[發明專利]一種汽輪機調速器執行機構分段線性模型及參數獲取方法

有效

• 申請號: 201410710344.1
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN104500150A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 趙潔;王力;劉滌塵;王駿;劉田;賈駿;趙語;唐飛
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: F01D17/00
• 分類號: F01D17/00;F01D17/26
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 魯力

技術領域

本發明涉及汽輪發電機調速系統建模技術領域，具體涉及一種汽輪機調速器執行機構分段線性模型及參數獲取方法。

背景技術

火力發電是當前我國的主要發電形式之一。汽輪機調速器執行機構將調節器發出的控制信號放大轉換為調門開度，控制進入汽輪機的蒸汽流量，執行機構是影響調速系統的動態特性及電網一次調頻能力的重要因素之一，其模型及參數的準確性對電力系統穩定性分析具有重要意義。

執行機構采用數字控制，其數學模型由綜合放大環節、電液伺服環節、配壓閥及主接力器等環節構成，含有速度限制、限幅等非線性環節。在調門大幅度動作時，伺服閥輸出達到極限位置，油動機調節特性具有最大開啟關閉速度，閥門表現為線性?，F有研究及BPA(電力系統計算分析軟件)和PSASP(電力系統分析綜合程序)仿真軟件中均只采用固定的一組油動機開啟和關閉時間常數，在調門小擾動情況下較為適用，但無法準確反映火電廠執行機構全開全關試驗中調門所呈現的非線性特征。

目前，對于汽輪機調速器非線性特征及其參數辨識的研究主要集中在非線性函數模塊的添加和參數的調整。其中，通過添加非線性函數模塊描述執行機構模型中調門的非線性特性，增加了模型的復雜度，給模型實測驗證帶來較大難度；針對調門非線性，在不同工況下采用不同PID(比例-積分-微分環節)參數，其整定較為復雜，模型適用性降低。

因而亟需結合油動機的動作特性，研究考慮調門非線性特性的汽輪機執行機構模型及參數獲取方法。

發明內容

本發明主要是解決現有技術所存在的技術問題；提供了一種能較好地解決調門非線性的問題，對調門呈線性和非線性均能適用的一種汽輪機調速器執行機構分段線性模型。

本發明還有一目的是解決現有技術所存在的技術問題；提供了一種提高參數獲取的效率，減少了工作量的一種汽輪機調速器執行機構分段線性模型及參數獲取方法。

本發明再有一目的是解決現有技術所存在的技術問題；提供了一種能適用于電力系統仿真的需要，能更有效地提高仿真精度的一種汽輪機調速器執行機構分段線性模型及參數獲取方法。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種汽輪機調速器執行機構分段線性模型，基于汽輪機調速器執行機構，調門指令與油動機反饋行程的偏差值經過綜合放大模塊的比例放大、積分、微分環節，綜合放大模塊輸出限幅，油動機過速開啟、過速關閉限制，再經油動機分段開啟或關閉調節，最終輸出調門開度，其特征在于，在計算油動機開啟和關閉時間時，采用分段調節形式，并定義:油動機開啟時包括主開啟和輔開啟兩個動作，開啟時間包括主開啟時間常數T_o和輔開啟時間常數T_o1；油動機關閉時包含主關閉和輔關閉兩個動作，關閉時間包括主關閉時間常數T_c和輔關閉時間常數T_c1；具體是：

在高調門小擾動時，油動機以主開啟時間常數T_o或主關閉時間常數T_c動作；在調門大擾動時，油動機調節速度達到最大，先以主開啟時間常數T_o或主關閉時間常數T_c呈線性動作，接近調門穩態開度值時，油動機以輔開啟時間常數T_o1或輔關閉時間常數T_c1動作；其中，接近調門穩態開度值是指開方向時調門行程由70％到全開的過程使用輔開啟時間常數動作，關方向調門行程由30％到全關的過程使用輔關閉時間常數動作。

一種基于汽輪機調速器執行機構分段線性模型的汽輪機調速器執行機構分段線性模型中參數獲取方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，對實際電廠機組實施汽輪機調速器執行機構靜態試驗，包括調門小擾動試驗、調門全開試驗、調門全關試驗，得到各調門的調門輸入指令、調門輸出開度。

步驟2，選取上述試驗的調門輸入指令和調門輸出開度數據，對數據進行預處理，所述預處理技術基于小波分析方法和數據平滑技術，得到降噪、平滑后的調門輸入指令和調門輸出開度數據。

步驟3，由預處理后的調門全開全關試驗數據得到全開全關試驗曲線，由全開全關試驗曲線計算主開啟和主關閉時間常數，其中，主開啟時間常數通過調門全開試驗曲線前段(調門行程由全關至開度70％)計算得到，計算方法為