某水电厂水轮机调速器空载运行特性的仿真分析

　　水轮机调速器担当着机组转速节制和有功负荷的调整,以及机组开停机、并网、紧迫停机等节制义务;当水轮发电机组并入年夜电网运行时承担电网的一次调频义务和二次调频义务,对电网的频率稳固和电能质量至关紧张[1]。

　　水轮机调节节制体系的空载特征包含机组转速(频率)摆动特征和转速(频率)扰动特征,在水轮发电机组空载运行进程中必需满意相关国度尺度和行业尺度。水轮机调节节制体系的空载频率动态实验,是用来反省水轮机调速器在机组空载运行时水轮机调节体系稳固机能和快速、单调趋近于稳固值的动态机能,一样平常要求在水电厂现场必需进行该项实验,用来肯定水轮机调速器空载工况较优的PID参数,以保证被控水轮发电机组有精良的空载运行特征,从而节制机组开机后快速地同期并网和甩负荷后机组稳固在空载运行[2]。

　　应用基于MATLAB的水轮机调节仿真决议计划体系对水轮机节制体系的空载频率动态特征进行仿真,在水轮机调速器新投运调试和实验时,不消多次反复实验就可快速肯定水轮机调速器空载工况较优的PID参数,同时能直观地反映引水体系参数、水轮发电机组参数和调速器参数对水轮机调节节制体系空载动态特征的影响[3,4]。

　　1 水轮发电机组空载频率摆动特征仿真阐发

　　某水轮发电机组调速器的空载PID参数现实设置为KP=4、KI=0.1、KD=1,现场开展空载频率摆动实验的实验成果:在主动工况下水轮发电机组3min的频率摆动值为-0.025～0.026Hz,即该水轮发电机组3min的转速摆动相对值为-0.05%～0.052%。依据该水轮发电机组空载频率摆动实验的实验成果和水轮机调速器空载PID现实参数,应用基于MATLAB的水轮机调节仿真决议计划体系进行仿真,仿真成果如下:

　　图1仿真成果得出:统一水轮发电机组,水轮机调速器比例增益KP、积分增益KI、微分增益KD的取值都对水轮发电机组空载频率的摆动有必定的影响:比例增益KP越年夜空载频率摆动值越小,稳态精度越高[5];图2仿真成果得出:必定规模内,积分增益KI越年夜空载频率摆动值越小,但积分增益KI过年夜、颠簸次数增多,空载频率摆动值反而变年夜;图3仿真成果得出:必定规模内,微分增益KD越年夜空载频率摆动值越小,但微分增益KD过年夜颠簸次数反而增多。

　　2 水轮发电机组空载频率扰动特征仿真阐发

　　某水轮发电机组调速器的空载PID参数现实设置为KP=4、KI=0.1、KD=1,现场空载频率4Hz(48Hz～52Hz)扰动实验的实验成果:超调量为0.14Hz(3.5%),频率变化衰减度为0%,调节光阴为4.55s。依据该水轮发电机组的空载频率4Hz扰动实验的实验成果和水轮机调速器空载PID现实参数,应用基于MATLAB的水轮机调节仿真决议计划体系进行仿真,仿真成果显示:统一水轮发电机组,水轮机调速器比例增益KP、调速器积分增益KI、调速器微分增益KD的取值对水轮发电机组空载频率扰动机能都有影响。

　　图4仿真成果得出:在必定的规模内,比例增益KP越年夜,调节光阴越短,稳态精度越高;但比例增益KP过年夜超调会加年夜,颠簸次数增多,反而导致调节光阴增加。比拟起来赤色实线(机组现实曲线)比例增益的动态进程较抱负。

　　图5仿真成果得出:积分系数KI越年夜,颠簸次数增多,调节光阴越长,超调量增年夜;积分系数KI太年夜会引起过调,导致体系振荡。比拟起来赤色实线(机组现实曲线)积分增益的动态进程较抱负,综合比例增益KP和积分增益KI对机组空载频率扰动特征的影响来讲,比例增益KP的取值对水轮发电机组空载频率扰动特征的影响较强,而积分增益KI的取值对水轮发电机组空载频率扰动特征的影响相对较弱。

　　图6仿真成果得出:必定的规模内,微分增益KD越年夜,超调量越小,调节光阴越短;但微分增益KD过年夜、颠簸次数增多,反而导致调节光阴增加,体系稳固裕度变小,乃至导致体系振荡。比拟起来赤色实线(水轮发电机组现实曲线)微分增益的动态进程较抱负,综合比例增益KP和微分增益KD对机组空载频率扰动特征的影响来讲,比例增益KP的取值对水轮发电机组空载频率扰动特征的影响较强,而微分增益KD的取值对水轮发电机组空载频率扰动特征的影响相对微弱,但微分增益KD取较年夜值有利于克制水轮发电机组频率动态进程的超调征象。

　　3 结语

　　依据现场实验实测和仿真阐发,某水电厂水轮机调速器空载运行特征异常抱负,调速器的PID参数设置合理。应用基于MATLAB的水轮机调节仿真决议计划体系对水轮机节制体系的空载频率动态特征进行仿真,可快速肯定水轮机调速器空载工况较优的PID参数,削减水电厂现场实验的次数,同时能直观地反映引水体系参数、水轮发电机组参数和调速器参数对水轮机调节节制体系空载动态特征的影响。

　　统一水轮发电机组,水轮机调速器比例增益KP、积分增益KI、微分增益KD的取值对水轮发电机组空载频率的摆动特征都有必定的影响。统一水轮发电机组,水轮机调速器比例增益KP、积分增益KI的取值对水轮发电机组空载频率扰动特征有显著的影响,微分增益KD的取值对水轮发电机组空载频率扰动特征有必定的影响。