考虑原动机调速特性的中压直流发电机组动态仿真模型

鉴于原动机调速特性对舰船中压直流(MVDC)发电机组运行影响的重要性,该文基于十二相同步发电机及其三相交流励磁机数学模型提出MVDC发电机组动态建模方法,以解决多相整流发电机及其励磁系统难以考虑原动机动态调速特性的难题。以某型燃气轮机整流发电机组动态仿真模型为基础,建立了频率不同的十二相同步发电机与三相交流励磁机组合模型,阐述原动机调速与发电机励磁调压相互耦合的计算流程。实测与仿真结果表明,该型燃气轮机发电机组在突加20%负载工况时转速跌落较大,且转速恢复过程需约20 s,但MVDC发电机组通过调节励磁系统可在1 s内使直流母线电压恢复稳定,从而为负载提供稳定直流功率输出。在校准仿真模型的基础上,通过系统分析突加不同比例负载时的转速、燃油流量、励磁电流、输出电压等性能参数变化规律,获取了燃发机组允许突加负载上限约为30%的运行边界认知,为MVDC发电机组励磁系统设计以及如何预留充足的短时强励能力提供了理论支撑。

用于稳定计算的水轮机调速系统原动机模型

水轮机调速系统模型中,水轮机原动机(包括水轮机和过水系统)的强非线性对稳定计算结果有着重要影响。水轮机原动机的主要特点是强非线性以及水击,尤其在导叶开度大于50%的区间,在该区间范围内增大相同的导叶开度导致增加的功率小。通过水轮机原动机理论建模研究,并以现场试验修正理论模型,建立了适用于电力系统稳定计算的水轮机调速系统原动机模型,即"机组导叶开度与出力关系曲线加理想水轮机"的非线性模型;根据水轮机真机与模型机组的相似性,进一步提出了利用水轮机模型综合特性曲线和现场试验得出最大水头和最小水头下该曲线的方法,以满足电力系统稳定计算的不同需要。

水轮机调节系统模型参数和特性综合测试仪

提出一种多功能测试仪器,不仅能测试水轮机调节系统的动态性能、静态性能和模型参数,而且可以产生系统建模所需的各种信号,从而确定环节传递函数。该测试仪器由基于32位DSP的多通道、高速同步数据采集子系统和利用面向对象方法开发的基于通用计算机和Windows平台的分析-综合子系统构成,通过高速USB2.0互连。工业现场使用表明,多功能测试仪器使用方便,减轻了测试工程师的负担,改进后可以推广应用到汽轮机及其调节系统的建模和参数实测。

水电机组原动机及其调节系统精细化建模

针对目前电力系统仿真计算中水电机组模型过于简化的问题,建立一种水电机组原动机及其调节系统精细化模型。该模型不仅包含调压室效应,还考虑分叉管影响,从而可以模拟机组功率的低频振荡和机组间的水力耦合现象。此外,通过分析双曲正切函数的频率特性,提出一种新的降阶弹性水击方程,在较低的阶数下实现了更好的逼近精度。某水电站仿真结果表明,文中提出的精细化模型能够更准确地再现水轮机调节系统在各个工况下的动态响应过程。

浅议原动机及调速器建模与参数辨识

并网原动机及调速器的运行特性,直接关系到机组对电网指令及在电网波动情况下的响应能力,进一步影响到供电品质和电网运行安全稳定。建立原动机和调速器数学模型以用于电网稳定分析是十分重要的。鉴此,介绍了我国原动机及调速器建模与参数测试工作的现状,结合广东及南方区域具体情况,讨论BPA程序局限、控制系统模型、燃气-蒸汽联合循环模型及模型验证等问题,并展望建模与参数测试的工作方向。

模拟原动系统模型的仿真准确度评估

模拟原动系统的调速系统实现数字控制后,对原动系统的模型可以进行更精准的设置,但是模拟原动系统的仿真准确度仍没有得到定量的分析和研究。结合层次分析法和规范系数法,采用了一种定量评估模拟原动系统模型仿真准确度的方法,通过对甩负荷曲线的分时段对比分析,来得到模拟原动系统模型的仿真准确度数据。分析结果表明,该方法在评估模拟原动系统模型的仿真准确度时,能全面考虑曲线间的数值相似度和变化趋势相似度,使原动系统模型的仿真准确度评估兼具合理性和实用性。

基于改进闭环子空间的水电机组参数辨识方法

以往的开环辨识方法仅适用于水电机组并大网模型,系统并入孤网或小网或空载运行时应采用闭环辨识。具有较好辨识效果的预测形式简约子空间闭环辨识方法(PARSIM-K)充分利用了马尔克夫参数矩阵的Toeplitz结构,通过奇异值分解降阶和线性投影获取模型参数,但需要选择合适的时域参数,目前尚无一般的方法。为此,建立了带有频率噪声的水轮机调速系统模型,提出基于粒子群优化算法参数优化的PARSIM-K。该方法利用粒子群优化算法优化时域参数p、f,提高了辨识精度。与传统开环方法相比,所提方法能够克服噪声的影响,更加简便、安全、实用。仿真结果表明,与未优化参数的方法相比,所提方法辨识的模型参数误差更小、模型精度更高。

水轮机模式多级水力透平流道结构型式研究

针对传统反转泵式水力透平效率低、运行范围窄的缺点,提出一种水轮机模式水力透平设计理念,并基于水力原动机理论,设计出水轮机模式水力透平转轮。同时,为研究开发合适于该模式水力透平的流道,借鉴常规水轮机流道、阶段式多级泵流道以及深井泵式S型流道,设计出适合水轮机模式多级水力透平的18种流道型式。通过CFD数值计算,分析了各方案中过流部件内部流动状态,通过对进水室分析发现:蜗壳式进水室水头损失最小,环形进水室由于其内部流动紊乱,存在脱流和旋涡,水头损失最大,比蜗壳式进水室水头损失高28 m;通过对级间导叶分析发现:新型空间导叶内部流动平稳,水头损失最小,但其轴向尺寸大,不适用于多级水力透平。为优选出一种结构紧凑,水力性能好的水轮机模式水力透平流道,基于模糊数学评判方法,以效率为主要目标,综合考虑流道的结构、尺寸和加工制造因素,全面评价18种流道方案。评价结果表明:采用蜗壳式进水室和同径级间导叶的方案1,其空间尺寸适中,加工制造简单,通过对其性能曲线的分析发现:该方案效率达到80.24%,高效区宽,水头回收性能达到设计要求。

抽水蓄能机组调速系统实测建模与仿真研究

基于清远抽水蓄能电站2号机调速器频差扰动试验,对水轮机及其调节系统模型进行仿真校验,并对原动机模型进行修正,用导叶与功率对应关系拟合方程替代原模型中线性关系,与电网BPA暂态稳定程序中的水轮机调速器和原动机模型进行对比,验证相同导叶开度变化下,改进的刚性水击模型仿真的功率响应过程更贴近实际,从而为电力系统仿真研究提供与实际系统状况相吻合的调节系统模型,满足了电力系统稳定计算的要求。