反函数在水轮机组开度非线性校正中的应用.pdf

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1、第14卷第1O期2014年4月科学技术与工程Vo1．14No．10Apr．20141671—1815(2014)10—0210-06ScienceTechnologyandEngineering@2014Sci．Tech．Engrg．动力技术反函数在水轮机组开度非线性校正中的应用高东磊刘友宽苏杰。李晓娇张建辉(华北电力大学云南电网公司研究生工作站，云南电网公司电力研究院。，昆明650217；华北电力大学，保定071003)摘要电网的运行稳定具有十分重要的意义，机组的运行稳定与否关系到电网的安全，机组侧的功率波动是电网低频振荡的主要原因之一。

2、以云南马堵山水电站水电机组为对象，针对水轮机组导叶开度非线性引起的水轮机组有功功率的波动，提出了反函数非线性校正方法，通过连续给不同开度范围阶跃扰动证明了反函数校正开度非线性的可行性。关键词低频振荡水轮机组开度非线性反函数中图法分类号TK730．2；文献标志码A低频振荡作为威胁电网安全稳定运行的主要因象，马堵山水电站单机容量为100MW，额定水头为素之一长期存于整个电网系统。1998年8月，二滩100m，最大水头150m，最小水头为80m。AGC试6号机组进行100％甩负荷试验，二滩机组与主网验期问，在历史数据库中收集了#1机组开机时导叶多

3、次发生低频振荡⋯；内蒙古西部电网于2005年9开度与机组有功功率对应值，分别取出不同阶段具月1日发生了3次相对华北主网的振荡；2008年有代表性的数据，将开度值与有功功率拟合出相应4月，云南电网发生振荡频率为0．36～0．38Hz的的关系函数曲线如图1。低频振荡，最大振幅达231．9MW，南方电网各主要表1开度一功率数据送出断面线路均有不同程度的功率振荡现象，低频振荡的发生导致了严重的电网安全隐患与巨大的经济损失，所以针对低频振荡展开研究十分有必要。针对低频振荡，国内外早已展开了研究，目前比较成熟的方法是引入电力稳定器(PSS)来增加电网的

4、阻尼从而提高电网的抗干扰性。与此同时，云南表1中，开度表示的是水轮机调速系统中接力电网已经实施了机组低频振荡的监测和解列的保护器行程，其单位为mm；有功率是指水轮机组的实际控制，但是针对水电机组源头的功率振荡预防与振送给有功率的功率值，其单位为MW，接力器的设计荡消除的研究还属于空白。水电作为云南主要的两最大的接力器行程为110mm，在额定功率的开度在大发电主力之一，其稳定性对于电网的安全重要性105mm附近。不言而喻，本文针对水电机组的开度非线性展开研通过对马堵山水电站水轮机组的实际导叶开度究，首先分析其对机组功率稳定性的影响，并提出反与

5、对应有功功率之间的函数关系图可以清楚地看出函数方法对开度非线性进行了线性化校正，最后将来导叶开度在较小时，曲线比较平缓，功率变化比较此方案在马堵山水电站机组进行了实施与验证。缓慢；随着开度的不断变大，斜率变大，单位开度变化量对应的功率的变换变大，当导叶开度为70％左1开度非线性对水轮机组功率的影响右时，达到最大；伴随着机组的功率接近额定功率，水轮机组的调速系统是一个复杂的非线性系单位导叶开度对应的功率变化量又变小。所以水轮统，本文以云南马堵山水电站的水轮机组为研究对机组的导叶开度与功率之问的关系整体呈一个非线性函数关系。2013年8月12日

6、收到，9月11日修改(1)为了证明开度非线性对机组控制品质的影第一作者简介：高东磊(1987一)，男，硕士研究生。研究方向：水火响，首先在MATLAB里对这一因素进行仿真验证，电机组的功率振荡的解除与预防。E—mail：819145571@qq．corn。通过前面的分析可以得出开度与功率之间函数关系212科学技术与工程14卷叵E塑I图4加入开度干扰模型图水头100m／负倚20MW水头100m／负1岢30MW水头100m／负荷40MW善餐盘水头100m／负衙50Mw水头100m／负倚6OMw图5各开度范围阶跃响应仿真图通过历史趋势图6可以得到

7、：在5～55MW，70～系成非线性的函数关系：Y=fl)。85MW变化阶段调节时间为4S，没有出现超调量，在控制系统中我们如果将此关系忽略掉，即把阀位指令为16％～70％附近；在负荷55～70MW阶此函数关系强制看成了一个线性关系：Y=。+b。段阶跃响应出现超调，超调量为5MW左右，调节时最终的结果是整个控制过程中将会产生较大的非线问为26S；在85～100MW阶段，阀位指令为在9o％性误差。我们以图7a为例进行说明，假设在控制过附近，调节时间为42S。从图2可以得出此时的增益程中我们想要得到的控制输出为Y，根据实际的控小于1，因此调节时间

8、变大。因此可以得出在不同负制量与控制输出见得非线性关系则控制量为，但荷段，机组由于开度非线性的影响导致控制对象发生是由于我们将非线性忽略掉，即在实际的空中将函改变，因此对于阶跃扰