水轮机调节系统的动态过程特性.pdf

第 36卷 第 1期 水 电 自动 化 与 大坝 监 测 VoL36 No．1 2012年 2月 20 日 HydropowerAutomationandDam Monitoring Feb．20。2O12 水轮机调节系统的动态过程特性 魏守平 (华 中科技大学水 电与数字化工程学院，湖北省武汉市 430074) 摘要：定义了水轮机调节系统受到大扰动 (空载频率扰动、机组甩 100 额定负荷和孤立电网运行) 后动态过程 的3种典型类型。通过水轮机调节 系统仿真 ，详细分析 了各个大扰动工况下 3种类型 的动态过程特性，并简要分析 了动态过程特性类型与调速器比例一积分一微分 (PID)参数的关系。 关键词 ：水轮机；调节系统；动态过程；动态特性 0 引言 type，以下简称 “S型”)、优 良型 (bettertype，以下简 称 “B型”)和振荡型 (oscillatorytype，以下简称 “O 水轮机调节系统运行和试验中的动态过程主要 型”)3种典型动态过程 ，以便进一步研究水轮机调 包括机组开机 、机组空载频率扰动 、接力器不动时 节系统扰动型动态过程 的机理和寻求改善其动态过 间、机组甩负荷、电网一次调频和机组孤立电网运行 程性能的方法。当然，也可以参照上述分类进行机 等。对接力器运动过程中起到速率限制的接力器开 组开机过程动态特性类型的认定和分析。 启时间 T 和接力器关 闭时 间 T、对接力器运动过 程中起到极端位置限制 的接力器完全开启位置 (接 1 机组甩 100％额定负荷工况的动态过程 力器行程 Y一1-0)和接力器完全关 闭位置 (一0) 水轮机调节系统机组甩 100 额定负荷动态过 等 ，是接力器运动过程 中的主要非线性 因素。如果 程的仿真结果_5如图1所示。S型动态过程的机组 按照水轮机调节系统运行和试验的动态过程 中接力 频率和接力器行程的动态 曲线用点画线绘 出，B型 器运动是否进入了上述非线性区域来划分系统的动 动态过程的机组频率和接力器行程的动态 曲线用实 态过程特征，可将水轮机调节系统运行和试验 中的 线绘 出，0型动态过程 的机组频率和接力器行程 的 动态过程划分为大波动 (大扰动)过程和小波动 (小 动态曲线用虚线绘出。图2和图 3类同。 扰动)过程 。 显然 ，机组开机、接力器不动时间、机组甩负荷 和机组孤立 电网运行等具有大波动动态过程 的特 征；机组空载频率波动和电网一次调频等具有小波 迥 N 动动态过程的特征 。之所以将接力器不动时间动态 监 过程列入小波动特征范畴 ，是因为在进行机组空载 频率扰动试验时，尽管机组甩负荷值为 10 ～25 额定负荷 ，接力器运动在动态过程中期和后期确实 是受到 丁f特性的限制