一種基于機組實際特性的汽輪機模型建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)實測與建模領(lǐng)域，尤其涉及一種基于機組實際特性的 汽輪機模型建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)實測與建模是電力系統(tǒng)"四大參數(shù)"實測工作的重點內(nèi)容之 一。電力系統(tǒng)中長期穩(wěn)定分析中，電磁暫態(tài)過程和機電暫態(tài)過程是同時進行并相互影響的。 在暫態(tài)穩(wěn)定計算中，除了要考慮發(fā)電機及其勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響，還需考慮原動機及其調(diào) 節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特性。我國的電源結(jié)構(gòu)中，火電機組占有相當(dāng)?shù)谋戎?，因此建立能夠真實反?此類原動機實際特性的穩(wěn)定計算用模型就具有十分重要的意義。汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)實測與建 模工作的目的在于通過實際試驗的方法建立能夠真實反映實際汽輪機及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)特性 的仿真模型。
[0003] 汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型和參數(shù)是電網(wǎng)重要的基礎(chǔ)計算數(shù)據(jù)，因而汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的 建模精度將最終影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)有的汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型中，以電力 系統(tǒng)綜合分析程序PSASP為例，其汽輪機模型如附圖1所示。該模型假定汽輪機進汽量Q 由汽輪機等效閥位Pct (穩(wěn)態(tài)條件下的Pct與機組總閥位指令相等）和主汽壓力P τ決定，其 函數(shù)關(guān)系為Q = Pct · Ρτ。由此可知，在現(xiàn)有模型中，當(dāng)Pct、Pt任一值固定時，Q與另一變量 為線性關(guān)系。盛鍇在2012年4月出版的《電力系統(tǒng)自動化》期刊（論文名為《汽輪機閥門 流量特性對電力系統(tǒng)的影響及其控制策略》）指出了主汽壓力穩(wěn)定時實際機組的等效閥位 ?<^與進汽量Q可能為非線性關(guān)系，而這種非線性關(guān)系對機組的實際響應(yīng)特性和電網(wǎng)的穩(wěn)定 運行均有影響。行業(yè)頒布的《同步發(fā)電機原動機及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)實測與建模導(dǎo)則》即DL/ T 1235-2013也提出通過分段線性函數(shù)處理調(diào)門指令與流量的關(guān)系，以匹配Q的非線 性關(guān)系?？梢奞之間存在非線性對應(yīng)關(guān)系已得到業(yè)界的廣泛認(rèn)同。實際機組運行過 程中，等效閥位P ct與主汽壓力Pt均非一定值，兩者共同影響了汽輪機進汽量Q?，F(xiàn)有模型 對此三者關(guān)系的簡化處理降低了模型精度，而DL/T 1235-2013中也僅考慮了 Q的非 線性修正。因而為了進一步提高模型精度，需要根據(jù)實際機組Q、PCT、ρτ的真實關(guān)系對模型 進行優(yōu)化以提高建模精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對已知技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于機組實際 特性的汽輪機模型建模方法。使用該方法可提高汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模的模型精度，最終提 高電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的準(zhǔn)確性。
[0005] -種基于機組實際特性的汽輪機模型建模方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟1 :采集數(shù)據(jù)；
[0007] 從機組正常運行數(shù)據(jù)中提取各種工況下的調(diào)節(jié)級壓力P1、主汽壓力ρτ、總閥位指 令P ct及功率P ;
[0008] 步驟2 :對步驟1采集的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理；
[0009] 利用調(diào)節(jié)級壓力P1和主汽壓力p T構(gòu)建機組壓比μ，
[0010] 令總閥位指令~為自變量，壓比μ為因變量，構(gòu)建總閥位指令和壓比數(shù)據(jù)？《-以 函數(shù)曲線μ =A (Pcv)，令等效閥位？(^等于總閥位指令P cv，則Pw-μ函數(shù)曲線為μ = fi (PJ ；
[0011] 對功率P作歸一化處理，得到歸一化后的汽輪機進汽量Qi和歸一化之后的功率數(shù) 據(jù)P*:
[0013] 其中，Pe是機組額定功率；
[0014] 令調(diào)節(jié)級壓力？1為自變量，歸一化后的汽輪機進汽量Q $為因變量，構(gòu)建調(diào)節(jié)級壓 力和歸一化后的功率數(shù)據(jù)？14函數(shù)曲線(T= f 2(Pl);
[0015] 步驟3 :構(gòu)建汽輪機模型的蒸汽流量函數(shù)f 2 (P1) = f2 (ρτ · μ )= f2 (Pt · A(Pgv))
[0016] 步驟4 :以步驟3獲得的汽輪機模型蒸汽流量函數(shù)作為現(xiàn)有汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型 中高壓汽室容積環(huán)節(jié)的輸入數(shù)據(jù)，獲得基于機組實際特性的汽輪機模型；
[0017] 所述基于機組實際特性的汽輪機模型的傳遞函數(shù)如下：
[0019] 其中，Pm為機械功率；T CH為高壓汽室蒸汽容積時間常數(shù)；T RH為再熱器蒸汽容積時 間常數(shù)；T03為連通管蒸汽容積時間常數(shù)；λ為高壓缸功率自然過調(diào)系數(shù)；F hp、Fip、&p分別為 高、中、低壓缸功率比，上述參數(shù)均為汽輪機系統(tǒng)本身固有屬性參數(shù)，為汽輪機進汽量。
[0020] 在所述步驟3之前，對Pw-μ函數(shù)曲線μ = (Pw)和P1-Ql數(shù)曲線Qi= f Ji(P1) 進行平滑處理。
[0021] 有益效果
[0022] 本發(fā)明提供了一種基于機組實際特性的汽輪機模型建模方法，該方法通過對汽輪 機實際數(shù)據(jù)的采集和處理，提取出了以符合實際特性總閥位指令和壓比數(shù)據(jù)P ct- μ函數(shù)曲 線與調(diào)節(jié)級壓力和歸一化后的功率數(shù)據(jù)P1-Qi函數(shù)曲線來構(gòu)建汽輪機蒸汽量環(huán)節(jié)，替代現(xiàn) 有模型中偏離實際特性的汽輪機蒸汽量環(huán)節(jié)，獲得汽輪機模型；該方法修正了現(xiàn)有模型中 主汽壓力、等效閥位和汽輪機進汽量的函數(shù)關(guān)系，使模型更為合理；根據(jù)機組實際運行數(shù)據(jù) 建立了符合機組實際特性的汽輪機模型，改變了原有模型中慣用的蒸汽量、總閥位指令及 主汽壓力的簡單關(guān)系，提高了模型精度和電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0023] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中汽輪機模型；
[0024] 圖2為本發(fā)明所述的汽輪機模型；
[0025] 圖3為總閥位指令和壓比數(shù)據(jù)的函數(shù)曲線，（a)為平滑處理前，（b)為平滑處理 后；
[0026] 圖4為平滑處理前后的？14函數(shù)曲線；
[0027] 圖5為該機組不同負荷條件下仿真進汽量與實際汽輪機進汽量比較，（a)為負荷 工況1，（b)為負荷工況2,（c)為負荷工況3,⑷為負荷工況4。
【具體實施方式】
[0028] 下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
[0029] -種基于機組實際特性的汽輪機模型建模方法，包括以下步驟：
[0030] 步驟1 :采集數(shù)據(jù)；
[0031] 從機組正常運行數(shù)據(jù)中提取各種工況下的調(diào)節(jié)級壓力P1、主汽壓力ρτ、總閥位指 令P ct及功率P ;
[0032] 步驟2 :對步驟1采集的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理；
[0033] 利用調(diào)節(jié)級壓力P1和主汽壓力ρ τ構(gòu)建機組壓比μ，
[0034] 令總閥位指令~為自變量，壓比μ為因變量，構(gòu)建總閥位指令和壓比數(shù)據(jù)？《_以 函數(shù)曲線μ =A (Pcv)，令等效閥位？(^等于總閥位指令P cv，則Pw-μ函數(shù)曲線為μ = f