专利名称：汽轮机及其调速系统模型参数修正方法
技术领域：
本发明是关于汽轮机模型参数修正技术，特别是关于一种汽轮机及其调速系统模型参数修正方法。
背景技术：
汽轮机调节系统是保证机组安全、稳定和经济运行的重要部件。调节系统性能的退化和故障的发生，主要表现在系统各个组成环节的参数变化上。通过参数辨识的方法，检测系统参数的变化，可以监测系统的状态，预测系统的性能，确定系统的故障。此外，通过参数辨识实现故障诊断还具有物理概念明确，易于实现故障分离，检测故障的适应面较广等特点。但无论是采用传统的非参数模型辨识方法还是参数模型辨识方法都有一定的局限性。主要问题体现在发生电力系统故障时，模型缺乏鲁棒性，即所辨识参数及模型无法与故障下系统数据很好对应。现有技术中根据某汽轮发电机组调速系统建模工作实际需要，开发了基于Matlab的汽轮发电机组调速系统参数辨识与仿真软件，结合汽轮机及其调速系统模型，进行现场测试数据预处理、参数辨识和仿真校验等工作，该软件提供多种参数辨识方法，以快速有效地辨识出调速系统模型中线性和非线性环节的参数，软件功能如图1所示。上述利用仿真软件辨识参数的方法重点是解决汽轮机组调速系统的参数辨识问题，辨识出相应的阀门参数及容积时间常数等。这种方法辨识出来的参数及数学模型无法适用于变工况过程，例如在实际工作过程中，主蒸汽压力会发生变化，机组不等率将并不是固定的数值，回热抽汽系统会对系统动态特性产生影响等，无法正确得出系统的响应特性曲线。现有技术还利用BPA的程序中的汽轮机及其调速系统模型，结合图2的串联组合、单再热器汽轮机模型进行电力系统分析。但是，该BPA软件平台中汽轮机模型仍然没有考虑回热抽汽系统的动态影响以及不等率的动态变化。因此，在电力系统故障模式下，该模型无法正确反映各环节对系统动态特性的影响。
发明内容
本发明提供一种汽轮机及其调速系统模型参数修正方法，以得到与实际数据结果匹配较好且具有鲁棒性的模型。为了实现上述目的，本发明提供一种汽轮机及其调速系统模型参数修正方法，该方法包括:建立电网发电机组的汽轮机及其调速系统模型，并输入发电机组侧信号；在扰动工况下验证所述汽轮机及其调速系统模型的输出数据是否超过误差阈值，如果所述输出数据超过误差阈值，进行动态不等率修正、回热系统修正及非线性特性修正中的至少一修正操作，生成修正后的汽轮机及其调速系统模型。进一步地，进行动态不等率修正操作时，生成修正后的汽轮机及其调速系统模型，包括:进行动态不等率修正操作，并验证不等率修正操作后的所述输出数据是否超过误差阈值，如果不等率修正操作后的所述输出数据未超过误差阈值，生成不等率修正后的汽轮机及其调速系统模型。进一步地，如果不等率修正操作后的所述输出数据超过误差阈值，进行回热系统修正，并验证回热系统修正操作后的所述输出数据是否超过误差阈值，如果回热系统修正后的所述输出数据未超过误差阈值，生成回热系统修正后的汽轮机及其调速系统模型。进一步地，如果回热系统修正操作后的所述输出数据超过误差阈值，进行非线性特性修正，生成非线性特性修正后的汽轮机及其调速系统模型。进一步地，所述的不等率修正包括对汽轮机及其调速系统模型中参数K的调节。进一步地，所述的回热系统修正包括将回热加热系统模型引入所述的汽轮机及其调速系统模型，生成简化的回热修正参数。进一步地，所述的非线性特性修正包括分析锅炉气压扰动对发电机组阀门开度及功率的影响。本发明实施例的有益效果在于，本发明能够模拟正常运行工况以及各事故工况之间的过渡过程，能够得到与实际数据结果匹配较好且具有鲁棒性的模型。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中:图1为现有技术中的一软件功能结构图；图2为现有技术中串联组合、单再热器汽轮机模型示意图；图3为本发明实施例汽轮机及其调速系统模型参数修正方法示意图；图4为本发明实施例控制系统模型示意图；图5为本发明实施例执行机构模型示意图；图6为本发明实施例汽轮机模型示意图；图7为本发明实施例汽轮机及其调速系统模型的数据输入示意图；图8为本发明实施例汽轮机及其调速系统模型参数修正方法的详细流程图；图9为调节系统的静特性曲线；图10不等率的不同对单机系统转速变化影响示意图；图11为本发明实施例修正不等率后确定的汽轮机及其调速系统模型示意图；图12为本发明实施例考虑回热系统蓄热效应影响的汽轮机及其调速系统模型示意图；图13为本发明实施例回热系统对汽轮机组频率特性的影响曲线；图14为本发明实施例回热系统逆止阀开关对汽轮机功率变化的影响曲线；图15为本发明实施例回热系统逆止阀开关对汽轮机频率变化的影响曲线；图16为本发明实施例回热系统逆止门开关对汽轮机回热器压力变化的影响曲线.-^4 ，
图17为本发明实施例回热系统逆止阀开关对汽轮机功率变化的影响曲线；图18为本发明实施例修正回热系统后确定的汽轮机及其调速系统模型示意图；图19为本发明实施例锅炉气压扰动-0.01扰动下功率的变化曲线；图20为本发明实施例锅炉气压扰动-0.01时阀门开度的变化曲线；图21为本发明实施例周波扰动0.01下不同转子时间常数的功率响应曲线；图22为本发明实施例周波扰动0.01下不同转子时间常数的阀门开度响应曲线；图23为本发明实施例修正非线性特性后确定的汽轮机及其调速系统模型示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。如图3所示，本发明提供一种汽轮机及其调速系统模型参数修正方法，该方法包括: 步骤S301:建立电网发电机组的汽轮机及其调速系统模型，并输入发电机组侧信号。汽轮机及其调速系统模型为发电机组的基本数学模型，是本领域公知的模型。汽轮机及其调速系统模型包括控制系统模型、执行机构模型及汽轮机模型。控制系统模型如图4所示，控制系统模型的参数GJ卡如表I所示。
权利要求
1.一种汽轮机及其调速系统模型参数修正方法，其特征在于，所述的方法包括: 建立电网发电机组的汽轮机及其调速系统模型，并输入发电机组侧信号； 在扰动工况下验证所述汽轮机及其调速系统模型的输出数据是否超过误差阈值，如果所述输出数据超过误差阈值，进行动态不等率修正、回热系统修正及非线性特性修正中的至少一修正操作，生成修正后的汽轮机及其调速系统模型。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，进行动态不等率修正操作时，生成修正后的汽轮机及其调速系统模型，包括: 进行动态不等率修正操作，并验证不等率修正操作后的所述输出数据是否超过误差阈值，如果不等率修正操作后的所述输出数据未超过误差阈值，生成不等率修正后的汽轮机及其调速系统模型。
3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，如果不等率修正操作后的所述输出数据超过误差阈值，进行回热系统修正，并验证回热系统修正操作后的所述输出数据是否超过误差阈值，如果回热系统修正后的所述输出数据未超过误差阈值，生成回热系统修正后的汽轮机及其调速系统模型。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，如果回热系统修正操作后的所述输出数据超过误差阈值，进行非线性特性修正，生成非线性特性修正后的汽轮机及其调速系统模型。
5.按权利要求1-4中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述的不等率修正包括对汽轮机及其调速系统模型中参数K的调节。
6.按权利要求1-4中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述的回热系统修正包括将回热加热系统模型引入所述的汽轮机及其调速系统模型，生成简化的回热修正参数。
7.按权利要求1-4中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述的非线性特性修正包括分析锅炉气压扰动对发电机组阀门开度及功率的影响。
全文摘要
本发明提供一种汽轮机及其调速系统模型参数修正方法，该方法包括建立电网发电机组的汽轮机及其调速系统模型，并输入发电机组侧信号；在扰动工况下验证所述汽轮机及其调速系统模型的输出数据是否超过误差阈值，如果所述输出数据超过误差阈值，进行动态不等率修正、回热系统修正及非线性特性修正中的至少一修正操作，生成修正后的汽轮机及其调速系统模型。本发明能够模拟正常运行工况以及各事故工况之间的过渡过程，能够得到与实际数据结果匹配较好且具有鲁棒性的模型。
文档编号F01D17/00GK103089342SQ20111034986
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者赵婷, 郭钰锋, 黄葆华, 仇晓智, 李胜, 许晓菲 申请人:华北电力科学研究院有限责任公司, 哈尔滨工业大学, 国家电网公司