[發明專利]一種發電機超速保護的電力系統機電暫態仿真建模方法

有效

• 申請號: 201110397365.9
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102521441A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）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）人: 中國電力科學研究院;廣東省電力調度中心
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于電力系統領域，具體涉及一種發電機超速保護的電力系統機電暫態仿真建模方法。

背景技術

發電機超速保護是在汽輪機速度過高的一種保護設備，為了保護設備的安全性，快速關閉高壓和中壓調節汽門，減少汽輪機轉速。超速保護是一種常規的保護，是火電機組的必備保護之一。

長期以來，該保護沒有影響到電力系統安全穩定性，因此一直沒有受到重視，在電力系統仿真分析中都沒有真正模擬發電機超速保護。在2008年我國出現了大范圍的冰災，部分地區電網與主網隔離，機組超速保護動作，與系統其它保護設置沒有合理協調，導致系統出現穩定問題，從此發電機超速保護開始受到重視。

關于發電機超速保護的文獻資料基本上都集中在保護的基本原理、現場測試等方面，反映了實際電網的超速保護的外部特性，但是沒有結合電力系統仿真分析進行研究，更沒有提出電力系統仿真分析模型。個別文獻介紹了超速保護在電力系統中的仿真模型，但實際上也僅是根據其原理和外特性進行了簡單模擬，并沒有結合電力系統仿真軟件和其它模型形成真正的模型。因此，總體上目前并沒有真正的超速保護電力系統仿真模型的技術方案。

發明內容

本發明針對發電機超速保護，結合電力系統仿真分析，建立適用于電力系統機電暫態仿真的發電機超速保護模型，實現超速保護的動作邏輯判斷、汽輪機高壓和中壓調節閥在汽輪機模型中的模擬、調速器模型的改進等，組成完整的發電機超速保護模型，以達到在電力系統機電暫態仿真軟件中實現超速保護模擬的目的。

依據本發明的一種發電機超速保護的電力系統機電暫態仿真建模方法，包括超速保護控制邏輯、改進的調速器模型、以及改進的汽輪機模型，具體包括：

1)實際系統超速保護典型控制邏輯

(1)OPC控制方式一

關閉調節汽門的條件是：

轉速超過額定轉速103％，以及在30％負荷以上發電機油開關跳閘；

滿足上述任一條件，發電機超速保護OPC(overspeed?protection?controller)動作，通過OPC電磁閥，強行迅速關閉調節汽門；

OPC的恢復條件：延時一定時間，且轉速低于3090r/min，電磁閥復位，轉速交由調節系統控制采用；

(2)OPC控制方式二

發電機超速保護OPC觸發信號為兩路信號的綜合：一路為頻率偏差信號，為實際轉速和標準轉速3000r/min的差值，將其輸入一個函數發生器，在0～7％之間，即0～210r/min，產生一個0～1的數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：根據發電機電流計算發電機電磁功率相對于額定功率的百分比，根據中壓調節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輸入一個函數發生器，該函數發生器為：

在DMW＜30％時，輸出為0；

在30％＜DMW＜60％時，輸出為0～1之間的數；

在DMW＞60％時，輸出為1；

兩路信號相加得到數值NUM，當NUM＞1時，OPC動作，直到OPC動作信號復位；

(3)OPC控制方式三

當汽輪機的轉速上升到額定轉速的102％，即3060r/min，且測算出的升速率也超過57.5r/min，觸發超速保護ACC動作，使超速保護電磁閥帶電，快速關閉兩只中壓調門，設置為固定中壓缸啟動方式，直至轉速降回到3015r/min以下，才使ACC復位，中壓調節汽門恢復至調節位，調門位置回復到調速器目標負荷，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內發電機定子電流與代表汽機負荷的中壓聯合汽門CRV(Contorl?ReheatValve)出口壓力出現40％及以上的偏差，則PLU觸發，使高壓調門CV(Control?Valve)和中壓調門ICV(Intermediary?Control?Valve)快關電磁閥帶電，快速關閉CV和ICV并保持關位5s之后，調門恢復至維持3000r/min的調節位；

ACC或PLU觸發后，調速回路迅速將動作前的負荷設定值切為空負荷3000r/min，同時將調節系統靜態特性曲線中的轉速不等率δ由正常運行的4％切至16％，以加強對暫態過程的調節力度，使汽機轉速盡快調回并穩定在3000r/min，重新并網運行；

(4)OPC控制方式四