CN108512233A - 一种水电机组基于实际水头一次调频计算方法 - Google Patents

一种水电机组基于实际水头一次调频计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种水电机组基于实际水头一次调频计算方法，在开度模式下引入单位开度出力因数，建立了开度模式下频率/功率特性关系，将某一水头下有功功率变化量与机组额定功率的比值引入水电机组控制系统PID计算程序中，能够提高一次调频有功调节精度，提高开度模式下一次调频质量，提高电网频率控制质量，解决了现有技术水电机组开度模式下一次调频受水头影响有功动作量与频率不关联的问题。

Description

一种水电机组基于实际水头一次调频计算方法
技术领域
本发明涉及水电机组开度模式下一次调频计算方法领域，尤其涉及一种基于实际水头的水电机组开度模式下一次调频计算方法。
背景技术
电力系统的主要任务之一是控制电网频率在50Hz附近的一个允许范围内。通过水电和火电机组控制系统的自身负荷/频率特性(静态和动态)对电网频率进行的控制，通常称之为一次调频。一次调频的响应时间、准确性、稳定时间及有功动作量，直接关系电网的频率质量。水电机组具有调节速度快，辅助设备少，控制灵活等特点，是电网调峰调频的主力机组。目前绝大部分水电机组运行在开度模式下，开度模式技术成熟，机组调节稳定性能好，但由于目前开度模式是依据频率/开度特性进行调节，没有建立频率/有功特性，水电机组的库水位受季节和来水量限制，一般存在较大变动，水电机组的非线性致使开度模式下一次调频有功变化量受水头影响存在较大变动，当机组在高水头运行时，一次调频有功变化量远远大于一次调频要求，致使一次调频动作过程中出现较大的反调现象，枯水期，当机组在低水头运行时，一次调频有功动作量又不能满足一次调频的要求。近几年，一些电厂为了解决此问题，尝试投入功率模式，但通过试验和运行情况看，功率模式受水头和流量影响较大，参数适应性差，运行稳定性不好，导叶动作频繁，影响机组寿命，一次调频效果并不理想，本质上并没有提高一次调频质量。现有的开度模式是依据频率/开度特性控制系统的PID计算表达式为：
ΔI＝ΔF+bp(YC-YPID)
其中：ΔI为积分输入量；
ΔF为频率给定值与机端频率差值；
bp为永态转差系数；
YC为导叶开度给定值；
YPID为PID调节计算输出。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：发明一种基于实际水头的水电机组开度模式下一次调频计算方法，以解决现有技术水电机组开度模式下一次调频计算方法中没有建立频率/有功特性，开度模式下一次调频有功变化量受水头影响存在较大变动的问题。
本发明的技术方案是：一种水电机组基于实际水头一次调频计算方法，包括
以下步骤：
步骤一：划分水头段；
步骤二：引入单位开度出力因数kp，kp的定义为在某水头下，水电机组导叶动作1％开度，有功功率变化量与机组额定功率的比值，也就是单位开度出力变化量的标幺值，单位为1，计算公式如下：
其中：yh额定为某水头下，机组带额定负荷开度值，取值范围0％-1％；
yh空载为某水头下，机组空载开度值0％-0.5％；
Pmax为机组在某水头下的最大出力，MW；
P0为机组的额定出力，MW；
步骤三：将步骤二中的kp值代入下面水电机组基于实际水头一次调频计算表达式：
ΔI＝ΔF+kpbp(YC-YPID)，即建立了一次调频频率与有功功率变化量的关系，
其中：ΔI为积分输入量；
ΔF为频率给定值与机端频率差值；
kp为单位开度出力因数；
bp为永态转差系数；
YC为导叶开度给定值；
YPID为PID调节计算输出。
步骤一中，水头段的划分依据电站运行最高水位与最低水位的差值的大小进行，可根据振动区试验或效率试验方法或2米一段划分。
步骤二中，一个水头对应一个kp值，当一次调频动作的过程中进入下一个水头时，kp值对应上一个水头。
步骤二中，水电机组满发时，Pmax＝P0。
本发明的有益效果是：本发明具有可操作性，可直接应用与工程实际，解决了现有技术水电机组开度模式下一次调频受水头影响有功动作量与频率不关联的问题，建立了开度模式下频率/功率特性关系，将某一水头下有功功率变化量与机组额定功率的比值引入水电机组控制系统PID计算程序中，能够提高一次调频有功调节精度，提高开度模式下一次调频质量，提高电网频率控制质量。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对发明进行进一步介绍：
本发明一种水电机组基于实际水头一次调频计算方法，包括以下步骤：
步骤一：划分水头段；
步骤二：引入单位开度出力因数kp，kp的定义为在某水头下，水电机组导叶动作1％开度，有功功率变化量与机组额定功率的比值，也就是单位开度出力变化量的标幺值，单位为1，计算公式如下：
其中，yh额定为某水头下，机组带额定负荷开度值，取值范围0％-1％；
yh空载为某水头下，机组空载开度值0％-0.5％；
Pmax为机组在某水头下的最大出力，MW；
P0为机组的额定出力，MW；
步骤三：将步骤二中的kp值代入下面水电机组基于实际水头一次调频计算表达式：
ΔI＝ΔF+kpbp(YC-YPID)，即建立了一次调频频率与有功功率变化量的关系，
其中：ΔI为积分输入量；
ΔF为频率给定值与机端频率差值；
kp为单位开度出力因数；
bp为永态转差系数；
YC为导叶开度给定值；
YPID为PID调节计算输出。
步骤一中，水头段的划分依据电站运行最高水位与最低水位的差值的大小进行，可根据振动区试验或效率试验方法或2米一段划分，优先根据振动区试验或效率试验方法划分，水头的采样采用实时监测的模式，每1-3秒一个采样点，当控制系统中已有水头采样可直接引用，水头的取值不可读取蜗壳压差计的净水头值，以免引起调节振荡，前后两次采样相差大于等于5％额定水头时，水头不赋新值，因为两次采样相差超过5％额定水头的情况，采样值可能失真，但一般时间很短，影响因素比较多且不影响本发明的计算，故选择水头不赋新值。
步骤二中，一个水头对应一个kp值，不需要进行实时更新，当一次调频动作的过程中进入下一个水头时，kp值对应上一个水头，是为了避免PID调节计算输出出现阶跃值，另外，一次调频动作的过程时间远少于一个水头划分段的时间，也就是说一次调频动作的过程一般只对应一个水头，最多对应两个水头。
步骤二中，水电机组满发时，Pmax＝P0。
yh空载为某水头下，机组空载开度值0％-0.5％，可以取开机程序段的空载开开度值。
yh额定的取值根据水电机组运行中的历史数据取得，如果是新机组没有运行历史数据的可根据运转特性曲线获得。

Claims (4)

1.一种水电机组基于实际水头一次调频计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：划分水头段；
步骤二：引入单位开度出力因数kp，kp的定义为在某水头下，水电机组导叶动作1％开度，有功功率变化量与机组额定功率的比值，也就是单位开度出力变化量的标幺值，单位为1，计算公式如下：
其中：yh额定为某水头下，机组带额定负荷开度值，取值范围0％-1％；
yh空载为某水头下，机组空载开度值0％-0.5％；
Pmax为机组在某水头下的最大出力，MW；
P0为机组的额定出力，MW；
步骤三：将步骤二中的kp值代入下面水电机组基于实际水头一次调频计算表达式：
ΔI＝ΔF+kpbp(YC-YPID)，即建立了一次调频频率与有功功率变化量的关系，其中：ΔI为积分输入量；
ΔF为频率给定值与机端频率差值；
kp为单位开度出力因数；
bp为永态转差系数；
YC为导叶开度给定值；
YPID为PID调节计算输出。
2.根据权利要求1所述的一种水电机组基于实际水头一次调频计算方法，其特征在于：步骤一中，水头段的划分依据电站运行最高水位与最低水位的差值的大小进行，可根据振动区试验或效率试验方法或2米一段划分。
3.根据权利要求1所述的一种水电机组基于实际水头一次调频计算方法，其特征在于：步骤二中，一个水头对应一个kp值，当一次调频动作的过程中进入下一个水头时，kp值对应上一个水头。
4.根据权利要求1所述的一种水电机组基于实际水头一次调频计算方法，其特征在于：步骤二中，水电机组满发时，Pmax＝P0。
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