参数测试讲义分析

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1973年IEEE(美国电气与电子工程师协会)曾给出可以应用于电力系统分 析计算的各类汽轮机、水轮机及其调速系统的典型数学模型的理论框图， 除部分给出了设计参数外，大部分的参数均难以得到。 设备提供商往往出于多种原因，也没给出具体的参数(下为电力行业标准 DL/T 711 汽轮机调节控制系统试验导则中给出的参考数值)。
调节系统的建模与参数测试
• 汽轮机及其调节系统的参数测试，是电网“四大参数测试”工作 的一部分。即： • 根据中国电力科学研究院《中国版BPA暂态稳定程序用户手册 （4.0版）》中有关调速器和原动机模型的分类、说明，结合电网 内各有关汽轮机组的实际情况，特制定有关参数测试的规范和要 求，以促进汽轮机及其调节系统的参数测试工作。 • 汽轮机及其调节系统参数测试的目的，是为了正确建立汽轮机及 其调节系统的数学模型，得出BPA程序格式的工程实用化调速系 统模型参数，应用于电网稳定性分析计算的生产实际。
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电力系统仿真
• BPA程序 • 自二十世纪60年代初期开发的大型电力系统离线分析 程序。目前电力系统多数单位所用的BPA程序是中国 电力科学研究院在美国BPA程序1983年9月版本的基础 上，经过消化吸收，开发而成的中国版程序，且已在 我国电力系统规划设计、调度运行和试验研究等各部 门得到了广泛的应用，成为我国电力系统分析计算的 重要工具之一； • 主要用来计算潮流和暂态稳定，并在上世纪末应用较 广。
• 并网汽轮机组及其调节系统的运行特性，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 电网运行安全稳定性。 • 进行汽轮机及其调速系统参数实测，通过建立电网稳定性研究所 需要的汽轮机及其调速系统数学模型，用以实现电网稳定性的分 析，具有重要的实用价值。
• • • 通过系统建模，可以分析各种扰动条件下系统的频率响应和负荷响应， 确定电网稳定性的边界条件； 预测在电网频率波动情况下机组的动态响应特性及可能对机组热力系 统的协调造成的影响； 对汽轮机及其调节系统动态特性的研究、实现功能预测，对于稳定电 网频率、优化汽轮机热力系统的协调特性，提高电网稳定性和电能质量 将产生巨大的经济效益和社会效益，对提高电网的安全稳定和经济运行 水平有着十分重要意义。
电力系统仿真
• 电力系统数字仿真已成为电力系统研究、规划和设计 的重要手段，其功能特性对于提高研究、设计的效率 和可信性有重要作用； • 电力系统仿真软件主要用来进行潮流计算、电磁暂态 仿真、机电暂态仿真、控制保护仿真等。
电力系统仿真
• 电力系统仿真软件主要有：
• (1)美国联邦政府能源部下属邦纳维尔电力局(Bonneville Power Administration，BPA)开发的BPA 程序和EMTP(Electromagnetic Transients Program)程序； (2)加拿大曼尼托巴高压直流输电研究中心(Manitoba HVDC Research Center)开发的PSCAD/EMTDC(Power System Computer Aided Design/Electromagnetic Transients Program Including Direct Current)程序； (3)德国西门子公司研制的电力系统仿真软件(Network Torsion Machine Control, NETOMAC)； (4)中国电力科学研究院开发的电力系统分系综合程序(Power System Analysis Software Package，PSASP)； (5) 其他通用软件包，如MathWorks公司开发的科学与工程计 算软件MATLAB。
汽轮机及调节系统 参数与建模
引 言
• 长ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ以来，我国电力系统的相关部门在进行电力系统 稳定计算中所使用的汽轮机及其调节系统模型存在着 严重的失真，由制造厂提供的模型和参数有时也与实 际相差甚远。 • 在研究中，汽机及其调速系统的数学模型和参数往往 容易被忽略。对中长期稳定分析、频率性能控制或调 速系统调试整定而言，汽机及其调速系统的数学模型 和参数的准确程度却非常的关键。 • 随着电力系统对仿真计算精度要求的提高、以及电力 系统控制逐步趋于复杂化，运行、规划和设计等研究 部门对电力系统发电机、励磁系统、负荷和汽轮机及 其调速系统的模型、参数也提出了更新、更高的要求。
国内调节系统参数实测的现状
• 2007年2月，江苏省开始 • 2006年内蒙古电网调度工作会明确指出：机组试运期间应完成调 速系统（含原动机）参数实测工作，并于机组投运后一个月内将 实测参数报告上报调度部门审核。 • 2005年山西省电力公司指出：新建发电机组在168h试验前必须完 成7项试验：调峰深度试验、AGC联调试验、一次调频功能试验、 进相试验、PSS试验、励磁系统参数测试及调速系统参数测试。 • 安徽省规定：新投产机组应在基建投产半年试运行期间内，完成 调速器系统、模型参数的在线测试并上报省调方式科。
电力系统仿真
• 程序可以在屏幕上输出最大摇摆角，还可以给出对应的两台发电 机名； • 7种传统原动机模型，其中，6种为蒸汽轮机，一种为水轮机调速 器模型。如串联组合、单再热汽轮机模型(TB卡)、数字电液调节 模型(GJ卡)； • 给出了模型参数的范围，没有具体数值，有待于辨识。如再热凝 汽式汽轮机经典模型中，高压汽室蒸汽容积时间一般取0.2s，再 热蒸汽容积时间一般取8~15s，低压联通管蒸汽容积时间一般取 0.2s~0.4s，对于只带一个低压缸的汽轮机，高、中、低压三缸的 功率系数一般取相同(1/3)，对于带两个低压缸的大型汽轮机，低 压缸功率系数一般取0.42s~0.48s。 • 没有其他发电机组如燃气—蒸汽联合循环、核电机组的模型。
引 言
另一方面： • 机组运行工况的变化将导致调节对象运行特性和参数 的变化，要保持良好的响应特性，有时需采用自适应 控制，在线调整控制器的参数。 • 在运行过程中，调节系统性能的退化和故障的发生， 首先反映在系统各组成环节参数和时间常数的变化上， 可以通过在线连续监测系统参数的变化来判断系统性 能的退化和故障。 • 因此，汽轮机调节系统的参数辨识也是实现自适应优 化控制、系统状态监测和故障诊断的重要手段之一。