一种基于ADPSS仿真系统的有功功率变送器暂态特性指标评价方法与流程

本发明涉及有功功率变送器暂态特性指标评价方法，具体涉及基于ADPSS仿真系统的有功功率变送器暂态特性指标评价方法。
背景技术：
：单元机组的实发功率与电网负荷要求是否一致反映了机组与外部电网之间能量供求的平衡关系，是机组协调控制系统中的一个重要组成部分。现代大型发电机组一般都采用有功功率变送器来测量机组的实发功率。根据相关技术规范，有功功率变送器只需满足稳态情况下的测量精度要求，而对诸如线路或主变故障等暂态情况下的测量并无相关要求，标准《交流电量变换为直流电量电工测量变送器》(JJG126-1995)仅仅规定变送器响应时间一般为400ms以内，其它并没有详细规定。而当电网功率快速变化时，多数目前所使用的有功功率变送器，受其自身动态性能所限，并不能准确反映功率的变化。而有功功率变送器的输出量往往用于火电机组协调控制系统(如DEH)，如果有功功率变送器在暂态情况下不能正常工作，会造成机组协调控制系统设备误动或拒动。将大大影响发电机组的安全运行，影响电网的稳定。因此，有必要对有功功率变送器的暂态响应特性进行相关测试，掌握其暂态响应特性规律，提出其暂态特性评价方法，以确定其输出信号在机组协调控制系统的相对适用性。技术实现要素：本发明的目的是为了满足有功功率变送器暂态特性指标的评价需求，从而提供一种基于ADPSS仿真系统的有功功率变送器暂态特性指标评价方法。本发明所述的一种基于ADPSS仿真系统的有功功率变送器暂态特性指标评价方法，包括如下步骤：基于ADPSS仿真系统建立发电厂模型，并模拟线路故障、断路器跳闸及重合闸动作；高速录波仪采集发电厂模型中发电机的定子电压和定子电流，输出理论有功功率波形；待测有功功率变送器采集发电厂模型中发电机的定子电压和定子电流，并将有功功率信号输出给高速录波仪；高速录波仪接收待测有功功率变送器输出的功率信号，输出待测有功功率变送器测得的有功功率波形；根据理论有功功率波形与有功功率变送器测得的有功功率波形，判断理论有功功率波形与有功功率变送器测得的有功功率波形的功率值是否同时满足短甩负荷动作条件或同时不满足短甩负荷动作条件；如果判断结果为是，则待测有功功率变送器合格，否则不合格。优选的是，短甩负荷动作条件包括：负荷干扰大于负荷跳变限值GPLSP、实际负荷大于逆功率值、实际负荷小于两倍厂用电负荷限值且负荷控制偏差大于两倍厂用电负荷限值。优选的是，还包括根据理论有功功率波形的波动段与有功功率变送器测得的有功功率波形的波动段，计算有功功率变送器测得的有功功率与理论有功功率差值的绝对值，得到功率误差曲线，根据功率误差曲线评价有功功率变送器。优选的是，还包括对功率误差曲线进行积分，得到有功功率变送器的波动段积分值，根据波动段积分值评价有功功率变送器。优选的是，模拟的线路故障为0°合闸角情况下的三相永久故障或90°合闸角情况下的三相永久故障。优选的是，待测有功功率变送器采集发电厂模型中发电机的定子电压和定子电流，并将有功功率信号输出给电流转电压装置；电流转电压装置将表征有功功率信号的电流信号转换为电压信号，输出以电压形式表征的有功功率信号；高速录波仪接收电流转电压装置输出的功率信号，输出待测有功功率变送器测得的有功功率波形。本发明的方法简单，能够用于评价有功功率变送器暂态特性指标，满足了有功功率变送器的暂态特性的评价需求，适用于评价有功功率变送器的暂态特性。附图说明图1是具体实施方式一所述的一种基于ADPSS仿真系统的有功功率变送器暂态特性指标评价方法所采用的装置的结构示意图；图2是具体实施方式五中的0°合闸角三相永久故障下的录波曲线图；图3是具体实施方式五中的90°合闸角三相永久故障下的录波曲线图；图4至图11依次是具体实施方式五中的0°合闸角情况下的三相永久故障时P1至P8的功率误差曲线图；图12是具体实施方式五中的0°合闸角情况下的三相永久故障时各有功功率变送器的波动段积分值柱状图；图13至图20依次是具体实施方式五中的90°合闸角情况下的三相永久故障时P1至P8的功率误差曲线图；图21是具体实施方式五中的90°合闸角情况下的三相永久故障时各有功功率变送器的波动段积分值柱状图；图22具体实施方式六中的一种基于ADPSS仿真系统的有功功率变送器暂态特性指标评价方法所采用的装置的结构示意图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于ADPSS仿真系统的有功功率变送器暂态特性指标评价方法，包括如下步骤：基于ADPSS仿真系统建立发电厂模型，并模拟线路故障、断路器跳闸及重合闸动作；高速录波仪采集发电厂模型中发电机的定子电压和定子电流，输出理论有功功率波形；待测有功功率变送器采集发电厂模型中发电机的定子电压和定子电流，并将有功功率信号输出给高速录波仪；高速录波仪接收待测有功功率变送器输出的功率信号，输出待测有功功率变送器测得的有功功率波形；根据理论有功功率波形与有功功率变送器测得的有功功率波形，判断理论有功功率波形与有功功率变送器测得的有功功率波形的功率值是否同时满足短甩负荷动作条件或同时不满足短甩负荷动作条件；如果判断结果为是，则待测有功功率变送器合格，否则不合格。高速录波仪和待测有功功率变送器采集的均是发电机的定子电压和定子电流的二次值。汽轮机数字电液控制系统(DigitalElectricHydrauliccontrolsystem)简称DEH。汽轮机数字电液调节系统的主要任务就是调节汽轮发电机组的转速、功率，使其满足电网的要求。汽轮机控制系统的控制对象为汽轮发电机组，它通过控制汽轮机进汽阀门的开度来改变进汽流量，从而控制汽轮发电机组的转速和功率。在紧急情况下，其保安系统迅速关闭进汽阀门，以保护机组的安全。由于液压油动机独特的优点，驱动力大、响应速度快、定位精度高，汽轮机进汽阀门均采用油动机驱动。汽轮机控制系统与其液压调节保安系统是密不可分的。汽轮机数字电液控制系统DEH分为电子控制部分和液压调节保安部分。电子控制主要由分布式控制系统DCS及DEH专用模件组成，它完成信号的采集、综合计算、逻辑处理、人机接口等方面的任务。液压调节保安部分主要由电液转换器、电磁阀、油动机、配汽机构等组成，它将电气控制信号转换为液压机械控制信号，最终控制汽轮机进汽阀门的开度。汽轮机调节器是DEH的核心部分。它通过控制一个或多个高、中压调门的开度来调整进入汽轮机的蒸汽量，达到调节汽轮机转速、负荷或主汽门前压力的目的。除此以外，调节器还具有限制高压叶片压力、高排温度等保护汽轮机的调节功能，并在电网频率出现偏离时能及时增、减机组出力来调整电网频率；机组出现负荷大扰动甚至发生甩负荷后仍能带厂用电或维持汽轮机定速运行。调节系统采用模块化设计，包括以下几个部分：速度/负荷控制、主蒸汽压力控制、高压缸排汽温度控制、高压缸叶片前基本压力的极限压力控制、设定值的形成、阀位控制。其中本发明评价的有功功率变送器暂态特性对DEH系统中负荷控制有着重要的影响。有功变送器是DEH中重要的测量组成部分，电气侧有功变送器所测量的数值作为发电机实际负荷值(PEL1、PEL2、PEL3)直接读入汽轮机调节器。在正常的运行中，选用三个负荷实际值中的中间值作为实际负荷PEL，并输出到下列模块和自动设备中：(1)运行和监控系统OM(2)机组协调级BLE(3)汽轮机开环控制系统DTS(4)透平应力评估WTG(5)转速设定值NS(6)负荷设定值PS(7)转速/负荷调节器NPR(8)甩负荷识别LAW上述模块和自动设备会监视三个实际负荷值PEL1、PEL2、PEL3是否失效或偏差过大，并将失效信息STPEL1/2/3输出到OM系统。一个实际值失效或偏差过大，选用剩下两个值中的最大值输出；两个实际值失效，选用未失效实际值；三个实际值均失效，选用替代值SV。最终所产生的发电机实际负荷值将进入到相应的逻辑中参与相关的控制与保护。由于发电机发出的电能是通过电网输送给用户。因此在机组正常运行时，如果发电机出口开关或升压站的电网开关突然跳闸，或电网输电突然中断，都将引起汽轮发电机组甩负荷。由于此时汽轮机的输入能量远大于其输出能量，两者能量的不平衡必将引起汽轮机转速飞升。为了防止汽轮机超速，所有的DEH都设有防超速的安保系统。传统的以西屋机为代表的DEH系统一般都设有OPC回路，待汽轮机转速升至3090r/min引起OPC动作后，调门的EH油压泄去，调门快速关闭，从而达到防止汽轮机超速的目的。而西门子型DEH则采用与此完全不同的方式，它通过对机组甩负荷的识别，快关调门后，将机组从负荷控制切为转速控制，既预防了汽轮机超速，又能在转速稳定后，维持汽轮机空负荷或带厂用电运行。甩负荷识别功能页LAW把甩负荷分为两种方式，第一种方式是瞬时负荷中断KU(即短甩负荷)，机组的功率信号出现瞬时降低的负荷量超过甩负荷识别极限值GPLSP(瞬间降低功率值约为额定功率的40％)，即可认为机组发生瞬时负荷中断KU。第二种方式是长甩负荷LAW，同时满足以下四个条件，触发短甩负荷KU且延时2S后触发5S定宽脉冲长甩负荷LAW信号：A、在发电机出口开关和主变高压侧开关闭合后延时3S内B、实际负荷低于两倍厂用电负荷的限值GP2EBC、实际负荷高于逆功率值GPNEGD、有效负荷设定值PSW减去实际负荷PEL的差值大于两倍厂用电负荷的限值GP2EB瞬时负荷中断KU为150ms定宽脉冲，该信号发出后，会快速关闭调门(KU并不直接用于调门快关，调门快关是由调门阀位和阀位指令偏差过大触发的)，减少汽轮机的输入能量，尽量降低汽轮机转速可能的飞升量。但为了避免在短时间内多次发生瞬时负荷中断，导致调门频繁开关，KU信号触发后发7S定宽脉冲闭锁RS触发器复位端为1。长甩负荷LAW触发后会切换机组运行方式为转速控制器带负荷运行，按照负荷-转速的对应关系，由操作员设置目标转速从而达到控制功率的目的。本实施方式中，所用到的设备的型号具体为：继电保护测试仪的型号为PL661，高速录波仪的型号为TK8024，三相相位伏安表的型号为LCT-CX304，高精度数字万用表的型号为8846A。具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于ADPSS仿真系统的有功功率变送器暂态特性指标评价方法作进一步说明，本实施方式中，短甩负荷动作条件包括：负荷干扰大于负荷跳变限值GPLSP、实际负荷大于逆功率值、实际负荷小于两倍厂用电负荷限值且负荷控制偏差大于两倍厂用电负荷限值。负荷控制偏差即有效负荷设定值PSW与实际负荷的差值。有功功率变送器暂态特性不好引发的瞬时负荷中断KU(所谓的短甩负荷，机组调门快关)，KU动作时，机组调门短暂关闭再放开。此时，如果机组配有零功率保护或相关热工保护逻辑，则可能触发零功率保护或相关热工保护逻辑动作使得机组误动解列。短甩负荷判定条件如下：突然出现的负荷干扰大于负荷跳变限值GPLSP(约为70％额定负荷)，并且①实际负荷大于逆功率值(一般最大为3％额定负荷)；②实际负荷小于两倍厂用电负荷限值(一般为10％额定负荷)；③负荷控制偏差大于两倍厂用电负荷限值(一般为10％额定负荷)；④机组已并网。假如有功功率变送器在系统故障时，暂态特性不好，不能反映真实的功率变化，那么就会使得机组DEH不能快速、准确的调节机组出力。例如有功功率变送器功率暂态特性不好，功率畸变使得满足上述KU动作条件，那么就会造成机组保护逻辑误动，造成机组解列跳机。因此用KU的动作条件来判定有功功率变送器的暂态特性指标。具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二所述的一种基于ADPSS仿真系统的有功功率变送器暂态特性指标评价方法作进一步说明，本实施方式中，还包括根据理论有功功率波形的波动段与有功功率变送器测得的有功功率波形的波动段，计算有功功率变送器测得的有功功率与理论有功功率差值的绝对值，得到功率误差曲线，根据功率误差曲线评价有功功率变送器。具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的一种基于ADPSS仿真系统的有功功率变送器暂态特性指标评价方法作进一步说明，本实施方式中，还包括对功率误差曲线进行积分，得到有功功率变送器的波动段积分值，根据波动段积分值评价有功功率变送器。具体实施方式五：结合图2至图21具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式四所述的一种基于ADPSS仿真系统的有功功率变送器暂态特性指标评价方法作进一步说明，本实施方式中，模拟的线路故障为0°合闸角情况下的三相永久故障或90°合闸角情况下的三相永久故障。利用电厂真实数据在ADPSS中建立2×350MW发电厂模型，在其中一条升压站出线最近端模拟线路故障，后备保护0.5s后动作，线路双侧断路器跳闸，单相故障时重合闸动作(一般只投单重)，重合时间为1s。故障设置分为0°和90°合闸角情况下最严重故障，即三相永久故障。各有功功率变送器采集1号发电机定子电压和定子电流来计算有功功率，有功功率变送器输出信号接入高速录波仪，经变换折算成有功功率值，与理论有功功率曲线进行对比分析。图2和图3分别为0°合闸角和90°合闸角三相永久故障下的录波曲线，同时检测8台有功功率变送器，8台有功功率变送器的编号依次为P1至P8，括号内的内容为有功功率变送器的型号，其中∑P3为理论有功功率波形，理论有功功率的计算采用三相三表法。表1为8台待测有功功率变送器的连接方式及有功功率的计算方式。表18台待测有功功率变送器的连接方式及有功功率的计算方式名称接线方式计算方式P1三相四线三表法P2三相三线三表法P3三相四线三表法P4三相三线两表法P5三相三线两表法P6三相三线两表法P7三相四线三表法P8三相四线三表法0°合闸角时在第0.180s故障发生，发电机有功功率开始上升，第0.205s功率达到第一次峰值，为故障前功率的127.8％，然后在第0.225s功率下降到谷值，为故障前功率的0.101％，随后功率又开始爬升，在第0.765s到第二次峰值，该峰值是整个故障过程中的最大值，为故障前功率的142.801％，最后功率逐渐趋于稳定，在第2.750s达到最终稳态值。综上，在故障发生时，发电机有功功率从0.180s开始波动，2.750s达到稳态，持续时间为2.570s，在此过程中功率波动最大值为142.801％倍的故障前功率，功率波动最小值为0.101％倍的故障前功率。从数据分析可以看出，相比其它故障，三相故障时功率波动的趋势较为一致，但波动范围最大，而且峰值产生在波动过程中的后半段，也就是第二次峰值，同时谷值也几乎下降到接近于0。为了更好的显示各有功功率变送器在整个波动期间的误差，截取故障波动段2000ms(21.875ms～2021.875ms，P7除外，由于其响应时间最长，以下不再分析)进行分析，比较各有功功率变送器测得的有功功率与理论有功功率差值的绝对值即功率误差。如图4至图11依次为0°合闸角情况下的三相永久故障时P1至P8的功率误差曲线，ΔP为功率误差。图12为0°合闸角情况下的三相永久故障时各有功功率变送器的波动段积分值柱状图。90°合闸角时，在第0.194s故障发生，发电机有功功率开始上升，第0.205s功率达到第一次峰值，为故障前功率的127.8％，然后在第0.225s功率下降到谷值，为故障前功率的0.5％，随后功率又开始爬升，在第0.765s到第二次峰值，该峰值是整个故障过程中的最大值，为故障前功率的142.5％，最后功率逐渐趋于稳定，在第2.666s达到最终稳态值。综上，在故障发生时，发电机有功功率从0.194s开始波动，2.666s达到稳态，持续时间为2.472s，在此过程中功率波动最大值为142.5％倍的故障前功率，功率波动最小值为0.5％倍的故障前功率。从数据分析可以看出，相比其它故障，三相故障时功率波动的趋势较为一致，但波动范围最大，而且峰值产生在波动过程中的后半段，也就是第二次峰值，同时谷值也几乎下降到接近于0。如图13至图20依次为90°合闸角情况下的三相永久故障时P1至P8的功率误差曲线，图21为90°合闸角情况下的三相永久故障时各有功功率变送器的波动段积分值柱状图。通过有功功率变送器的功率误差曲线可以直观的了解有功功率变送器的测量值与实际值的偏差，从而可以评价有功功率变送器暂态特性指标。通过有功功率变送器的波动段积分值可以直观的了解有功功率变送器的测量值在波动段的总偏差，从而可以评价有功功率变送器暂态特性指标。表2和表3分别为待测有功功率变送器0°和90°合闸角情况下的三相永久故障时，各功率变送器的功率波动情况，p为理论有功功率波形的功率波动情况，根据具体实施方式一的方法进行判断，几台变送器均合格。表2待测有功功率变送器0°合闸角情况下的三相永久故障时功率波动情况表3待测有功功率变送器90°合闸角情况下的三相永久故障时功率波动情况具体实施方式六：结合图22具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式上述任意一项实施方式所述的一种基于ADPSS仿真系统的有功功率变送器暂态特性指标评价方法作进一步说明，本实施方式中，待测有功功率变送器采集发电厂模型中发电机的定子电压和定子电流，并将有功功率信号输出给电流转电压装置；电流转电压装置将表征有功功率信号的电流信号转换为电压信号，输出以电压形式表征的有功功率信号；高速录波仪接收电流转电压装置输出的功率信号，输出待测有功功率变送器测得的有功功率波形。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。当前第1页1 2 3