CN101446807B - 一种电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法,其中,既模拟了锅炉和汽轮机的协调控制系统,又模拟了汽轮机调速控制系统。在协调控制系统模型中包括一次调频控制、汽机主控、锅炉主控和前馈控制的实现方法;在汽轮机调速控制系统模型中包括一次调频和阀门执行机构模型的实现方法。本发明可以正确模拟火电厂的一次调频功能;实现调速控制的不同组态方式;可以与锅炉模型及自动发电控制模型进行接口;能够满足电力系统机电暂态及中长期动态仿真中对火电厂动力系统模拟的要求。

Description

一种电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法
技术领域
本发明涉及一种电力系统的模拟与计算,特别涉及一种在电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法。
背景技术
电力系统的数字仿真已成为电力系统规划设计、调度运行和分析研究的主要工具,电力系统各元件的数学模型以及由其构成的全系统数学模型是电力系统数字仿真的基础。模型和参数是仿真结果准确性的重要决定因素,直接影响着以此为基础的决策方案。近些年来,电力系统稳定仿真中频率响应的准确性问题引起了国内外电网调度运行和科研部门广泛的关注。对与功率和频率有关的事故分析表明,由于目前仿真中采用的机组调速系统模型和参数不准确,导致稳定仿真中的频率响应过程和现场实际事故记录有较大差别。
当前国内火电机组.的动力系统按自动化程度可分为以下三种类型:第1类是具有机炉协调控制系统(coordinated control system,CCS)的机组;第2类是有局部热工自动化子系统,但无协调控制功能的机组;第3类是自动化程度最低,机电炉皆由人工手动操作控制的机组。随着电网的不断发展,新装的机组单机容量越来越大,大部分采用协调控制系统,属于第1类机组,其自动化程度高。
根据电厂热工自动控制中对锅炉和汽机主控组态结构的不同,主要有三种基本调节(组态)方式:
(1)锅炉跟随汽轮机方式(boiler following,BF);
锅炉跟随汽轮机方式下,机组负载指令信号通过汽机主控部分直接去控制汽轮机的汽门开度,而蒸汽压力变化信号则控制锅炉主控的输出。可见,这种方式下,负载增加后,可以充分利用锅炉的蓄热,迅速提高汽机输出功率,对系统有利,但增加的功率输出只能维持很短的时间,随着蒸汽压力降低,汽机输出功率也会减小。
BF方式的优点是负载变化后,机组能迅速适应电网的要求,对系统频率有利,但是汽压波动大,对机组本身的稳定运行不利,且在负载增加时,增加的功率输出来自于机组的蓄热,只能维持很短的时间,之后随着主蒸汽压力降低而减小,直到蒸汽压力恢复正常后才达到其稳态。
(2)汽轮机跟随锅炉方式(turbine following,TF)
汽轮机跟随锅炉方式下,机组负载指令信号控制锅炉主控的输出,而蒸汽压力变化信号通过汽机主控部分去控制汽轮机的汽门开度。它的优点是汽压变化平稳,但功率调节速度慢,机组几乎没有一次调频的功能。
(3)协调控制方式(CCS)。CCS控制兼顾了BF和TF控制方式的优点,是一种折衷处理。它的特点是汽压变化比较平稳,对机组有利,虽然在起始阶段,功率变化速度一般比BF方式慢。CCS又可分为以锅炉跟随为基础的协调控制方式(coordinated control system based onboiler following mode,CBF)和以汽轮机跟随为基础的协调控制方式(coordinated control systembased on turbine following mode,CTF)两种方式。
电力系统稳定计算中关心的是动力系统对系统稳定性和频率的影响,为此,需要考虑的火电厂动力系统的主要数学模型及其连接关系如附图1所示。它由三部分组成:锅炉模型、锅炉和汽机协调控制系统模型、汽轮机及其调节系统(governor)模型。附图1中,LD是机组功率(称之为机组负载)设定值;TD是CCS输出的汽机阀位指令;BD是CCS输出的锅炉燃烧指令;PE是电功率输入;ω是机组转速;CV是汽机的汽门开度;PM是机组机械功率输出;PT是主蒸汽压力;SF是蒸汽流量。汽轮机模型现在已经比较成熟,而且IEEE工作组推荐的锅炉模型也能较好地反映锅炉系统的本质特征。
国内近年来新投产的大型火电机组汽轮机调速系统几乎都采用数字电液调速系统(digital electric-hydraulic control system,DEH),而且原有机组的液压调节系统也在逐步改为电液调速系统。与传统的汽轮机液调控制系统、电液共存式控制系统相比,DEH具有控制精度高、执行机构线性度好、阀门迟缓率和控制死区小的优点,改善了大型发电机组转速负载控制的稳态和动态特性。
在现代火电厂中,单元机组协调控制系统得到了广泛的应用。国内改造后的老机组多数采用协调控制系统。但目前国内稳定仿真中使用的调速系统模型大部分类似于IEEE1973年推荐的典型模型(见附图2),仅仅考虑汽轮机调速系统(调速器);部分区域电网虽然使用了实测的汽轮机调速器模型(见附图3),但没有考虑协调控制部分的模型。现有模型存在如下的局限性:
1)适用范围有限
现有模型的使用条件为:①可以假定电厂机组的锅炉主蒸汽压力保持不变。②电厂采用BF调节方式。只有两个条件同时满足时,模型才能够使用。而实际运行的机组,控制方式多种多样,且大部分机组采用协调控制方式,不是BF调节方式,因此模型适用范围有限。
2)没有反映机组的协调控制系统模型
国内的火电机组大部分采用协调控制系统,而现有计算模型和实测模型,只考虑汽轮机调速器,这只是电厂机组调速控制系统中的一部分模型。因此,现有模型是不全面的,不能反映机组的调速系统动态特性。
3)不能正确反映机组的一次调频特性
国内运行中的火电机组调速控制系统中一次调频回路的设置方法多种多样;有的设置在CCS中;有的设置在DEH中;有的是在CCS和DEH中都存在。而现有模型只能设置在DEH中,因此,不能正确反映所有机组的一次调频特性,将导致电网频率计算时的偏差。
4)没有考虑与机电暂态中长期动态的全过程仿真的接口
在中长期动态仿真中,锅炉主蒸汽压力不再保持不变,因此,需要考虑锅炉及其控制系统模型,但现有的模型没有与锅炉及其控制系统模型的接口。此外,现有采用协调控制系统的火电机组,如果机组参与自动发电控制(AGC),则接口都在协调控制系统中,所以现有调速系统模型不能够与采用协调控制系统的火电机组中的AGC模型进行接口。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法。
本发明在电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法中,既模拟了机组的协调控制系统,既模拟了机组的汽轮机调速系统,可以方便地考虑机组调速控制的不同组态方式,能够模拟实际电厂的一次调频功能,可以与锅炉模型及自动发电控制模型进行接口,适于电力系统暂态及中长期动态的全过程动态稳定仿真,其包括以下步骤:
步骤101:设置迭代次数k=0;
步骤102:求取协调控制系统模型中的机组负荷指令;
步骤103:求取协调控制系统模型中的功率指令偏差;
步骤104:求取协调控制系统模型中的主蒸汽压力偏差;
步骤105:求取协调控制系统模型中作为锅炉主控前馈控制的机组直接功率平衡信号;
步骤106:求取协调控制系统模型中汽机主控的输入信号;
步骤107:求取协调控制系统模型的汽机主控中功率偏差的比例-积分-微分PID控制的输出;
步骤108:求取协调控制系统模型中的汽机阀门开度指令;
步骤109:求取协调控制系统模型中锅炉主控的输入信号;
步骤110:求取协调控制系统模型中锅炉主控的压力偏差PID控制输出;
步骤111:求取协调控制系统模型中锅炉主控的前馈PID控制输出;
步骤112:求取协调控制系统模型中锅炉主控的燃烧信号指令;
步骤113:求取汽轮机调速系统模型中一次调频信号;
步骤114:求取汽轮机调速系统模型中汽门开度信号;
步骤115:求取汽轮机调速系统模型中调节级压力信号;
步骤116:求取汽轮机调速系统模型中汽轮机机械功率输出值;
步骤117:检查汽轮机机械功率输出值是否收敛,如果收敛,则本次计算结束;
步骤118:如果汽轮机机械功率输出值不收敛,则重复上述102-117的计算步骤,直到收敛。
其中,在所述步骤102中的求取协调控制系统模型中的机组负荷指令,还包括协调控制系统模型中一次调频回路的计算,用于求取协调控制系统模型中由于机组转速偏差导致的机组负荷指令变化值。
其中,在所述步骤108中的求取协调控制系统模型中的汽机阀门开度指令,还包括求取作为汽机主控前馈控制的机组负荷指令信号与功率偏差PID控制环节输出的叠加值,并对叠加值进行限幅计算。
其中,所述步骤112中的求取协调控制系统模型中锅炉主控的燃烧信号指令,还包括求取锅炉主控的前馈PID控制输出信号与压力偏差PID控制环节输出的叠加值,并对叠加值进行限幅计算。
其中,在所述步骤114中的求取汽轮机调速系统模型中汽门开度信号,还包括求取汽轮机调速系统模型中一次调频信号和协调控制系统模型中的汽机主控信号输出的叠加值,并且叠加值要经过一个幅度限值环节。
其中,实现协调控制的不同组态方式的方法通过参数值的设置来实现。
其中,通过锅炉主控的输出与锅炉模型的输入信号进行连接。
本发明的有益效果是:依照电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法,根据考虑协调控制系统和汽轮机调速系统的机组调速系统模型的结构,以及电力系统稳定仿真的算法特点,该模型可以正确模拟火电厂的一次调频功能;实现调速控制的不同组态方式,可模拟以锅炉跟随为基础的协调控制方式(CBF)、以汽轮机跟随为基础的协调控制方式(CTF)、锅炉跟随汽轮机方式(BF)、汽轮机跟随锅炉方式(TF)方式;可以与锅炉模型、自动发电控制模型(AGC)进行接口,以构成完整的火电厂动力系统模型;适于电力系统机电暂态及中长期动态的全过程仿真要求。
附图说明
图1为火电厂动力系统的示意图;
图2和图3为现有模型的传递函数框图;
图4、图5、图6和图7为本发明的电力系统仿真中火电厂调速系统模型的传递函数框图;
图8为本发明的电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法的流程图。
具体实施方式
以下,参考附图4-8详细描述本发明的电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法。
目前国内电力系统稳定仿真使用的火电厂调速系统模型大部分类似于IEEE1973年推荐的典型模型(见附图2),仅仅模拟汽轮机调速器;部分区域电网虽然使用了实测的汽轮机调速器模型(见附图3),没有协调控制部分的模型。而火电厂中协调控制系统已得到普遍应用,如果不考虑协调控制部分的动态特性,就不能准确模拟火电厂调速系统特性。因此,本发明提出了模拟锅炉和汽机协调控制的调速系统模型(speed governing model withcoordinated control system,CCSG),在其中的CCS模型部分主要包括汽机主控、锅炉主控、前馈控制和一次调频控制;在DEH模型中主要包括一次调频和阀门执行机构模型,如附图4。该模型物理结构合理,具有较好的可操作性和适应性,可以正确模拟火电厂的一次调频功能;实现机组调速控制中的不同组态方式,可模拟以锅炉跟随为基础的协调控制方式(CBF)、以汽轮机跟随为基础的协调控制方式(CTF)、锅炉跟随汽轮机方式(BF)、汽轮机跟随锅炉方式(TF)方式;可以与锅炉模型、自动发电控制模型(AGC)进行接口,以构成完整的火电厂动力系统模型;能够满足电力系统机电暂态及中长期动态的全过程仿真要求。CCSG模型已在马来西亚古晋电厂和沐胶电厂接入系统稳定性研究等实际工程中得到应用,验证了其有效性和可行性,并取得一定的经济效益和社会效益。
附图4为本发明实施例的电力系统仿真中火电厂调速系统模型的传递函数框图,它的说明如下:
1)汽轮机控制系统
汽轮机调速控制系统模型有两个输入信号来源:一是来自发电机转速ω,转速差经过死区和一次调频限幅后,与调差率相乘;另一个是协调控制中汽机主控部分的输出TD。这两个输入信号首先进行叠加,然后经过限幅环节送到汽轮机调速系统的执行机构去调节汽门开度CV。
汽轮机模型的输入为汽门开度CV和主蒸汽压力PT的乘积,输出为机组的输出功率PM。此外,汽轮机模型还输出调节级压力信号PI给协调控制系统模型使用。
2)锅炉汽轮机的协调控制系统
汽机主控的输入是转速信号ω、自动发电控制信号PAGC或手动控制的功率设置值P0,它主要负责形成机组负载指令信号ULD。其中,转速ω调节(一次调频校正)回路和汽轮机调速器的一次调频回路结构完全相同,但二者的调频参数设置可以不同。
汽机主控中的PID环节(含比例、积分微分控制环节)的输入信号为负载指令信号ULD与电功率测量值PE1的偏差信号ΔMW、主蒸汽压力的偏差信号ΔPT。汽机主控环节的输出,即汽机阀门开度的控制指令TD,为PID控制输出信号和由ULD来的前馈信号之和,并经过限幅后的输出。
锅炉主控的输入信号为ΔPT、ΔMW、PT及其与汽轮机调节级压力P1组成的直接能量平衡信号,它经过锅炉主控的压力偏差PID和前馈PID控制后形成锅炉指令信号BD,用于调节锅炉输入燃料、给水和风量等,以保证主蒸汽参数的稳定。BD用作锅炉模型的输入信号。
锅炉和汽轮机的协调控制主要体现在:①功率偏差信号ΔMW经死区和系数KTB环节到锅炉主控的信号。②主蒸汽压力的偏差信号ΔPT经死区和系数KBT环节到汽机主控的信号。③PT及其与调节级压力P1组成的直接能量平衡信号。
根据锅炉和汽机主控输入输出信号和参数值设置的不同,主要可以模拟的组态方式有:CTF、CBF、BF、TF。
3)限幅环节说明
附图4中存在的限幅环节为:DEMAND_Lim、RLIM1、ULD_Lim、TD_Lim、BD_Lim。它们的含义如附图5所示,计算公式如式1:
Figure G2008101183894D00071
式中,X为环节输入值;Y为环节输出值;YMAX为输出上限值;YMIN为输出下限值。
4)死区环节说明
附图4中存在的死区环节为:DB_MW、DB_PT。它们的含义如附图6所示,计算公式如式2:
Figure G2008101183894D00072
式2中,X为环节输入值;Y为环节输出值;EPCO为死区值。
5)含限幅的死区环节说明
附图4中存在的含限幅的死区环节为:DB_1、DB_2。它们的含义如附图7所示,计算公式如式3:
Figure G2008101183894D00073
式3中,X为环节输入值;X为环节输出值Y;YMAX为输出上限值;YMIN为输出下限值。
6)速率限制环节说明
附图4中存在的速率限制环节为:RLIM2。该环节的输出值的变化速率不超过一个上限值和下限值。
7)模型的输入参数及其物理含义
①DEH模型
Tω1:汽轮机控制系统中发电机转速测量环节的时间差数(sec.);R1:调差率(pu.);Tsm:油动机时间常数(sec.);Tch:蒸汽容积时间常数(sec.);ωREF:发电机转速的参考信号(pu.);死区环节DB_1的参数EPCO(pu);死区环节DB_1中的上限值和下限值(pu);汽门开度的上限幅值:CVMAX;汽门开度的下限幅值:CVMIN;汽门开启速率的限幅值:阀门指令限幅环节DEMAND_Lim的上限值和下限值。
②CCS模型
Tω2:协调控制系统中发电机转速测量环节的时间差数(sec.);R2:调差率(pu.);TPE电功率测量环节的时间差数(pu.);KPE:电功率测量环节的增益(pu);PTO:主蒸汽压力设定值(pu);KT、KPT、TIT、TDT:汽机主控的PID参数;KB、KPB、TIB、TDB:锅炉主控的PID参数;KCV、KPCV、TDCV:锅炉前馈控制的PID参数;KMT、KMB、KBTT、KTB:调速控制的组态参数;
死区环节DB_2的参数EPCO(pu);死区环节DB_2中的上限值和下限值(pu);死区环节DB_MW和DB_PT的上限值和下限值(pu)。
AGC或手动设置负荷指令变化速率限制RLIM2的上限值和下限值(pu/sec.)。
机组负荷指令(ULD)之前的限幅ULD_Lim的上限值和下限值(pu)。
汽机主控输出的阀门指令TD之前的限幅TD_Lim的上限值和下限值(pu)。
锅炉主控输出的燃烧指令BD之前的限幅BD_Lim的上限值和下限值(pu)。
8)模型中主要变量的物理含义
ω:发电机转速;ULD:机组负载指令;P1:汽轮机调节级压力;PM:汽轮机机械功率。
PE:发电机电磁功率;PT:主蒸汽压力;TD:汽轮机主控输出(阀门开度指令);BD:锅炉主控输出(锅炉燃量指令信号);P0:机组的设定出力或AGC指定的功率。
在电力系统仿真中的时域法仿真中,火电厂调速系统模型的计算是时域法仿真中的一个计算环节。与发电机的其它控制系统(如,励磁系统)的仿真方法相同,通常采用数值积分法对模型传递函数中的状态变量进行计算。调速系统模型的输入变量是发电机转子的转速和发电机的电磁功率,模型的输出变量是机组的机械功率,给发电机转子运动方程的模型使用。以下描述了模型在时域法仿真的一个迭代步计算中的实现步骤。
附图8为本发明实施例的电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法的流程图。
如附图8所示的,根据本发明的实施例的电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法包括如下步骤:
步骤101:设置迭代次数k=0
步骤102:求取CCS模型中的机组负荷指令
Figure G2008101183894D00091
使用数值积分法计算
Figure G2008101183894D00092
环节的第k次计算值
Figure G2008101183894D00093
然后,得出频率偏差
Figure G2008101183894D00094
该偏差作为死区环节DB_2的输入,死区环节DB_2的输出与
Figure G2008101183894D00095
相乘即得到机组负荷变化指令
如果存在自动发电控制(AGC)模型时,其输出
Figure G2008101183894D00097
经过速率限制环节,得到输出
Figure G2008101183894D00098
如果不存在自动发电控制(AGC)模型时,
Figure G2008101183894D00099
等于手动设置信号P0
Figure G2008101183894D000910
相加得到限幅前的机组负荷指令
Figure G2008101183894D000912
经过限幅环节ULD_Lim后,得到机组负荷指令
Figure G2008101183894D000913
步骤103:求取CCS模型中的功率指令偏差ΔMW(k)
使用数值积分法计算环节输出的第k次迭代值
Figure G2008101183894D000915
机组负荷指令
Figure G2008101183894D000916
减去
Figure G2008101183894D000917
得到ΔMW(k)
步骤104:求取CCS模型中的主蒸汽压力偏差
Figure G2008101183894D00101
机组主蒸汽压力的参考值PT0减去主蒸汽压力值
Figure G2008101183894D00102
得到主蒸汽压力偏差
Figure G2008101183894D00103
步骤105:求取CCS模型中作为锅炉主控前馈控制的直接功率平衡信号SBF (k)
由来自DEH模型的调节级压力
Figure G2008101183894D00105
与主蒸汽压力值
Figure G2008101183894D00106
计算
Figure G2008101183894D00107
的公式为:
S BF ( k ) = P 1 ( k ) P 0 ( k ) P T 0                               (式4)
步骤106:求取CCS模型中汽机主控的输入信号
Figure G2008101183894D00109
Figure G2008101183894D001010
经过死区环节DB_PT后与KTB相乘得到
Figure G2008101183894D001011
则:
S TC ( K ) = ΔM W ( k ) + P TT ( k )                           (式5)
步骤107:求取CCS模型的汽机主控中功率偏差PID控制的输出
Figure G2008101183894D001013
功率偏差PID控制的输入为经过功率偏差PID控制后为
Figure G2008101183894D001015
步骤108:求取CCS模型中的汽机阀门开度指令TD(k)
与机组负荷指令
Figure G2008101183894D001017
相加得到限幅前的汽机阀门开度指令TD0。TD0再经过限幅环节TD_Lim后,得到阀门开度指令TD(k)
步骤109:求取CCS模型中锅炉主控的输入信号
Figure G2008101183894D001018
ΔMW(k)经过死区环节DB_MW后与KBT相乘得到
Figure G2008101183894D001019
则:
S BC ( k ) = Δ P T ( k ) + P EB ( k )                                     (式6)
步骤110:求取CCS模型中锅炉主控的压力偏差控制PID输出
Figure G2008101183894D001021
压力偏差PID控制的输入为经过压力偏差PID控制后为
Figure G2008101183894D001023
步骤111:求取CCS模型中锅炉主控的前馈PID控制输出SBFPID (K)
压力偏差PID控制的输入为
Figure G2008101183894D00111
经过压力偏差PID控制后为
Figure G2008101183894D00112
步骤112:求取CCS模型中锅炉主控的燃烧信号指令BD(k)
Figure G2008101183894D00113
相加得到限幅前的汽机阀门开度指令BD0。BD0再经过限幅环节BD_Lim后,得到阀门开度指令BD(k)
步骤113:求取DEH模型中一次调频信号
Figure G2008101183894D00115
使用数值积分法计算
Figure G2008101183894D00116
环节的输出第k次的然后,得出频率偏差
Figure G2008101183894D00118
该偏差作为死区环节DB_1的输入,死区环节DB_1的输出与
Figure G2008101183894D00119
相乘即得到机组负荷变化指令
Figure G2008101183894D001110
步骤114:求取DEH模型中汽门开度信号CV(k)
该步骤是对DEH模型中阀门执行机构进行的计算。求取过程是:
①求取阀门执行机构的输入信号CV_DEMAND2。
执行进行机组负荷变化指令
Figure G2008101183894D001111
和CCS来的阀门指令信号相加得到信号CV_DEMAND1,CV_DEMAND1经过限幅环节DEMAND_Lim后得到CV_DEMAND2。
②求取阀门执行机构的输出信号CV(k)
数值积分计算阀门执行机构子模型得到输出阀门开度指令CV(k)
步骤115:求取DEH模型中调节级压力信号
Figure G2008101183894D001112
数值积分计算蒸汽容积时间常数环节得到输出信号调节级压力信号
Figure G2008101183894D001113
步骤116:求取DEH模型中汽轮机机械功率输出
Figure G2008101183894D001114
数值积分计算汽轮机模型中的环节得到机械功率输出
Figure G2008101183894D001115
步骤117:检查整个模型计算是否收敛。
计算两次迭代的机械功率之差
Figure G2008101183894D00121
汽机主控输出TD之差
Figure G2008101183894D00122
锅炉主控输出BD之差
Figure G2008101183894D00123
Δ ϵ PM ( k ) = P M ( k ) - P M ( k - 1 ) Δ ϵ TD ( k ) = T D ( k ) - T D ( k - 1 ) Δ ϵ BD ( k ) = B D ( k ) - B D ( k - 1 )                         (式7)
如果
Figure G2008101183894D00125
Figure G2008101183894D00126
都小于设定的εLIM,则计算收敛,执行步骤119;否则计算不收敛,执行步骤118。
步骤118:如果计算不收敛,则:
P M ( k - 1 ) = P M ( k ) T D ( k - 1 ) = T D ( k ) B D ( k - 1 ) = B D ( k )                      (式8)
k=k+1    (式9)
重复102-117计算步骤,直到计算收敛。
步骤119:如果计算收敛,则整个模型的本次计算结束。
综上所述,依照本发明的电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法,具有较好的可操作性和适应性,可以方便地模拟电厂的一次调频、调速控制的不同组态方式,能够应用于电力系统暂态及中长期动态的全过程动态稳定仿真。
以上是为了使本领域普通技术人员理解本发明,而对本发明进行的详细描述,但可以想到,在不脱离本发明的权利要求所涵盖的范围内还可以做出其它的变化和修改,这些变化和修改均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法,其特征在于既模拟了机组的协调控制系统,又模拟了机组的汽轮机调速系统,包括下列步骤:
步骤101:设置迭代次数k=0;
步骤102:求取协调控制系统模型中的机组负荷指令;
步骤103:求取协调控制系统模型中的功率指令偏差;
步骤104:求取协调控制系统模型中的主蒸汽压力偏差;
步骤105:求取协调控制系统模型中作为锅炉主控前馈控制的机组直接功率平衡信号;
步骤106:求取协调控制系统模型中汽机主控的输入信号;
步骤107:求取协调控制系统模型的汽机主控中功率偏差的比例-积分-微分PID控制的输出;
步骤108:求取协调控制系统模型中的汽机阀门开度指令;
步骤109:求取协调控制系统模型中锅炉主控的输入信号;
步骤110:求取协调控制系统模型中锅炉主控的压力偏差PID控制输出;
步骤111:求取协调控制系统模型中锅炉主控的前馈PID控制输出;
步骤112:求取协调控制系统模型中锅炉主控的燃烧信号指令;
步骤113:求取汽轮机调速系统模型中一次调频信号;
步骤114:求取汽轮机调速系统模型中汽门开度信号;
步骤115:求取汽轮机调速系统模型中调节级压力信号;
步骤116:求取汽轮机调速系统模型中汽轮机机械功率输出值;
步骤117:检查汽轮机机械功率输出值是否收敛,如果收敛,则本次计算结束;
步骤118:如果汽轮机机械功率输出值不收敛,则重复上述102-117的计算步骤,直到收敛。
2.如权利要求1所述的电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法,其特征在于,在所述步骤102中的求取协调控制系统模型中的机组负荷指令,还包括协调控制系统模型中一次调频回路的计算,用于求取协调控制系统模型中由于机组转速偏差导致的机组负荷指令变化值。
3.如权利要求2所述的电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法,其特征在于,在所述步骤108中的求取协调控制系统模型中的汽机阀门开度指令,还包括求取作为汽机主控前馈控制的机组负荷指令信号与功率偏差PID控制环节输出的叠加值,并对叠加值进行限幅计算。
4.如权利要求3所述的电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法,其中,所述步骤112中的求取协调控制系统模型中锅炉主控的燃烧信号指令,还包括求取锅炉主控的前馈PID控制输出信号与压力偏差PID控制环节输出的叠加值,并对叠加值进行限幅计算。
5.如权利要求4所述的电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法,其特征在于,在所述步骤114中的求取汽轮机调速系统模型中汽门开度信号,还包括求取汽轮机调速系统模型中一次调频信号和协调控制系统模型中的汽机主控信号输出的叠加值,并且叠加值要经过一个幅度限值环节。
6.如权利要求5所述的电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法,其特征在于,实现协调控制的不同组态方式的方法通过参数值的设置来实现。
7.如权利要求6所述的电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法,其特征在于,通过锅炉主控的输出与锅炉模型的输入信号进行连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101922317B (zh) * 2009-06-09 2013-04-24 上海电气集团股份有限公司 一种用于超临界火电机组的直接能量平衡协调控制系统
CN101864994B (zh) * 2009-11-16 2013-01-09 浙江省电力试验研究院 一种大型汽轮机滑压优化的修正方法
CN101701719B (zh) * 2009-11-17 2011-07-27 武汉大学 一种火电厂最佳燃烧节煤发电控制方法及其装置
CN101892873B (zh) * 2010-07-09 2013-03-06 山东中实易通集团有限公司 基于机前压力补偿的一次调频方法
CN102175972B (zh) * 2011-01-25 2013-03-13 北京四方继保自动化股份有限公司 基于pmu数据的发电机agc功率调节线性特性的分析方法
CN102619580B (zh) * 2011-01-31 2014-11-26 华北电力科学研究院有限责任公司 一次调频控制方法及系统
CN102183890B (zh) * 2011-03-16 2012-10-10 东南大学 协调控制系统调节器参数优化整定方法
CN102193504B (zh) * 2011-03-17 2014-04-30 中国电力科学研究院 一种电力系统动态仿真中安全稳定控制系统模型构建方法
CN102418918B (zh) * 2011-11-15 2013-11-20 山东中实易通集团有限公司 一种解决空冷机组背压变化对agc调节品质影响的方法
CN102606227B (zh) * 2012-03-26 2014-10-01 上海迪吉特控制系统有限公司 全周进汽汽轮机初压定值的多目标优化方法
CN102628377B (zh) * 2012-04-18 2014-10-01 陕西电力科学研究院 一种汽轮机组调速系统参数实测数据处理方法
CN103378601B (zh) * 2012-04-20 2016-03-09 华北电力科学研究院有限责任公司 一种基于bang-bang控制的一次调频方法及装置
CN102629133B (zh) * 2012-04-24 2014-04-16 华北电力大学(保定) 一种在分散控制系统中实现迭代计算功能的组态方法
CN102748080B (zh) * 2012-07-03 2014-12-10 山东电力研究院 基于主蒸汽压力变化的火电机组负荷控制方法
CN103779860B (zh) * 2012-10-18 2016-03-02 中国电力科学研究院 发电厂的有功功率的控制系统及控制方法
CN103488096B (zh) * 2013-09-06 2017-01-18 南方电网科学研究院有限责任公司 一种水轮机特性仿真方法及装置
CN103559924B (zh) * 2013-11-11 2017-03-15 中广核工程有限公司 核电站汽轮机控制系统的调试方法、装置及系统
CN103836640B (zh) * 2014-03-22 2016-04-20 林启东 蒸汽发电设备用的锅炉送料自动调节装置
CN104090491B (zh) * 2014-07-04 2017-02-01 东南大学 燃气蒸汽联合循环机组多变量受限预测函数负荷控制方法
CN104102788B (zh) * 2014-07-25 2017-06-13 国网上海市电力公司 一种基于联合循环燃机系统模型的调速方法
CN104267594A (zh) * 2014-09-11 2015-01-07 国家电网公司 一种改进的燃气蒸汽联合循环机组负荷计算回路方法
CN104712378B (zh) * 2015-02-06 2016-05-11 广东电网有限责任公司电力科学研究院 火电机组主蒸汽压力闭环节能控制方法和系统
CN105373013B (zh) * 2015-12-07 2018-07-03 上海明华电力技术工程有限公司 火电机组dcs系统模拟量控制回路仿真测试系统及方法
CN105425613B (zh) * 2015-12-07 2017-12-22 武汉重工铸锻有限责任公司 燃气炉窑计算机智能模糊控制系统节能方法
CN106527131B (zh) * 2016-10-27 2019-03-29 哈尔滨工业大学 用于锅炉、汽轮机和电网一次调频分析协调控制模型
CN106855692A (zh) * 2016-12-26 2017-06-16 海南电力技术研究院 源网联合实时仿真系统
CN106681173A (zh) * 2016-12-26 2017-05-17 海南电力技术研究院 Gtnet接口卡和源网联合实时仿真系统
CN106849078B (zh) * 2017-04-25 2019-03-19 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种计及死区非线性的电力系统稳态频率预测方法
CN107766632B (zh) * 2017-10-11 2020-11-06 大连理工大学 计及蓄热动态的火电机组低阶频率响应建模方法
CN108599190A (zh) * 2017-12-25 2018-09-28 赫普科技发展(北京)有限公司 一种对电网进行调频的方法、装置和系统
CN108565854B (zh) * 2018-04-20 2024-01-23 华北电力科学研究院有限责任公司 用于复现电力系统频率特性的模拟方法及系统
CN110824905B (zh) * 2019-09-20 2023-10-31 国网天津市电力公司电力科学研究院 一种发电机组非正常解列工况孤网运行方法
CN111694348B (zh) * 2020-07-29 2022-07-05 国网河南省电力公司电力科学研究院 一种火电机组调速系统功率反馈性能的测试方法及装置
CN113741175B (zh) * 2021-09-14 2023-08-15 华电电力科学研究院有限公司 一种机炉协调控制方法及系统

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