[发明专利]一种模拟水轮发电机组电液随动系统的建模方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及电力系统仿真计算技术领域，特别涉及一种适用于孤岛运行条件下模拟水轮发电机组电液随动系统的精确建模方法，属于模拟水轮发电机组电液随动系统的建模方法的创新技术。

技术背景

现代水轮发电机组的水轮机主接力器运转通常是由微机调速系统控制的，由电液随动系统与微机调节器成，它是水轮发电机组控制系统的一个主要部分。电液随动系统由于具有功率放大系数大、运动平稳、时间常数小、响应快、控制精度高等优点，在调速系统中得到了广泛的应用。

电液随动系统主要由主配压阀、集成阀块、滤油器等几部分组成。主配压阀是实现操作接力器的功能部件；集成阀块上集成了系统中的绝大部分液压控制和操作元件，是实现液压逻辑各元件总成后的功能部件；滤油器是向系统中液压控制元件提供洁净压力油的功能部件。电液随动系统各元件动态性能相互影响及系统本身的非线性，致使其动态性能复杂，难以用固定的解析式来描述，需要通过不同运行工况的试验来测定。目前在电力系统计算中采用的电液随动系统计算模型一般是一个简化的一阶反馈环节，但其固定的PI参数无法适应所有的运行工况，导致电力系统计算结果与实际响应存在较大偏差。特别是在水电站仅与直流输电整流站相连接，即一个或多个水电站与直流输电送端换流站组成孤岛系统运行时，对有功功率变化非常敏感，功率波动导致的频率变化范围大。例如，云广特高压直流输电工程在送端楚雄换流站孤岛运行时，由于各种扰动，孤岛系统频率可能在48Hz至65Hz范围内。因此，建立更为贴近实际的精确电液随动系统模型，才能准确地反映电力系统与发电机组的功率调整和频率变化，为准确的分析计算提供可靠的基础。

发明内容

本发明的目的在于克服现有电液随动系统计算的不足,提出了一种模拟水轮发电机组电液随动系统的建模方法，本发明能精确地模拟主配压阀的动作特性及导叶接力器的开关过程，特别适用于精确仿真水电站仅与直流输电整流站相连接的孤岛系统的功率波动与频率变化之间的关系。

本发明提供的一种模拟水轮发电机组电液随动系统的建模方法，包括以下步骤：

本发明的模拟水轮发电机组电液随动系统的建模方法，所述模拟水轮发电机组电液随动系统包括有导叶位移传感器、比例阀、主配压阀、导叶接力器，模拟水轮发电机组电液随动系统的建模方法包括如下步骤：

1）导叶位移传感器采集导叶开度Y;

2）计算所述导叶开度Y与开度目标值Y_ref的差值即开度偏差量△Y；

3）根据所述开度偏差量△Y计算主配压阀行程计算值Sp1；

4）判断所述主配压阀行程计算值Sp1是否越限，若是，则将Sp1限制在允许范围Spmin～Spmax之间，得到主配压阀行程Sp,否则进入步骤5）； 

5）根据所述主配压阀行程Sp计算导叶接力器行程，即导叶开度计算值Y1；

6）判断所述导叶开度计算值Y1是否属于打开过程，若是，则进入步骤7），否则进入步骤10）； 

7）判断导叶开度计算值Y1是否大于临界值Y_inf，若是则进入步骤8），否则进入步骤9）；

8）判断导叶开度计算值Y1的变化速率是否超过快开速率Ryo_ft，若是，则限制导叶开度计算值Y1的变化率为快开速率Ryo_ft,得到导叶开度限制值Y2，否则进入步骤13）；

9）判断导叶开度计算值Y1的变化速率是否超过慢开速率Ryo_sw，若是，则限制Y1的变化率为慢开速率Ryo_sw，得到导叶开度限制值Y2，否则进入步骤13)；

10）判断导叶开度计算值Y1是否大于临界值Y_inf，若是，则进入步骤11），否则进入步骤12）；

11）判断导叶开度计算值Y1的变化速率是否超过快关速率Ryc_ft，若是，则限制Y1的变化率为快关速率Ryc_ft, 得到导叶开度限制值Y2，否则进入步骤13）；

12）判断导叶开度计算值Y1的变化速率是否超过慢关速率Ryc_sw，若是，则限制Y1的变化率为慢关速率Ryc_sw，得到导叶开度限制值Y2，否则进入步骤13)；

13）判断所述导叶开度限制值Y2是否越限，若是，则限制导叶开度在允许范围Ymin～Ymax之间，得到导叶开度Y，否则进入步骤14）； 

14）输出导叶开度Y，返回步骤1)进行下一次采样；

上述步骤3)用积分方法计算主配压阀的行程。

上述步骤7）～9），对导叶打开的过程进行两段速率限制。

上述步骤10）～12），对导叶关闭的过程进行两段速率限制。