[發(fā)明專利]一種發(fā)電機超速保護的電力系統(tǒng)機電暫態(tài)仿真建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110397365.9
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102521441A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯俊賢;陳興華;唐曉駿;錢峰;宋新立;吳國炳;楊琦;楊文佳;楊銀國
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院;廣東省電力調(diào)度中心
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京安博達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種發(fā)電機超速保護的電力系統(tǒng)機電暫態(tài)仿真建模方法，包括超速保護控制邏輯、改進的調(diào)速器模型、以及改進的汽輪機模型，具體包括：

1)實際系統(tǒng)超速保護典型控制邏輯

(1)OPC控制方式一

關(guān)閉調(diào)節(jié)汽門的條件是：

轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速103％，以及在30％負荷以上發(fā)電機油開關(guān)跳閘；

滿足上述任一條件，發(fā)電機超速保護OPC(overspeed?protection?controller)動作，通過OPC電磁閥，強行迅速關(guān)閉調(diào)節(jié)汽門；

OPC的恢復(fù)條件：延時一定時間，且轉(zhuǎn)速低于3090r/min，電磁閥復(fù)位，轉(zhuǎn)速交由調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制采用；

(2)OPC控制方式二

發(fā)電機超速保護OPC觸發(fā)信號為兩路信號的綜合：一路為頻率偏差信號，為實際轉(zhuǎn)速和標準轉(zhuǎn)速3000r/min的差值，將其輸入一個函數(shù)發(fā)生器，在0～7％之間，即0～210r/min，產(chǎn)生一個0～1的數(shù)num1；

另一路為機械負荷和電氣負荷的不平衡量，具體計算方法為：根據(jù)發(fā)電機電流計算發(fā)電機電磁功率相對于額定功率的百分比，根據(jù)中壓調(diào)節(jié)閥出口蒸汽壓力信號計算機械功率相對于額定功率的百分比，上述兩個功率百分比之差定義為DMW，并將DMW輸入一個函數(shù)發(fā)生器，該函數(shù)發(fā)生器為：

在DMW＜30％時，輸出為0；

在30％＜DMW＜60％時，輸出為0～1之間的數(shù)；

在DMW＞60％時，輸出為1；

兩路信號相加得到數(shù)值NUM，當(dāng)NUM＞1時，OPC動作，直到OPC動作信號復(fù)位；

(3)OPC控制方式三

當(dāng)汽輪機的轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速的102％，即3060r/min，且測算出的升速率也超過57.5r/min，觸發(fā)超速保護ACC動作，使超速保護電磁閥帶電，快速關(guān)閉兩只中壓調(diào)門，設(shè)置為固定中壓缸啟動方式，直至轉(zhuǎn)速降回到3015r/min以下，才使ACC復(fù)位，中壓調(diào)節(jié)汽門恢復(fù)至調(diào)節(jié)位，調(diào)門位置回復(fù)到調(diào)速器目標負荷，即維持汽機3000r/min運行的空負荷閥位；

機-電功率失衡保護PLU(Power?Load?Unbalance)的動作邏輯是，任何時刻如果檢測并計算出在10ms內(nèi)發(fā)電機定子電流與代表汽機負荷的中壓聯(lián)合汽門CRV(Contorl?ReheatValve)出口壓力出現(xiàn)40％及以上的偏差，則PLU觸發(fā)，使高壓調(diào)門CV(Control?Valve)和中壓調(diào)門ICV(Intermediary?Control?Valve)快關(guān)電磁閥帶電，快速關(guān)閉CV和ICV并保持關(guān)位5s之后，調(diào)門恢復(fù)至維持3000r/min的調(diào)節(jié)位；

ACC或PLU觸發(fā)后，調(diào)速回路迅速將動作前的負荷設(shè)定值切為空負荷3000r/min，同時將調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線中的轉(zhuǎn)速不等率δ由正常運行的4％切至16％，以加強對暫態(tài)過程的調(diào)節(jié)力度，使汽機轉(zhuǎn)速盡快調(diào)回并穩(wěn)定在3000r/min，重新并網(wǎng)運行；

(4)OPC控制方式四

轉(zhuǎn)速連續(xù)超過超速保護103％限制達12ms后，超速保護觸發(fā)，直至轉(zhuǎn)速降低至3080r/min以下；此外，發(fā)電機油開關(guān)跳閘而中壓缸排汽壓力大于滿負荷的22％，超速保護觸發(fā)，延時1-10秒，且轉(zhuǎn)速降低到103％以下復(fù)位，交由調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)，機組的設(shè)定值改為轉(zhuǎn)速3000r/min空轉(zhuǎn)；

中壓缸排汽壓力占額定排汽壓力的百分比P％與發(fā)電機負荷與額定負荷的百分比N％之差達30％，功率不平衡觸發(fā)，快速關(guān)閉中壓調(diào)節(jié)汽門，延時1-10秒恢復(fù)；

2)發(fā)電機超速保護模型模擬的控制邏輯

發(fā)電機超速保護模型中OPC動作的主要邏輯綜合考慮了實際系統(tǒng)中主要的控制邏輯，包括：

(1)控制邏輯一

轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速103％；

在30％負荷以上發(fā)電機油開關(guān)跳閘；

(2)控制邏輯二

定義NUM1和NUM2分別為轉(zhuǎn)速偏差控制環(huán)節(jié)和功率不平衡控制環(huán)節(jié)輸出信號，

NUM1＝0，轉(zhuǎn)速小于額定轉(zhuǎn)速；

NUM1＝0～1，轉(zhuǎn)速在100％和107％之間；

NUM1＝1，轉(zhuǎn)速達到107％；

NUM2＝0，功率不平衡量小于30％；

NUM2＝0～1，功率不平衡量在30％和60％之間；

NUM2＝1，功率不平衡量大于60％；

NUM1+NUM2大于等于1，OPC動作；

(3)控制邏輯三

轉(zhuǎn)速超過102％，并且轉(zhuǎn)速變化率超過57.5r/min；

功率不平衡超過40％；

(4)控制邏輯四

轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速103％；

在22％負荷以上發(fā)電機油開關(guān)跳閘；

功率不平衡度超過30％；

綜合上述控制方式，模型OPC保護考慮的控制方式如下：

同時考慮轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速變化率，當(dāng)不填寫轉(zhuǎn)速變化率時，僅轉(zhuǎn)速有效；

考慮負荷不平衡功能，采用原動機模型中壓缸入口功率和電磁功率計算；

不考慮負荷超過一定比例并且發(fā)電機油開關(guān)跳閘；

此外還考慮以下因素：

OPC動作后，同時關(guān)閉高壓調(diào)節(jié)門和中壓調(diào)節(jié)門，或不關(guān)閉高壓調(diào)節(jié)門；

OPC動作后恢復(fù)，考慮兩個條件，第一個是延遲時間，第二個是達到的轉(zhuǎn)速值；

OPC動作過程中，考慮控制系統(tǒng)將調(diào)速器模型中的功率給定設(shè)置為0的功能。