一种水轮机调速系统的阻尼特性分析方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108280245A(43)申请公布日2018.07.13(21)申请号201710010584.4(22)申请日2017.01.06(71)申请人南方电网科学研究院有限责任公司地址510080广东省广州市越秀区东风东路水均岗6、8号西塔13-20楼申请人中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心(72)发明人张野周保荣杨健(74)专利代理机构北京中博世达专利商标代理有限公司11274代理人申健(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)F03B15/08(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种水轮机调速系统的阻尼特性分析方法(57)摘要本发明公开一种水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，涉及水轮机发电系统，为分析电力系统中异步区域的水轮机调速器参数设置对超低频振荡的影响。水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，包括：建立水轮机调速系统的简化模型，根据水轮机调速系统的简化模型建立水轮机调速系统的传递函数；根据水轮机调速系统的传递函数，得到在超低频段下水轮机的阻尼转矩；确定水轮机的阻尼转矩在相角-转速坐标系中的位置；判断水轮机的阻尼转矩处在相角-转速坐标系中的位置，从而确定水轮机的阻尼转矩对超低频段的振荡起抑制或放大作用。CN108280245ACN108280245A权利要求书1/2页1.一种水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，其特征在于，包括：建立水轮机调速系统的简化模型，根据所述水轮机调速系统的简化模型建立水轮机调速系统的传递函数；根据所述水轮机调速系统的传递函数，得到在超低频段下水轮机的阻尼转矩；确定所述水轮机的阻尼转矩在相角-转速坐标系中的位置；其中，所述相角-转速坐标系的横坐标为相角变化量，纵坐标为转速变化量；判断所述水轮机的阻尼转矩处在所述相角-转速坐标系中的位置，若所述水轮机的阻尼转矩落在所述相角-转速坐标系中的第一象限、第二象限或纵坐标的正半轴，则所述水轮机的阻尼转矩对超低频段的振荡起放大作用；若所述水轮机的阻尼转矩落在所述相角-转速坐标系中的第三象限、第四象限或纵坐标的负半轴，则所述水轮机的阻尼转矩对超低频段的振荡起抑制作用。2.根据权利要求1所述的水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，其特征在于，所述水轮机调速系统的简化模型包括调速器模型、执行机构模型和理想水轮机模型。3.根据权利要求2所述的水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，其特征在于，所述执行机构模型的传递函数Gz(s)为：其中，Tz为执行机构的时间常数，s为拉普拉斯算子；所述理想水轮机模型的传递函数Gw(s)为：其中，Tw为水锤效应的时间常数。4.根据权利要求2所述的水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，其特征在于，当所述调速器模型为比例环节模型，所述比例环节模型的传递函数Gk(s)为：Gk(s)＝kp，其中，kp为调速器的比例系数。5.根据权利要求3或4所述的水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，其特征在于，所述水轮机调速系统的简化模型的传递函数GM(s)为：其中，kp为调速器的比例系数，Tz为执行机构的时间常数，Tw为水锤效应的时间常数，s为拉普拉斯算子。6.根据权利要求5所述的水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，其特征在于，根据所述水轮机调速系统的简化模型的传递函数，得到在超低频段下水轮机的阻尼转矩的方法为：根据发电机的实测转速值与所述水轮机调速系统简化模型中的转速参考值的差值，得到转速变化量Δw；根据所述转速变化量Δw和所述水轮机调速系统的传递函数得到所述水轮机的阻尼转矩的幅值和所述水轮机的阻尼转矩的相角：GM(s)＝α∠β，2CN108280245A权利要求书2/2页所述水轮机的阻尼转矩为：ΔTM＝-Δw·α∠β,其中，Δw为转速变化量，α为所述水轮机的阻尼转矩的幅值，β为所述水轮机的阻尼转矩的相角，ΔTM为水轮机的阻尼转矩。7.根据权利要求2所述的水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，其特征在于，当所述调速器模型为比例积分环节模型，所述比例积分环节模型的传递函数GI(s)为：其中，kI为调速器的积分系数，s为拉普拉斯算子。8.根据权利要求3或7所述的水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，其特征在于，所述水轮机调速系统的简化模型的传递函数GM(s)为：其中，kp为调速器的比例系数，kI为调速器的积分系数，Tz为执行机构的时间常数，Tw为水锤效应的时间常数，s为拉普拉斯算子。9.根据权利要求8所述的水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，其特征在于，根据所述水轮机调速系统的简化模型的传递函数，得到在超低频段下水轮机的阻尼转矩的方法为：根据发电机的实测转速值与所述水轮机调速系统简化模型中的转速参考值的差值，得到转速变化量Δw；根据所述转速变化量Δw和所述水轮机调速系统