基于熱力系統(tǒng)實際出力約束的發(fā)電機調速系統(tǒng)模型及建模的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于熱力系統(tǒng)實際出力約束的發(fā)電機調速系統(tǒng)模型及其建模方法，其中系統(tǒng)模型可以根據系統(tǒng)頻率、給定的頻率參考值以及給定的功率參考值，并基于熱力系統(tǒng)的實際出力約束、汽門動作范圍以及軸系系統(tǒng)的慣性，進而對發(fā)電機的輸出機械功率進行實時控制，克服了現(xiàn)有模型過于復雜的問題，建立精細度適中、工程實用性較高以及可靠性高的發(fā)電機調速模型；其中建模方法操作簡單，切合實際電網，所獲取的模型參數可靠有效，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有著重要的意義。
【專利說明】
基于熱力系統(tǒng)實際出力約束的發(fā)電機調速系統(tǒng)模型及建模
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及一種發(fā)電機調速系統(tǒng)模型，特別是設及一種基于熱力系統(tǒng)實際出力約 束的發(fā)電機調速系統(tǒng)模型及其建模方法，屬于發(fā)電機調速系統(tǒng)實時控制技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著我國用電負荷不斷增長，對于電力系統(tǒng)供電穩(wěn)定性的要求越來越高。區(qū)域供 配電穩(wěn)定性影響了社會經濟生產和生活。大型機組的參數性能與電網發(fā)輸電的穩(wěn)定性緊密 相關?？刂普{節(jié)發(fā)電機機組的參數，提高電網運行的穩(wěn)定性，將直接關系到系統(tǒng)的安全穩(wěn)定 運行水平。
[0003] 目前，常規(guī)機電暫態(tài)仿真過于簡化，不能精確仿真各類發(fā)電機組的發(fā)電過程;而現(xiàn) 有的調速模型太過復雜，所W需要提供精細度適合、可靠性較高的發(fā)電機調速系統(tǒng)模型。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種基于熱力系統(tǒng)實際出 力約束的發(fā)電機調速系統(tǒng)模型及其建模方法，實現(xiàn)對發(fā)電機的輸出機械功率的實時控制， 具有模型精細度適合、工程實用性較高W及可靠性高的優(yōu)點。
[0005] 為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：
[0006] 一種基于熱力系統(tǒng)實際出力約束的發(fā)電機調速系統(tǒng)模型，其輸入量為系統(tǒng)頻率f、 給定的頻率參考值fo和給定的功率參考值Po,輸出量為發(fā)電機的輸出機械功率P。
[0007] 其中，所述系統(tǒng)頻率f、給定的頻率參考值fo比較之后產生頻率偏差信號Af = f- fo,將頻率偏差信號Af乘后所得的積值加數值1作為系統(tǒng)的約束條件;則約束條件表 J 0 示為
其中，D為比例因子。
[000引而且，所述發(fā)電機的輸出機械功率P與給定的功率參考值PO作差值之后得到機械 功率偏差A P = P-PO,將機械功率偏差求和后所得的和值作為系統(tǒng)的反饋條件反饋到熱力 系統(tǒng)；則反饋條件表示為S Ap,再結合熱力系統(tǒng)的實際出力A和約束條件控制熱力系統(tǒng)的 實際出力輸出；將熱力系統(tǒng)的實際出力輸出依次通過汽口動作范圍的限制W及軸系系統(tǒng)的 慣性調節(jié)，實時控制并更新發(fā)電機的輸出機械功率P。
[0009] 本發(fā)明進一步設置為:所述汽口動作范圍為Bmin~Bmax，其中，Bmin為汽口動作的最 小值，Bmax為汽口動作的最大值。
[0010] 本發(fā)明進一步設置為:所述軸系系統(tǒng)的慣性調節(jié)的傳遞函數為其中，C為軸 I + 7,V 系系統(tǒng)的比例環(huán)節(jié)參數，T為軸系系統(tǒng)慣性時間常數，S為微分算子。
[0011] 本發(fā)明還提供基于熱力系統(tǒng)實際出力約束的發(fā)電機調速系統(tǒng)模型的建模方法，包 括W下步驟：
[0012] I)對待研究區(qū)域內的發(fā)電機組進行統(tǒng)計，獲得發(fā)電機組的相關資料，即發(fā)電機的 類型、發(fā)電機的潮流數據和發(fā)電機的暫態(tài)數據；
[0013] 2)對統(tǒng)計的發(fā)電機進行分類，并針對每一類選取典型機組進行分析研究其機電暫 態(tài)過程；
[0014] 3)由實際電網的實測數據進行數據擬合，獲取模型參數；
[0015] 其中實測數據包括系統(tǒng)頻率f、給定的頻率參考值時、給定的功率參考值Po和發(fā)電 機的輸出機械功率P;模型參數包括比例因子D、熱力系統(tǒng)的實際出力A、汽口動作的最小值 Bmin、汽口動作的最大值Bmax、軸系系統(tǒng)的比例環(huán)節(jié)參數C、軸系系統(tǒng)慣性時間常數T和微分算 子S，W及差分或積分環(huán)節(jié)步長；
[0016] 4)將模型參數與實測數據進行比對校核，判斷數據誤差是否在允許范圍之內；
[0017] 若數據誤差是在允許范圍之內，則模型參數確定，建模結束；
[0018] 若數據誤差不在允許范圍之內，則返回步驟3)，進行重新數據擬合和獲取模型參 數。
[0019] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有的有益效果是：
[0020] 本發(fā)明提供的基于熱力系統(tǒng)實際出力約束的發(fā)電機調速系統(tǒng)模型及其建模方法， 其中系統(tǒng)模型可W根據系統(tǒng)頻率、給定的頻率參考值W及給定的功率參考值，并基于熱力 系統(tǒng)的實際出力約束、汽口動作范圍W及軸系系統(tǒng)的慣性，進而對發(fā)電機的輸出機械功率 進行實時控制，克服了現(xiàn)有模型過于復雜的問題，建立精細度適中、工程實用性較高W及可 靠性高的發(fā)電機調速模型;其中建模方法操作簡單，切合實際電網，所獲取的模型參數可靠 有效，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有著重要的意義。
[0021] 上述內容僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了更清楚的了解本發(fā)明的技術手段，下 面結合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明基于熱力系統(tǒng)實際出力約束的發(fā)電機調速系統(tǒng)模型的模型示意圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明基于熱力系統(tǒng)實際出力約束的發(fā)電機調速系統(tǒng)模型的建模方法的流 程圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合說明書附圖，對本發(fā)明作進一步的說明。
[0025] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于熱力系統(tǒng)實際出力約束的發(fā)電機調速系統(tǒng)模型， 其輸入量為系統(tǒng)頻率f、給定的頻率參考值fo和給定的功率參考值PO,輸出量為發(fā)電機的輸 出機械功率P。
[00%]所述系統(tǒng)頻率f、給定的頻率參考值時比較之后產生頻率偏差信號A f = f-f〇,將頻 率偏差信號Af乘W ^后所得的積值加數值1作為系統(tǒng)的約束條件；則約束條件表示為 / f名. 0+1巧中，D為比例因子。 Jo'
[0027]所述發(fā)電機的輸出機械功率P與給定的功率參考值PO作差值之后得到機械功率偏 差A P = P-PO,將機械功率偏差求和后所得的和值作為系統(tǒng)的反饋條件反饋到熱力系統(tǒng);貝。 反饋條件表示為S Ap,再結合熱力系統(tǒng)的實際出力A和約束條件控制熱力系統(tǒng)的實際出力 輸出；將熱力系統(tǒng)的實際出力輸出依次通過汽口動作范圍的限制W及軸系系統(tǒng)的慣性調 節(jié)，實時控制并更新發(fā)電機的輸出機械功率P。圖1中所示的編號為1的方框表示熱力系統(tǒng)的 實際出力A，編號為2的方框表示汽口動作范圍，編號為3的方框表示軸系系統(tǒng)的慣性。
[002引所述汽口動作范圍為Bmin~Bmax，其中，Bmin為汽口動作的最小值，Bmax為汽口動作的 最大值。
[0029] 所述軸系系統(tǒng)的慣性調節(jié)的傳遞函數為，其中，C為軸系系統(tǒng)的比例環(huán)節(jié)參 1 -I- IS 數，T為軸系系統(tǒng)慣性時間常數，S為微分算子。
[0030] 如圖2所示，本發(fā)明還提供基于熱力系統(tǒng)實際出力約束的發(fā)電機調速系統(tǒng)模型的 建模方法，包括W下步驟：
[0031] 1)對待研究區(qū)域內的發(fā)電機組進行統(tǒng)計，獲得發(fā)電機組的相關資料，即發(fā)電機的 類型、發(fā)電機的潮流數據和發(fā)電機的暫態(tài)數據。
[0032] 2)對統(tǒng)計的發(fā)電機進行分類，并針對每一類選取典型機組進行分析研究其機電暫 態(tài)過程。
[0033] 3)由實際電網的實測數據進行數據擬合，獲取模型參數;其中實測數據包括系統(tǒng) 頻率f、給定的頻率參考值fo、給定的功率參考值Po和發(fā)電機的輸出機械功率P;模型參數包 括比例因子D、熱力系統(tǒng)的實際出力A、汽口動作的最小值Bmin、汽口動作的最大值Bmax、軸系 系統(tǒng)的比例環(huán)節(jié)參數C、軸系系統(tǒng)慣性時間常數T和微分算子S，W及差分或積分環(huán)節(jié)步長。
[0034] 4)將模型參數與實測數據進行比對校核，判斷數據誤差是否在允許范圍之內；若 數據誤差是在允許范圍之內，則模型參數確定，建模結束;若數據誤差不在允許范圍之內， 則返回步驟3)，進行重新數據擬合和獲取模型參數。
[0035] 本發(fā)明的創(chuàng)新點在于，當發(fā)電機的輸出機械功率和給定的功率參考值出現(xiàn)偏差 時，即出現(xiàn)機械功率偏差不為零時，根據對機械功率偏差進行積分或微分處理的結果，對熱 力系統(tǒng)的實際出力進行調整;繼而在考慮汽口動作范圍W及軸系系統(tǒng)的慣性調芐基礎上， 實現(xiàn)對發(fā)電機的輸出機械功率進行實時控制。
[0036] W上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該 了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原 理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，運些變化和改進 都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界 定。
【主權項】
1. 一種基于熱力系統(tǒng)實際出力約束的發(fā)電機調速系統(tǒng)模型，其特征在于： 輸入量為系統(tǒng)頻率f、給定的頻率參考值fo和給定的功率參考值P0,輸出量為發(fā)電機的 輸出機械功率P; 所述系統(tǒng)頻率f和給定的頻率參考值fo比較之后產生頻率偏差信號A f = f-f〇,將頻率 偏差信號A f乘后所得的積值加數值1作為系統(tǒng)的約束條件；則約束條件表示為 + 1巧中，D為比例因子； 所述發(fā)電機的輸出機械功率P與給定的功率參考值Po作差值之后得到機械功率偏差A P =p-p〇,將機械功率偏差求和后所得的和值作為系統(tǒng)的反饋條件反饋到熱力系統(tǒng)； 則反饋條件表示為ΣΔρ，再結合熱力系統(tǒng)的實際出力A和約束條件控制熱力系統(tǒng)的實 際出力輸出； 將熱力系統(tǒng)的實際出力輸出依次通過汽口動作范圍的限制W及軸系系統(tǒng)的慣性調節(jié)， 實時控制并更新發(fā)電機的輸出機械功率P。2. 根據權利要求1所述的基于熱力系統(tǒng)實際出力約束的發(fā)電機調速系統(tǒng)模型，其特征 在于:所述汽口動作范圍為Bmin~Bmax，其中，Bmin為汽口動作的最小值，Bmax為汽口動作的最 大值。3. 根據權利要求1所述的基于熱力系統(tǒng)實際出力約束的發(fā)電機調速系統(tǒng)模型，其特征 在于:所述軸系系統(tǒng)的慣性調節(jié)的傳遞函數為tV，其中，C為軸系系統(tǒng)的比例環(huán)節(jié)參數，T 1牛朽 為軸系系統(tǒng)慣性時間常數，S為微分算子。4. 根據權利要求1所述的基于熱力系統(tǒng)實際出力約束的發(fā)電機調速系統(tǒng)模型的建模方 法，其特征在于，包括W下步驟： 1) 對待研究區(qū)域內的發(fā)電機組進行統(tǒng)計，獲得發(fā)電機組的相關資料，即發(fā)電機的類型、 發(fā)電機的潮流數據和發(fā)電機的暫態(tài)數據； 2) 對統(tǒng)計的發(fā)電機進行分類，并針對每一類選取典型機組進行分析研究其機電暫態(tài)過 程； 3) 由實際電網的實測數據進行數據擬合，獲取模型參數； 其中實測數據包括系統(tǒng)頻率f、給定的頻率參考值fo、給定的功率參考值Po和發(fā)電機的 輸出機械功率P;模型參數包括比例因子D、熱力系統(tǒng)的實際出力A、汽口動作的最小值Bmin、 汽口動作的最大值Bmax、軸系系統(tǒng)的比例環(huán)節(jié)參數C、軸系系統(tǒng)慣性時間常數T和微分算子S， W及差分或積分環(huán)節(jié)步長； 4) 將模型參數與實測數據進行比對校核，判斷數據誤差是否在允許范圍之內； 若數據誤差是在允許范圍之內，則模型參數確定，建模結束； 若數據誤差不在允許范圍之內，則返回步驟3)，進行重新數據擬合和獲取模型參數。
【文檔編號】H02J3/46GK106099992SQ201610490517
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】陳謙, 成婧穎, 曹國芳, 鞠平, 徐卓林, 許林, 姜夢, 陳廣巍
【申請人】河海大學