[发明专利]一种水轮机调速系统的阻尼特性分析方法

说明书

本发明公开一种水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，涉及水轮机发电系统，为分析电力系统中异步区域的水轮机调速器参数设置对超低频振荡的影响。水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，包括：建立水轮机调速系统的简化模型，根据水轮机调速系统的简化模型建立水轮机调速系统的传递函数；根据水轮机调速系统的传递函数，得到在超低频段下水轮机的阻尼转矩；确定水轮机的阻尼转矩在相角‑转速坐标系中的位置；判断水轮机的阻尼转矩处在相角‑转速坐标系中的位置，从而确定水轮机的阻尼转矩对超低频段的振荡起抑制或放大作用。

技术领域

本发明涉及水轮机发电系统，尤其涉及一种水轮机调速系统的阻尼特性分析方法。

背景技术

随着南方电网与云南电网的正式异步运行，云南电网成为大规模的直流送端电网，其中，云南电网区域中水电机组容量占比超过云南电网全网总装机容量的70％。

但是，当南方电网主网与云南电网进行解网实验时，云南电网出现了短暂的电力系统超低频振荡现象，超低频振荡的周期为20s至30s，振幅为0.1Hz。经事后分析，振荡现象的产生与区域内大型水电机组调速器参数设置不当有关。但是，在现有技术中未发现对超低频振荡现象的有效分析方法，因此，在异步联网的情况下，如何分析区域内大型水电机组调速器的参数对超低频振荡的影响成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水轮机调速器的阻尼特性分析方法，用于分析电力系统中异步区域的水轮机调速器参数设置对超低频振荡的影响。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，包括：

建立水轮机调速系统的简化模型，根据水轮机调速系统的简化模型建立水轮机调速系统的传递函数；根据水轮机调速系统的传递函数，得到在超低频段下水轮机的阻尼转矩；确定水轮机的阻尼转矩在相角-转速坐标系中的位置；其中，相角-转速坐标系的横坐标为相角变化量，纵坐标为转速变化量；

判断水轮机的阻尼转矩处在相角-转速坐标系中的位置，若水轮机的阻尼转矩落在相角-转速坐标系中的第一象限、第二象限或纵坐标的正半轴，则水轮机的阻尼转矩对超低频段的振荡起放大作用；若水轮机的阻尼转矩落在相角-转速坐标系中的第三象限、第四象限或纵坐标的负半轴，则水轮机的阻尼转矩对超低频段的振荡起抑制作用。

与现有技术相比，本发明提供的水轮机调速系统的阻尼特性分析方法中，通过建立水轮机调速系统的简化模型，根据水轮机调速系统的简化模型建立水轮机调速系统的传递函数，这样就能利用水轮机调速系统的传递函数，得到在超低频段下水轮机的阻尼转矩，并在相角-转速坐标系中确定水轮机的阻尼转矩的位置，根据水轮机的阻尼转矩在相角-转速坐标系中的位置，就可以判断水轮机的阻尼转矩对超低频段的振荡的影响。由于水电机组调速器的参数与水轮机的阻尼转矩有关，因此，利用阻尼转矩就可以分析水电机组调速器的参数对超低频振荡的影响。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的水轮机调速器的阻尼特性分析方法的框图；

图2为本发明实施例提供的水轮机调速系统的原理图；

图3为本发明实施例提供的水轮机调速器的原理图；

图4为本发明实施例提供的执行机构控制原理图；

图5为调速器的积分系数k_I对水轮机阻尼特性影响的示意图；

图6为水轮机调速器超低频段阻尼特性分析示意图；

图7为阻尼转矩落在第一象限的示意图；