[发明专利]一种汽轮机组暂态模型的仿真方法有效

专利信息
申请号: 201410834189.4 申请日: 2014-12-27
公开(公告)号: CN104537174B 公开(公告)日: 2018-03-13
发明(设计)人: 巴宇;沈硕;王海霞;刘娆 申请(专利权)人: 大连理工大学
主分类号: G06F17/50 分类号: G06F17/50
代理公司: 大连东方专利代理有限责任公司21212 代理人: 范烁,李洪福
地址: 116024 辽*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 一种 汽轮 机组 模型 仿真 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种汽轮机组暂态模型的仿真方法。

背景技术

电力系统是一个由发电、输电、变电、配电和用电等设备,以及辅助控制设备和保护系统构成的超大规模复杂系统,组成元件众多。电力系统的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能,再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。电能质量指标主要有频率、电压等,其中频率既是表征电能质量的主要指标,又是系统运行的重要参数,因此维持频率在计划值附近对于电力系统稳定运行有着重要的意义。而使频率保持在计划值附近的前提便是电力系统有功功率的平衡。

电力系统有功功率平衡是一个极其复杂的过程,其平衡过程涉及因素众多,具有多时间尺度、多手段的特点。为了有效地完成互联电网的有功功率平衡,需要更加深入的研究;同时由于电力是国家经济的命脉,电力系统的安全稳定运行对于工业生产和人民生活有着重要意义,因此,有关有功平衡方面的研究成果在试验阶段不可能直接运用于实际的电力系统,否则一旦发生事故,将导致生产停顿、生活混乱、甚至危及人身和设备安全,形成十分严重的后果,这样给国民经济造成的损失会远远超过电力系统本身的损失。

为了避免上述提到的不必要的损失,实际操作中通过在仿真系统中的相关试验来验证研究方案在所有可能面临的运行条件下均具有正确性和可靠性;因此,采用准确易用的仿真平台及方式对于电力系统有功功率平衡的相关研究十分重要。现有技术中的仿真平台及仿真方式主要有以下几种:①基于设备暂态模型的仿真,这种仿真方式动态过程刻画精细准确、模型参数复杂、仿真时间较长、由于有功平衡仿真是面向分钟及小时量级的中长时间尺度的系统运行动态仿真,不关注秒级尺度的动态过程,且对仿真效率要求较高;②针对大范围电网的稳态仿真,如电网的潮流计算等,这种仿真方式完全忽略所有中间动态过程,只能给出最后的稳态结果;③基于代数运算与抽象模型的仿真,如文献Yu Ba and Wei-Dong Li.A Simulation Scheme for AGC Relevant Studies.IEEE Transactions on Power Systems,2013,28(4):3621-3628.提出的仿真方式,其核心是以能量守恒定律为基础,且将机组模型抽象为端部特性参数,具有模型参数简单、仿真效率高等优点,更适合于有功平衡所需的多区域长时间仿真研究,但是由于这种方式采用简单而统一的端部输出特性参数描述方式,不能区分各类机组间的性能差异,造成中长期动态仿真过程误差过大,不能很好地满足有功功率平衡研究的仿真精度需求。

综上所述,第①种仿真方式模型过于精细造成仿真时间过长,难以实用;而有功功率平衡仿真注重分钟~小时时间尺度内整个系统的动态过程,对动态细节要求不高;同时第①种仿真方式大量采用微分方程进行建模,而对于微分方程求解往往基于迭代法,需要大量计算,仿真效率比较低,尤其是当有功平衡研究经常需要长时间(如月、年)仿真时,会造成仿真耗时过长;第②种仿真方式是针对大范围电网稳态仿真,只保留稳态结果,并无动态过程,而有功平衡相关仿真研究,需要对系统中各类发电机组进行模拟,并针对负荷秒至分钟级的波动而进行调整,因此第②种仿真方式并不适用于有功平衡仿真;第③种仿真方式虽然简化了模型且提高了仿真效率,但采用统一模型忽略了各类机组性能差异,在有功平衡仿真的时间尺度上会造成一定误差,导致仿真动态过程精度不够,而有功平衡仿真通常需要反映不同类型机组如汽轮机组、水轮机组等的特性差异;若为保证仿真精度,则必须采用暂态模型,势必造成仿真效率低下,难以实用;若采用简单的抽象模型,仿真效率虽然得以保证,但会导致仿真动态过程不够准确,仿真结果不能起到实际的指导作用。

发明内容

本发明针对以上问题的提出,而研制一种汽轮机组暂态模型的仿真方法。

本发明的技术手段如下:

一种汽轮机组暂态模型的仿真方法,包括如下步骤:

步骤1:建立汽轮机调速器模型和汽轮机模型;

将汽轮机调速器模型的功率输出ΔPGV表示为一阶惯性环节和比例环节的形式其中P0为给定参考功率、Kg为比例系数、s为拉普拉斯算子、为一阶惯性环节Ⅰ的时间常数、Tg3为一阶惯性环节Ⅱ的时间常数、Δf为给定频率偏差;

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