頻差超出人工頻率死區(qū)，經(jīng)短暫延時(shí)一次調(diào)頻開始動(dòng)作，由于水力慣性的原因在導(dǎo)葉運(yùn)動(dòng)初期出現(xiàn)反調(diào)效應(yīng)，如圖1(c)中t0-t1時(shí)段，此時(shí)機(jī)組為反方向出力響應(yīng)，實(shí)際積分電量為負(fù)值。t1時(shí)刻之后，機(jī)組出力轉(zhuǎn)為正方向，實(shí)際積分電量逐漸變?yōu)檎?。圖1(b)中陰影部分為理論動(dòng)作積分電量，圖1(c)中陰影部分為實(shí)際動(dòng)作積分電量，可以看出在計(jì)算過程中理論與實(shí)際值誤差較大。這說明用頻率—時(shí)間關(guān)系曲線來計(jì)算理論動(dòng)作積分電量是不準(zhǔn)確的。因此，如何提供一種準(zhǔn)確度高的水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量的計(jì)算系統(tǒng)及方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量的計(jì)算系統(tǒng)，依據(jù)水電機(jī)組的仿真模型得到水電機(jī)組的理論有功功率，并采用理論有功功率以及時(shí)間的關(guān)系得到理論動(dòng)作積分電量，采用該方式得到的理論動(dòng)作積分電量更加準(zhǔn)確；本發(fā)明的另一目的是提供一種水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量的計(jì)算方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量的計(jì)算系統(tǒng)，包括：電子調(diào)節(jié)器模型，用于依據(jù)頻率偏差以及有功功率偏差或者導(dǎo)葉開度偏差得到所述水電機(jī)組的目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)，其中，所述頻率偏差為頻率給定信號(hào)減去所述水電機(jī)組的頻率得到的差值經(jīng)過死區(qū)處理后得到的數(shù)值，所述有功功率偏差為給定理論有功功率減去所述水電機(jī)組的理論有功功率得到的差值；所述導(dǎo)葉開度偏差為給定導(dǎo)葉開度減去所述水電機(jī)組的導(dǎo)葉開度得到的差值；導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型，用于依據(jù)所述目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)得到實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)；水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型，用于依據(jù)所述實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)得到理論有功功率；其中，所述水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型為只考慮剛性水擊的理想水輪機(jī)模型，所述水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)關(guān)系為：其中，Tw為水流慣性時(shí)間常數(shù)；理論動(dòng)作積分電量計(jì)算模塊，用于依據(jù)所述理論有功功率、所述理論有功功率對(duì)應(yīng)的時(shí)間以及理論動(dòng)作積分電量關(guān)系式得到水電機(jī)組一次調(diào)頻的理論動(dòng)作積分電量，其中，所述理論動(dòng)作積分電量關(guān)系式為：Qt=∫t0t0+Δt(Pt-P0)dt/3600;]]>其中，Qt為所述理論動(dòng)作積分電量；t0為頻率偏差超過頻率死區(qū)的時(shí)刻；Δt為積分開始后的一次調(diào)頻過程持續(xù)時(shí)間，其中，Δt最長(zhǎng)不超過60s，超過60s的以60s計(jì)算；Pt為所述理論有功功率；P0為t0對(duì)應(yīng)的理論有功功率。優(yōu)選地，所述電子調(diào)節(jié)器模型具體用于：接收頻率給定信號(hào)以及水電機(jī)組的頻率，對(duì)所述頻率給定信號(hào)與所述水電機(jī)組的頻率進(jìn)行做差處理，并對(duì)得到的差值進(jìn)行死區(qū)處理得到所述頻率偏差；對(duì)所述頻率偏差分別進(jìn)行第一比例處理和第一微分處理，對(duì)應(yīng)得到第一數(shù)值和第二數(shù)值；將有功功率偏差與功率調(diào)差系數(shù)進(jìn)行相乘處理或者將導(dǎo)葉開度偏差與開度調(diào)差系數(shù)進(jìn)行相乘處理，得到第三數(shù)值；將所述第三數(shù)值與所述頻率偏差做相加處理，對(duì)相加處理得到的結(jié)果進(jìn)行第一積分處理，得到第四數(shù)值；對(duì)所述第一數(shù)值、所述第二數(shù)值以及所述第四數(shù)值做相加處理，得到第五數(shù)值；對(duì)所述第五數(shù)值進(jìn)行第一限幅處理，得到所述目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)；所述第一比例處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為Kp，所述第一微分處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為所述第一積分處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為其中，Kp為第一比例增益，KI為第一積分增益，KD為第一微分增益，T1V為第一微分時(shí)間常數(shù)。優(yōu)選地，所述導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型具體用于：將所述目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)與當(dāng)前實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)進(jìn)行做差處理，并對(duì)得到的差值分別進(jìn)行第二比例處理、第二積分處理以及第二微分處理，再將得到的三個(gè)數(shù)值進(jìn)行第二限幅處理，并對(duì)第二限幅處理得到的結(jié)果進(jìn)行積分，再對(duì)積分的結(jié)果進(jìn)行第三限幅處理，得到所述實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)；其中，所述第二比例處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為Kp'，所述第二積分處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為所述第二微分處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為KD'S，其中，所述Kp'為第二比例增益，KI'為第二積分增益，KD'為第二微分增益。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量的計(jì)算方法，包括：電子調(diào)節(jié)器模型依據(jù)頻率偏差以及有功功率偏差或者導(dǎo)葉開度偏差得到所述水電機(jī)組的目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)，其中，所述頻率偏差為頻率給定信號(hào)減去所述水電機(jī)組的頻率得到的差值經(jīng)過死區(qū)處理后得到的數(shù)值，所述有功功率偏差為給定理論有功功率減去所述水電機(jī)組的理論有功功率得到的差值；所述導(dǎo)葉開度偏差為給定導(dǎo)葉開度減去所述水電機(jī)組的導(dǎo)葉開度得到的差值；導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型依據(jù)所述目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)得到實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)；水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型依據(jù)所述實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)得到理論有功功率；其中，所述水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型為只考慮剛性水擊的理想水輪機(jī)模型，所述水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)關(guān)系為：其中，Tw為水流慣性時(shí)間常數(shù)；理論動(dòng)作積分電量計(jì)算模塊依據(jù)所述理論有功功率、所述理論有功功率對(duì)應(yīng)的時(shí)間以及理論動(dòng)作積分電量關(guān)系式得到水電機(jī)組一次調(diào)頻的理論動(dòng)作積分電量，其中，所述理論動(dòng)作積分電量關(guān)系式為：Qt=∫t0t0+Δt(Pt-P0)dt/3600;]]>其中，Qt為所述理論動(dòng)作積分電量；t0為頻率偏差超過頻率死區(qū)的時(shí)刻；Δt為積分開始后的一次調(diào)頻過程持續(xù)時(shí)間，其中，Δt最長(zhǎng)不超過60s，超過60s的以60s計(jì)算；Pt為所述理論有功功率；P0為t0對(duì)應(yīng)的理論有功功率。優(yōu)選地，所述依據(jù)頻率偏差以及有功功率偏差或者導(dǎo)葉開度偏差得到所述水電機(jī)組的目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)的過程具體為：接收頻率給定信號(hào)以及水電機(jī)組的頻率，對(duì)所述頻率給定信號(hào)與所述水電機(jī)組的頻率進(jìn)行做差處理，并對(duì)得到的差值進(jìn)行死區(qū)處理得到所述頻率偏差；對(duì)所述頻率偏差分別進(jìn)行第一比例處理和第一微分處理，對(duì)應(yīng)得到第一數(shù)值和第二數(shù)值；將有功功率偏差與功率調(diào)差系數(shù)進(jìn)行相乘處理或者將導(dǎo)葉開度偏差與開度調(diào)差系數(shù)進(jìn)行相乘處理，得到第三數(shù)值；將所述第三數(shù)值與所述頻率偏差做相加處理，對(duì)相加處理得到的結(jié)果進(jìn)行第一積分處理，得到第四數(shù)值；對(duì)所述第一數(shù)值、所述第二數(shù)值以及所述第四數(shù)值做相加處理，得到第五數(shù)值；對(duì)所述第五數(shù)值進(jìn)行第一限幅處理，得到所述目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)；所述第一比例處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為Kp，所述第一微分處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為所述第一積分處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為其中，Kp為第一比例增益，KI為第一積分增益，KD為第一微分增益，T1V為第一微分時(shí)間常數(shù)。優(yōu)選地，所述依據(jù)所述目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)得到實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)的過程具體為：將所述目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)與當(dāng)前實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)進(jìn)行做差處理，并對(duì)得到的差值分別進(jìn)行第二比例處理、第二積分處理以及第二微分處理，再將得到的三個(gè)數(shù)值進(jìn)行第二限幅處理，并對(duì)第二限幅處理得到的結(jié)果進(jìn)行積分，再對(duì)積分的結(jié)果進(jìn)行第三限幅處理，得到所述實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)；其中，所述第二比例處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為Kp'，所述第二積分處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為所述第二微分處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為KD'S，其中，所述Kp'為第二比例增益，KI'為第二積分增益，KD'為第二微分增益。本發(fā)明提供了一種水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量的計(jì)算系統(tǒng)及方法，包括電子調(diào)節(jié)器模型依據(jù)頻率偏差以及有功功率偏差或者導(dǎo)葉開度偏差得到水輪機(jī)組的目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)；導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型依據(jù)目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)得到實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)；水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型依據(jù)實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)得到理論有功功率；其中，水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型為只考慮剛性水擊的理想水輪機(jī)模型；理論動(dòng)作積分電量計(jì)算模塊依據(jù)理論有功功率、理論有功功率對(duì)應(yīng)的時(shí)間以及理論動(dòng)作積分電量關(guān)系式得到水電機(jī)組一次調(diào)頻的理論動(dòng)作積分電量?？梢?，本發(fā)明依據(jù)水電機(jī)組的仿真模型得到水電機(jī)組的理論有功功率，并采用理論有功功率以及時(shí)間的關(guān)系得到理論動(dòng)作積分電量，采用該方式得到的理論動(dòng)作積分電量與實(shí)際動(dòng)作積分電量更接近，也更加準(zhǔn)確。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)現(xiàn)有技術(shù)和實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中階躍擾動(dòng)下理論動(dòng)作積分電量與實(shí)際動(dòng)作積分電量的對(duì)比圖；圖2為本發(fā)明提供的一種水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量的計(jì)算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明提供的一種電子調(diào)節(jié)器模型的框圖；圖4為本發(fā)明提供的一種導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型的框圖；圖5為本發(fā)明提供的一種水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型的框圖；圖6為本發(fā)明提供的一種基于水電機(jī)組仿真模型的水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量的計(jì)算系統(tǒng)的框圖；圖7為采用現(xiàn)有技術(shù)中的方法計(jì)算理論動(dòng)作積分電量與實(shí)際動(dòng)作積分電量的計(jì)算示意圖；圖8為采用本發(fā)明提供的系統(tǒng)計(jì)算理論動(dòng)作積分電量與實(shí)際動(dòng)作積分電量的計(jì)算示意圖；圖9為本發(fā)明提供的一種水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量的計(jì)算方法的過程的流程圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明的核心是提供一種水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量的計(jì)算系統(tǒng)，依據(jù)水電機(jī)組的仿真模型得到水電機(jī)組的理論有功功率，并采用理論有功功率以及時(shí)間的關(guān)系得到理論動(dòng)作積分電量，采用該方式得到的理論動(dòng)作積分電量更加準(zhǔn)確；本發(fā)明的另一核心是提供一種水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量的計(jì)算方法。為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2為本發(fā)明提供的一種水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量的計(jì)算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；該系統(tǒng)包括：電子調(diào)節(jié)器模型1，用于依據(jù)頻率偏差以及有功功率偏差或者導(dǎo)葉開度偏差得到水電機(jī)組的目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)，其中，頻率偏差為頻率給定信號(hào)減去水電機(jī)組的頻率得到的差值經(jīng)過死區(qū)處理后得到的數(shù)值，有功功率偏差為給定理論有功功率減去水電機(jī)組的理論有功功率得到的差值；導(dǎo)葉開度偏差為給定導(dǎo)葉開度減去水電機(jī)組的導(dǎo)葉開度得到的差值；具體地，請(qǐng)參照?qǐng)D3，圖3為本發(fā)明提供的一種電子調(diào)節(jié)器模型的框圖。作為優(yōu)選地，電子調(diào)節(jié)器模型1具體用于：接收頻率給定信號(hào)以及水電機(jī)組的頻率，對(duì)頻率給定信號(hào)與水電機(jī)組的頻率進(jìn)行做差處理，并對(duì)得到的差值進(jìn)行死區(qū)處理得到頻率偏差；結(jié)合圖3可知，fd為轉(zhuǎn)速死區(qū)。且圖中的fc為頻率給定信號(hào)，當(dāng)該模型對(duì)水電機(jī)組進(jìn)行模擬時(shí)，fc等于電網(wǎng)額定頻率50Hz；fg為水電機(jī)組的頻率。對(duì)頻率偏差分別進(jìn)行第一比例處理和第一微分處理，對(duì)應(yīng)得到第一數(shù)值和第二數(shù)值；將有功功率偏差與功率調(diào)差系數(shù)進(jìn)行相乘處理或者將導(dǎo)葉開度偏差與開度調(diào)差系數(shù)進(jìn)行相乘處理，得到第三數(shù)值；Pg、Pc分別為水電機(jī)組的理論有功功率以及給定理論有功功率；Yg、Yc分別為水電機(jī)組的導(dǎo)葉開度以及給定導(dǎo)葉開度。其中，當(dāng)選擇有功功率偏差參與調(diào)節(jié)時(shí)，則此時(shí)的bp為功率調(diào)差系數(shù)，當(dāng)選擇導(dǎo)葉開度偏差殘余調(diào)節(jié)時(shí)，則此時(shí)的bp為開度調(diào)差系數(shù)，選擇了哪個(gè)參與調(diào)節(jié)，哪個(gè)與其系數(shù)的乘積作為第三數(shù)值。需要說明的是，這里的Pg也即下面提到的Pt，Yg也即下面提到的YPID。將第三數(shù)值與頻率偏差做相加處理，對(duì)相加處理得到的結(jié)果進(jìn)行第一積分處理，得到第四數(shù)值；對(duì)第一數(shù)值、第二數(shù)值以及第四數(shù)值做相加處理，得到第五數(shù)值；對(duì)第五數(shù)值進(jìn)行第一限幅處理，得到目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)；YPIDmax、YPIDmin分別為電子調(diào)節(jié)器模型1進(jìn)行第一限幅處理的輸出上限、下限，圖中YPID即為目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)。第一比例處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為Kp，第一微分處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為第一積分處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為其中，Kp為第一比例增益，KI為第一積分增益，KD為第一微分增益，T1V為第一微分時(shí)間常數(shù)。導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型2，用于依據(jù)目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)得到實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)；具體地，請(qǐng)參照?qǐng)D4，圖4為本發(fā)明提供的一種導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型的框圖。作為優(yōu)選地，導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型2具體用于：將目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)與當(dāng)前實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)進(jìn)行做差處理，并對(duì)得到的差值分別進(jìn)行第二比例處理、第二積分處理以及第二微分處理，再將得到的三個(gè)數(shù)值進(jìn)行第二限幅處理，并對(duì)第二限幅處理得到的結(jié)果進(jìn)行積分，再對(duì)積分的結(jié)果進(jìn)行第三限幅處理，得到實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)；其中，第二比例處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為Kp'，第二積分處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為第二微分處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為KD'S，其中，Kp'為第二比例增益，KI'為第二積分增益，KD'為第二微分增益?？梢岳斫獾氖?，這里的導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型2也可稱為電液伺服系統(tǒng)模型，該模型中的PID運(yùn)算為水電機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)副環(huán)PID控制環(huán)節(jié)。圖中，Y為實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)(也即接力器行程信號(hào))，vmax為開啟速度限幅；vmin1、vmin2為關(guān)閉速度限幅(兩段關(guān)閉)；Ty為導(dǎo)葉主接力器的反應(yīng)時(shí)間常數(shù)；Ymax、Ymin—導(dǎo)葉主接力器的最大行程、導(dǎo)葉主接力器的最小行程；Ydelay—導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出的延遲時(shí)間(秒)。水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型3，用于依據(jù)實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)得到理論有功功率；其中，水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型3為只考慮剛性水擊的理想水輪機(jī)模型，水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型3對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)關(guān)系為：其中，Tw為水流慣性時(shí)間常數(shù)；具體地，請(qǐng)參照?qǐng)D5，圖5為本發(fā)明提供的一種水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型的框圖。因?yàn)楸景l(fā)明想要通過水電機(jī)組的仿真模型對(duì)實(shí)際中的水電機(jī)組進(jìn)行模擬，進(jìn)而得到水電機(jī)組輸出的理論有功功率，因此，這里考慮選用只考慮剛性水擊的理想水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型3。理論動(dòng)作積分電量計(jì)算模塊4，用于依據(jù)理論有功功率、理論有功功率對(duì)應(yīng)的時(shí)間以及理論動(dòng)作積分電量關(guān)系式得到水電機(jī)組一次調(diào)頻的理論動(dòng)作積分電量，其中，理論動(dòng)作積分電量關(guān)系式為：Qt=∫t0t0+Δt(Pt-P0)dt/3600;]]>其中，Qt為理論動(dòng)作積分電量；t0為頻率偏差超過頻率死區(qū)的時(shí)刻；Δt為積分開始后的一次調(diào)頻過程持續(xù)時(shí)間，其中，Δt最長(zhǎng)不超過60s，超過60s的以60s計(jì)算；Pt為理論有功功率；P0為t0對(duì)應(yīng)的理論有功功率。綜上，請(qǐng)參照?qǐng)D6，圖6為本發(fā)明提供的一種基于水電機(jī)組仿真模型的水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量的計(jì)算系統(tǒng)的框圖。圖6為電子調(diào)節(jié)器模型1、導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型2與理想水輪機(jī)模型所構(gòu)成的水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)仿真模型框圖，模型的輸入為頻率給定信號(hào)、模擬的機(jī)頻信、有功功率偏差或者導(dǎo)葉開度偏差，經(jīng)計(jì)算得出頻差，經(jīng)頻率死區(qū)環(huán)節(jié)進(jìn)行PID運(yùn)算，再經(jīng)PID輸出限幅環(huán)節(jié)輸出PID調(diào)節(jié)信號(hào)，輸入導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的副環(huán)PID環(huán)節(jié)，經(jīng)副環(huán)PID輸出、導(dǎo)葉開啟、關(guān)閉限速環(huán)節(jié)，結(jié)合導(dǎo)葉接力器時(shí)間常數(shù)進(jìn)行積分運(yùn)算，經(jīng)接力器限幅環(huán)節(jié)輸出導(dǎo)葉實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)，輸入理想水輪機(jī)模型，接力器行程到有功功率的傳遞函數(shù)關(guān)系最終計(jì)算出機(jī)組功率輸出。該模型符合實(shí)際且能準(zhǔn)確仿真水電機(jī)組一次調(diào)頻的過程，得到與實(shí)測(cè)結(jié)果變化趨勢(shì)相近的有功功率仿真曲線。下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)采用本發(fā)明提供的系統(tǒng)產(chǎn)生的有益效果與現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行比較：選定某水電廠1號(hào)水電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)頻率—時(shí)間關(guān)系曲線可使用原有方法計(jì)算出理論動(dòng)作積分電量。根據(jù)頻率擾動(dòng)通過電子調(diào)節(jié)器模型1計(jì)算出PID控制輸出，經(jīng)導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型2計(jì)算出機(jī)組導(dǎo)葉開度輸出，導(dǎo)葉開度Y輸入理想水輪機(jī)模型，進(jìn)行理論有功功率P信號(hào)的仿真，根據(jù)仿真出的有功功率曲線積分計(jì)算得出本發(fā)明所述的基于理想水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型3的水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量值，并與由原有方法計(jì)算得出的理論動(dòng)作電量值進(jìn)行比較，計(jì)算結(jié)果如圖7-圖8所示，比較結(jié)果如表1所示，其中，圖7為采用現(xiàn)有技術(shù)中的方法計(jì)算理論動(dòng)作積分電量與實(shí)際動(dòng)作積分電量的計(jì)算示意圖，圖8為采用本發(fā)明提供的系統(tǒng)計(jì)算理論動(dòng)作積分電量與實(shí)際動(dòng)作積分電量的計(jì)算示意圖。圖7中，(a)為電網(wǎng)頻率隨時(shí)間變化曲線，電網(wǎng)頻率從初始值(50Hz)開始變化，當(dāng)越過一次調(diào)頻死區(qū)fd時(shí)，水電機(jī)組一次調(diào)頻開始動(dòng)作，有功功率P開始緩慢下降。(b)為根據(jù)頻率偏差按照公式得到的理論積分電量計(jì)算用功率隨頻率偏差變化的曲線，積分后即可得到理論動(dòng)作積分電量值。(c)為實(shí)測(cè)的機(jī)組有功功率一次調(diào)頻響應(yīng)過程，積分圖中曲線可得到實(shí)際動(dòng)作積分電量值。假設(shè)一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)間為Δt，則積分Δt秒得到的理論與實(shí)際積分電量值如圖中陰影所示。陰影部分①為一次調(diào)頻過程中(不超過60s)理論積分電量，陰影部分②為實(shí)際積分電量。圖8中，(a)為電網(wǎng)頻率隨時(shí)間變化曲線，電網(wǎng)頻率從初始值(50Hz)開始變化，當(dāng)越過一次調(diào)頻死區(qū)fd時(shí)，機(jī)組一次調(diào)頻開始動(dòng)作，一次調(diào)頻動(dòng)作持續(xù)時(shí)間同樣為Δt，積分Δt秒可得到理論與實(shí)際動(dòng)作積分電量值。此時(shí)的理論積分電量大小由仿真得出的有功功率P曲線進(jìn)行積分，如(b)所示，圖中的陰影部分③為本發(fā)明的基于理想水輪機(jī)模型的水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作積分電量，(c)中陰影部分④為實(shí)際積分電量。表1動(dòng)作積分電量統(tǒng)計(jì)比較結(jié)果由計(jì)算結(jié)果可看出，采用現(xiàn)有技術(shù)中計(jì)算方法得到的理論動(dòng)作積分電量與實(shí)際動(dòng)作積分電量值的偏差比較大，而利用本發(fā)明提供的基于理想水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型3的方式計(jì)算得出的理論動(dòng)作積分電量相比現(xiàn)有技術(shù)更接近實(shí)際積分電量值，用于數(shù)據(jù)說明本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)中的積分計(jì)算公式有所改進(jìn)。綜上所述：本發(fā)明所使用的原動(dòng)機(jī)模型為考慮剛性水擊的理想水輪機(jī)模型，符合實(shí)際且能相對(duì)準(zhǔn)確仿真水電機(jī)組一次調(diào)頻的過程，得到與實(shí)測(cè)結(jié)果變化趨勢(shì)相近的有功功率仿真曲線。另外，本發(fā)明所采用的一種水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量的計(jì)算系統(tǒng)提高了理論動(dòng)作電量計(jì)算的準(zhǔn)確性，理論動(dòng)作積分電量利用仿真得到的有功功率曲線來求取，使得理論值與實(shí)際動(dòng)作積分電量值更接近。本發(fā)明提供了一種水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量的計(jì)算系統(tǒng)，包括電子調(diào)節(jié)器模型依據(jù)頻率偏差以及有功功率偏差或者導(dǎo)葉開度偏差得到水輪機(jī)組的目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)；導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型依據(jù)目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)得到實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)；水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型依據(jù)實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)得到理論有功功率；其中，水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型為只考慮剛性水擊的理想水輪機(jī)模型；理論動(dòng)作積分電量計(jì)算模塊依據(jù)理論有功功率、理論有功功率對(duì)應(yīng)的時(shí)間以及理論動(dòng)作積分電量關(guān)系式得到水電機(jī)組一次調(diào)頻的理論動(dòng)作積分電量。可見，本發(fā)明依據(jù)水電機(jī)組的仿真模型得到水電機(jī)組的理論有功功率，并采用理論有功功率以及時(shí)間的關(guān)系得到理論動(dòng)作積分電量，采用該方式得到的理論動(dòng)作積分電量與實(shí)際動(dòng)作積分電量更接近，也更加準(zhǔn)確。請(qǐng)參照?qǐng)D9，圖9為本發(fā)明提供的一種水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量的計(jì)算方法的過程的流程圖，該方法包括：步驟S101：電子調(diào)節(jié)器模型依據(jù)頻率偏差以及有功功率偏差或者導(dǎo)葉開度偏差得到水電機(jī)組的目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)，其中，頻率偏差為頻率給定信號(hào)減去水電機(jī)組的頻率得到的差值經(jīng)過死區(qū)處理后得到的數(shù)值，有功功率偏差為給定理論有功功率減去水電機(jī)組的理論有功功率得到的差值；導(dǎo)葉開度偏差為給定導(dǎo)葉開度減去水電機(jī)組的導(dǎo)葉開度得到的差值；作為優(yōu)選地，依據(jù)頻率偏差以及有功功率偏差或者導(dǎo)葉開度偏差得到水電機(jī)組的目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)的過程具體為：接收頻率給定信號(hào)以及水電機(jī)組的頻率，對(duì)頻率給定信號(hào)與水電機(jī)組的頻率進(jìn)行做差處理，并對(duì)得到的差值進(jìn)行死區(qū)處理得到頻率偏差；對(duì)頻率偏差分別進(jìn)行第一比例處理和第一微分處理，對(duì)應(yīng)得到第一數(shù)值和第二數(shù)值；將有功功率偏差與功率調(diào)差系數(shù)進(jìn)行相乘處理或者將導(dǎo)葉開度偏差與開度調(diào)差系數(shù)進(jìn)行相乘處理，得到第三數(shù)值；將第三數(shù)值與頻率偏差做相加處理，對(duì)相加處理得到的結(jié)果進(jìn)行第一積分處理，得到第四數(shù)值；對(duì)第一數(shù)值、第二數(shù)值以及第四數(shù)值做相加處理，得到第五數(shù)值；對(duì)第五數(shù)值進(jìn)行第一限幅處理，得到目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)；第一比例處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為Kp，第一微分處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為第一積分處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為其中，Kp為第一比例增益，KI為第一積分增益，KD為第一微分增益，T1V為第一微分時(shí)間常數(shù)。步驟S102：導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型依據(jù)目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)得到實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)；作為優(yōu)選地，依據(jù)目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)得到實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)的過程具體為：將目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)與當(dāng)前實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)進(jìn)行做差處理，并對(duì)得到的差值分別進(jìn)行第二比例處理、第二積分處理以及第二微分處理，再將得到的三個(gè)數(shù)值進(jìn)行第二限幅處理，并對(duì)第二限幅處理得到的結(jié)果進(jìn)行積分，再對(duì)積分的結(jié)果進(jìn)行第三限幅處理，得到實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)；其中，第二比例處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為Kp'，第二積分處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為第二微分處理對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為KD'S，其中，Kp'為第二比例增益，KI'為第二積分增益，KD'為第二微分增益。步驟S103：水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型依據(jù)實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)得到理論有功功率；其中，水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型為只考慮剛性水擊的理想水輪機(jī)模型，水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)關(guān)系為：其中，Tw為水流慣性時(shí)間常數(shù)；步驟S104：理論動(dòng)作積分電量計(jì)算模塊依據(jù)理論有功功率、理論有功功率對(duì)應(yīng)的時(shí)間以及理論動(dòng)作積分電量關(guān)系式得到水電機(jī)組一次調(diào)頻的理論動(dòng)作積分電量，其中，理論動(dòng)作積分電量關(guān)系式為：Qt=∫t0t0+Δt(Pt-P0)dt/3600;]]>其中，Qt為理論動(dòng)作積分電量；t0為頻率偏差超過頻率死區(qū)的時(shí)刻；Δt為積分開始后的一次調(diào)頻過程持續(xù)時(shí)間，其中，Δt最長(zhǎng)不超過60s，超過60s的以60s計(jì)算；Pt為理論有功功率；P0為t0對(duì)應(yīng)的理論有功功率。對(duì)于本發(fā)明提供的水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量的計(jì)算方法的介紹請(qǐng)參照上述系統(tǒng)實(shí)施例，本發(fā)明在此不再贅述。本發(fā)明提供了一種水電機(jī)組一次調(diào)頻理論動(dòng)作電量的計(jì)算方法，包括電子調(diào)節(jié)器模型依據(jù)頻率偏差以及有功功率偏差或者導(dǎo)葉開度偏差得到水輪機(jī)組的目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)；導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型依據(jù)目標(biāo)導(dǎo)葉開度信號(hào)得到實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)；水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型依據(jù)實(shí)際導(dǎo)葉開度信號(hào)得到理論有功功率；其中，水輪機(jī)原動(dòng)機(jī)模型為只考慮剛性水擊的理想水輪機(jī)模型；理論動(dòng)作積分電量計(jì)算模塊依據(jù)理論有功功率、理論有功功率對(duì)應(yīng)的時(shí)間以及理論動(dòng)作積分電量關(guān)系式得到水電機(jī)組一次調(diào)頻的理論動(dòng)作積分電量。可見，本發(fā)明依據(jù)水電機(jī)組的仿真模型得到水電機(jī)組的理論有功功率，并采用理論有功功率以及時(shí)間的關(guān)系得到理論動(dòng)作積分電量，采用該方式得到的理論動(dòng)作積分電量與實(shí)際動(dòng)作積分電量更接近，也更加準(zhǔn)確。需要說明的是，在本說明書中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其他實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3