[發明專利]一種汽輪機調速系統控制參數整定方法

有效

• 申請號: 201410254317.8
• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN104063584B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 李陽海;潘劍;劉魏然;楊濤;高偉;黃樹紅
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;湖北省電力公司電力科學研究院;華中科技大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G05B13/04
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所42113
• 代理人: 雷速

1.一種汽輪機調速系統控制參數整定方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1：建立包括了電網模型時的單機無窮大系統的汽輪機調速系統的數學模型，利用現有工況系統中相應的對象模型識別模塊得到被控對象的數學模型以及各種參數，各主要參數之間的傳遞函數亦即包括電網模型時的汽輪機調速系統的數學模型的傳遞函數，如下式所示：

-ΔPm=(1(1+T1s)δ(1+Gpid)+1sG1Gpid)GeGtΔω;]]>

(ΔPm-ΔPe)1Tσs=Δω;]]>

ΔPe=(K1-K2K3[K4(1+sTR+K5KA)]s2T3TR+s(T3+TR)+1+K3K6KA)Δδ;]]>

⇒ΔPmΔωr=G2(1+Gpid)GeGt1+G3G4;]]>

上述公式中K₁，K₂，K₃，K₄，K₅，K₆分別為比例系數，K_A為勵磁機比例系數，s為經拉氏變換后的微分算子，δ為轉速的調差系數，Δw為轉速角速度偏量，Δw_r為轉速擾動值，Δδ為發電機功角偏差，ΔP_m為機械功率增量，ΔP_e為電磁功率增量，T₁表示轉速變送器時間常數，T₃為勵磁回路時間常數，T_R為電壓傳感器時間常數，T_σ為汽輪機轉子的時間常數，G1為單機無窮大系統的傳遞函數，G2為控制系統中的轉速變送器的一階慣性傳遞函數，G_e為電液伺服器的傳遞函數，G_t為串聯組合、單再熱汽輪機的傳遞函數，G_pid為控制器的傳遞函數，G3為汽輪機調速系統地傳遞函數，G₄是為簡化形式而建立的沒有相應的物理含義。其中G1、G2、G3、G4定義為：

G1=(K1-K2K3[K4(1+sTR+K5KA)]s2T3TR+s(T3+TR)+1+K3K6KA);]]>

G2=1(1+T1s);]]>

G3=(1(1+T1s)δ(1+Gpid)+1sG1Gpid)GeGt;]]>

G4=1Tσs+G11s;]]>

步驟2：對控制系統模型傳遞函數中的調速系統控制參數Kp和Ki在0～10范圍內設置多組不同的數組，分別求出各組數組參數下被控對象的傳遞函數的特征根，通過求取數值方法求取特征根的數值解，進而求取調速系統的控制參數的取值范圍，式中K_i為調速系統積分控制參數、K_p為比例控制參數、K_d為微分控制參數，s為微分算子；

分析被控對象的傳遞函數，得到被控對象傳遞函數的特征根可為實軸上的非零根以及共軛復數根，用下式表示：

s＝A+Bj，

式中A和B分別為特征根的實部和虛部；

對于二階振蕩環節，其特征根為一對共軛復數根，表達式如下所示：

s1,2=-ξωn±jωn1-ξ2,]]>

其中特征參數ξ為阻尼比，ω_n為無阻尼振蕩頻率。

步驟3：求出每組特征根的特征參數ξ的大小，并獲得其中值最小的ξ，由上述公式可知，

A＝-ξω_n，

B=±jωn1-ξ2,]]>

將上述方程中A、B當作已知，聯立方程求得阻尼比

ξ=-AA2+B2,]]>

由上式知ξ小于零時，系統特征根實部不為負，二階系統不穩定，二階系統的阻尼比可以反映二階系統的穩定與否，在分析考慮電網模型的汽輪機調速系統是否穩定時，對每個特征根求取其特征參數ξ；

步驟4：根據步驟3中求得的調速系統中各組參數對應的特征根的最小特征參數ξ繪制特征參數ξ隨調速器的參數K_p、K_i變化的曲線，當該特征根為共軛復根時，ξ為其二階環節的阻尼比；當該特征根為非零實根時，ξ則取±1，若此實根小于零則ξ為1，若此實根大于零則ξ為-1；當系統穩定時，則系統全部特征根均具有負實部，同時可以推出所有特征根的特征參數ξ均取正值，由此可根據被控對象所呈現的特征參數ξ隨各組控制參數的變化圖像確定使系統穩定的控制參數的取值范圍；

步驟5：根據前述步驟1至3所建立的汽輪機調速系統的數學模型以及步驟4繪制的變變化趨勢圖，采用試湊法進行微調，整定出真正實用于機組的最優控制參數。