摘要：水轮机调节系统模型是电力系统稳定分析的基础数据，以某水电厂2号机组为研究对象，对其调速器系统模型参数进行辨识。本文采用基于PSD-BPA的模型参数辨识方法，并利用Matlab及其Simulink工具箱予以实现。结果表明，该方法较为适用于水轮机调速系统模型参数的辨识，辨识所得到的模型也达到了较高的仿真精度。
关键词：调速系统；参数辨识；Simulink 工具箱；PSD-BPA
引言
近年来，我国电网发展迅速，电网的装机容量与规模越来越大，而随着全球能源互联网的提出，全球电网互联成为了可能。电网的大规模互联既可以优化全国的资源能源互联，但同时又给电网的坚强性带来了更大的挑战。因此，保证电网的稳定性是近年来重点关注的课题[1-2]。
水轮机调速系统在水轮机实际运行控制中起着非常重要的作用，其特性直接影响机组的稳定性。对水轮机组的调速系统进行试验及辨识研究是十分必要的。传统方法在对水轮机调速系统进行试验时往往不能提供全部有效的参数，在进行参数辨识时对其中的非线性问题也很难做出有效的处理。针对此种情况，本文利用Matlab/simulink工具箱及电力系统潮流及暂态稳定程序PSD-BPA的联合仿真建模方法，实现了对具有复杂协调控制系统的水轮机调节系统的建模和仿真校核[3-4]。
1 模型确定
某水电站3×30MW机组2号机采用了北京中水科水电科技开发有限公司生产的CV-80-6.3型并联PID微机调速器。厂家提供的CV-80-6.3型水轮机调节系统传递函数框图如图1所示。该模型中有自动方式和手动方式两种控制方式。调速器正常运行在自动方式下。
图2 调节系统模型框图
2 稳定计算用模型参数及仿真校核
2.1 现场试验
肯斯瓦特水利枢纽工程电站3×30MW机组2号水轮机额定容量30MW。水轮发电机为哈尔滨电机厂有限责任公司制造，水轮机型号为HLJF-LJ-252，发电机型号为SF30-22/5000。调速器为北京中水科水电科技开发有限公司生产的CV-80-6.3型数字式水轮机调速器。
现场试验包括静态试验和动态试验两部分，静态试验为机组停机情况下完成，动态试验为机组带负荷完成。
2.2 调速器模型选取
本文选择PSASP8型调速器模型进行仿真计算。根据设置的结果，稳定计算用PID参数为：开度模式调速器一次调频PID设置为KP=15，KI=5.6，bP=4%，死区±0.04Hz，死区转换成标幺值为±0.04/50＝±0.0008。孤网模式PID及其它参数采用厂家设定经验值。
对于8型调速器模型中“一次调频上限”和“一次调频下限”这两个参数而言，因为其实际限制位于频差输入环节，所以应填写为一次调频的频差限制。肯斯瓦特水利枢纽工程电站3×30MW机组2号机开度模式下的一次调频限制为±0.2转换为标么值为±0.004。
2.3 仿真计算用调速模型及参数
图5 PSASP8型调速器原动机模型
3 结语
根据试验及仿真结果，得出结论如下：
（1）在肯斯瓦特水电站3×30MW机组2号水轮机及调节系统模型参数测试工作中，完成了PID环节参数校验、电液伺服系统最大动作速度测试、小幅度的动作特性测试；并网下开度方式一次调频试验等。
（2）在测试结果的基础上，得出了肯斯瓦特水利枢纽工程电站3×30MW机组2号水轮机及调节系统的电力系统稳定计算用模型参数，该模型参数可基本反应实际调速系统的动作特性，提供的模型参数可为电力系统稳定计算使用。
（3）孤网模式PID及其它参数为电厂提供，该部分参数未做校核，供参考，建议电厂后续组织开展相关测试验证工作。
参考文献：
[1]梁学磊，刘昌玉，水轮机调节系统被控对象模型辨识[J].电力系统自动化，2007
[2]宋新立，刘肇旭，李永庄，等.基于水轮发电机综合非线性模型的调速器控制[J].电力系统自动化，2005
[3]邓磊，周喜军，张文辉，用于稳定计算的水轮机调速系统原动机模型[J].电力系统自动化，2007
[4]凌代俭，沈祖怡，等.水轮机调节系统的非线性模型、PID控制及其Hopf分叉[J].中国电机工程学报，2005
[5]DL/T 1235-2013 同步发电机原动机及其调节系统参数实测与建模导则[S].
论文作者:周浩然
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/9/18
标签：调速器论文; 水轮机论文; 模型论文; 参数论文; 系统论文; 机组论文; 电网论文; 《基层建设》2018年第26期论文;