一种基于机组实际特性的汽轮机模型建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于汽轮机调节系统实测与建模领域，尤其涉及一种基于机组实际特性的 汽轮机模型建模方法。
【背景技术】
[0002] 汽轮机调节系统参数实测与建模是电力系统"四大参数"实测工作的重点内容之 一。电力系统中长期稳定分析中，电磁暂态过程和机电暂态过程是同时进行并相互影响的。 在暂态稳定计算中，除了要考虑发电机及其励磁调节系统的影响，还需考虑原动机及其调 节系统的动态特性。我国的电源结构中，火电机组占有相当的比重，因此建立能够真实反映 此类原动机实际特性的稳定计算用模型就具有十分重要的意义。汽轮机调节系统实测与建 模工作的目的在于通过实际试验的方法建立能够真实反映实际汽轮机及其调节系统特性 的仿真模型。
[0003] 汽轮机调节系统模型和参数是电网重要的基础计算数据，因而汽轮机调节系统的 建模精度将最终影响电力系统稳定分析的准确性。现有的汽轮机调节系统模型中，以电力 系统综合分析程序PSASP为例，其汽轮机模型如附图1所示。该模型假定汽轮机进汽量Q 由汽轮机等效阀位Pct (稳态条件下的Pct与机组总阀位指令相等）和主汽压力P τ决定，其 函数关系为Q = Pct · Ρτ。由此可知，在现有模型中，当Pct、Pt任一值固定时，Q与另一变量 为线性关系。盛锴在2012年4月出版的《电力系统自动化》期刊（论文名为《汽轮机阀门 流量特性对电力系统的影响及其控制策略》）指出了主汽压力稳定时实际机组的等效阀位 ?<^与进汽量Q可能为非线性关系，而这种非线性关系对机组的实际响应特性和电网的稳定 运行均有影响。行业颁布的《同步发电机原动机及其调节系统参数实测与建模导则》即DL/ T 1235-2013也提出通过分段线性函数处理调门指令与流量的关系，以匹配Q的非线 性关系。可见Q之间存在非线性对应关系已得到业界的广泛认同。实际机组运行过 程中，等效阀位P ct与主汽压力Pt均非一定值，两者共同影响了汽轮机进汽量Q。现有模型 对此三者关系的简化处理降低了模型精度，而DL/T 1235-2013中也仅考虑了 Q的非 线性修正。因而为了进一步提高模型精度，需要根据实际机组Q、PCT、ρτ的真实关系对模型 进行优化以提高建模精度。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是，针对已知技术存在的缺陷，提供一种基于机组实际 特性的汽轮机模型建模方法。使用该方法可提高汽轮机调节系统建模的模型精度，最终提 高电力系统稳定分析的准确性。
[0005] -种基于机组实际特性的汽轮机模型建模方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤1 :采集数据；
[0007] 从机组正常运行数据中提取各种工况下的调节级压力P1、主汽压力ρτ、总阀位指 令P ct及功率P ;
[0008] 步骤2 :对步骤1采集的数据进行预处理；
[0009] 利用调节级压力P1和主汽压力p T构建机组压比μ，
[0010] 令总阀位指令~为自变量，压比μ为因变量，构建总阀位指令和压比数据？《-以 函数曲线μ =A (Pcv)，令等效阀位？(^等于总阀位指令P cv，则Pw-μ函数曲线为μ = fi (PJ ；
[0011] 对功率P作归一化处理，得到归一化后的汽轮机进汽量Qi和归一化之后的功率数 据P*:
[0013] 其中，Pe是机组额定功率；
[0014] 令调节级压力？1为自变量，归一化后的汽轮机进汽量Q $为因变量，构建调节级压 力和归一化后的功率数据？14函数曲线(T= f 2(Pl);
[0015] 步骤3 :构建汽轮机模型的蒸汽流量函数f 2 (P1) = f2 (ρτ · μ )= f2 (Pt · A(Pgv))
[0016] 步骤4 :以步骤3获得的汽轮机模型蒸汽流量函数作为现有汽轮机调节系统模型 中高压汽室容积环节的输入数据，获得基于机组实际特性的汽轮机模型；
[0017] 所述基于机组实际特性的汽轮机模型的传递函数如下：
[0019] 其中，Pm为机械功率；T CH为高压汽室蒸汽容积时间常数；T RH为再热器蒸汽容积时 间常数；T03为连通管蒸汽容积时间常数；λ为高压缸功率自然过调系数；F hp、Fip、&p分别为 高、中、低压缸功率比，上述参数均为汽轮机系统本身固有属性参数，为汽轮机进汽量。
[0020] 在所述步骤3之前，对Pw-μ函数曲线μ = (Pw)和P1-Ql数曲线Qi= f Ji(P1) 进行平滑处理。
[0021] 有益效果
[0022] 本发明提供了一种基于机组实际特性的汽轮机模型建模方法，该方法通过对汽轮 机实际数据的采集和处理，提取出了以符合实际特性总阀位指令和压比数据P ct- μ函数曲 线与调节级压力和归一化后的功率数据P1-Qi函数曲线来构建汽轮机蒸汽量环节，替代现 有模型中偏离实际特性的汽轮机蒸汽量环节，获得汽轮机模型；该方法修正了现有模型中 主汽压力、等效阀位和汽轮机进汽量的函数关系，使模型更为合理；根据机组实际运行数据 建立了符合机组实际特性的汽轮机模型，改变了原有模型中惯用的蒸汽量、总阀位指令及 主汽压力的简单关系，提高了模型精度和电力系统稳定分析的准确性。
【附图说明】
[0023] 图1为现有技术中汽轮机模型；
[0024] 图2为本发明所述的汽轮机模型；
[0025] 图3为总阀位指令和压比数据的函数曲线，（a)为平滑处理前，（b)为平滑处理 后；
[0026] 图4为平滑处理前后的？14函数曲线；
[0027] 图5为该机组不同负荷条件下仿真进汽量与实际汽轮机进汽量比较，（a)为负荷 工况1，（b)为负荷工况2,（c)为负荷工况3,⑷为负荷工况4。
【具体实施方式】
[0028] 下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
[0029] -种基于机组实际特性的汽轮机模型建模方法，包括以下步骤：
[0030] 步骤1 :采集数据；
[0031] 从机组正常运行数据中提取各种工况下的调节级压力P1、主汽压力ρτ、总阀位指 令P ct及功率P ;
[0032] 步骤2 :对步骤1采集的数据进行预处理；
[0033] 利用调节级压力P1和主汽压力ρ τ构建机组压比μ，
[0034] 令总阀位指令~为自变量，压比μ为因变量，构建总阀位指令和压比数据？《_以 函数曲线μ =A (Pcv)，令等效阀位？(^等于总阀位指令P cv，则Pw-μ函数曲线为μ = f