保留-6第六章建模及仿真

重点提示

第六章水轮机调节系统建模及仿基于的水轮机调节系统仿真模型的建立和研究水轮机调节系统状态方程的列写空载频率波动和空载扰机组甩100％额定负荷接力器不动时间的仿真水轮机调节系次调频仿真孤立电网运行特性仿真第一节基 的水轮机调节系统的仿真模MathWorks公司在科学研究和工程应用的建模国MathWorks公司推出的 首选工具。名字由MATrix(矩阵)和LABoratory()两个单词的前3个字母组水轮机调节系统的基本仿真模水轮机调速器的PID调节模PIDp k ppid=

+ +i

ïDf

(fc-ì

ï ï

ï |Df|<ef¢ Df=íïDf-ï

Df? ï

Df efTn T+

1/bTpid

n+ + td b TS+ t

(pc- ï(yc- ï

Df

fc- ï |Df|< Df=íïDf-ï

Df?ef ï Df ef 式中bt—暂态转差系数，0~1.0Td—缓冲时间常数，整定范围为：(2~20)sTn—加速度时间常数，整定范围为：(0~2)s；Kp—比例增益，整定范围为：0.5~20；Ki—积分机组功率给定和机组功率(用于功率调节模式)ycy分别是导叶开度给定和导叶开度(用于频率调节模式和开度调节模式)；fcf分别为频率给定和频率Df为频差Df'是经过频率死区ef后的频率偏差。为了便于阅读，将比例增益KP、积分增益KI、微分增益KD和暂态差值系数bt缓冲时间常数Td加速度时间常数Tn这两套调节参数之间的转换关系重复列写如下：KI1/(btTd

T/ bt1/ TdKP/KI1/KIbt

TK/KKb Dt调速器机械系统模在调速器中机械 系统的主要部件是接力器接力器及控制它的主配压阀是一个积分环节；此外，在机械 系统中还要考虑接力器关闭和开启时间f两段关闭特性，f是接力器从100开度关闭至0%开度最短时间或从0%开度启至100%度的最短时间，它限制接力器的关闭(开启)速度（类似于火电机组功率爬坡率，根据调节保证计算，一般f=315s；此外，接力器还具有饱和特性。因此，可以得到调速器机械系统模块的仿真模型如图1所示。图6-1调速器机械系统模块的模型(1)6-2。图6-2调速器机 系统模块 图6-3调速器机械系统模块的模型(3)6-36-4。6-46-16-26-3y

TyS+

Ty引水系统和水轮机

Typ

1+0.5yTw Tw—水流惯性时间常数，其表达式见式(1-3)，数，一般Tw=(0.5~4)s；y

6-5在引水系统和水轮机模块建模中，还应引入引入水头因子和水流不稳定作用(6-6发电机及负荷模块f

Tas+式中：f—机组频率；pTa—机组（负荷）惯性时间常数(，其表达式见式

Ta=(3~12)sen—机组（负荷）态频率自调节（特性）,一般取en=0.5~2.0水轮机调节系统的仿真模图6-7给出了用 建立的水轮机调节系统仿真模型(以KPKIKD给参数)，它可以仿真水轮机调节系次和二次调频的静态和动态特性。以bt、Td、Tn的形式给参数的水轮机调节系统仿真模型见图6-8。图中：K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7都是仿真工况切换开关。K1是频率给定阶跃信号投入/切除开关；K2是机组（电网）频率信号投入/切除（闭环/开环）开关；K3是负荷扰动信号投入/切除开关；K6是功率/导叶开度反馈信号选择开关；K7是调节器导叶开度/接力器6-7水电机组仿真系统结构图(KP、KI、6-8水电机组仿真系统结构图(bt、Td、6-9水电机组仿真系统结构图(KP、KI、M-File程序实loadbp=0.05,kp=10,ki=1.6,kdTy=0.1,Tw=2.1,Ta=8.43,en=Frate1=-1/10.5,Frate2=-1/10.5,Infrate=0.34;Eqy=1.0,Eqh=0.5,Eh=1.5,Hcoef=1.0;FSTime=0,FSrec=LoseT=11,LoseP=-0.90,BaseY=0.9,BaseF=48;SData2=bp=0.05,kp=5,ki=1.6,kd=0;SData1=bp=0.05,kp=15,ki=1.66,kdSData3=clfhSFrq=axes('Position',[0.15,0.15,0.7,set(hSFrq,'Xcolor','k','Ycolor','b','Xlim',[0,200],'Ylim',[-0.05,pxtick=0:20:200;pytick=-set(hSFrq,'Xtick',pxtick,'Ytick',pytick,'Xgrid','on','Ygrid','on');line(SData1.time,SData1.signals(1,1).values,'Color','k');text(20,0.02,'\fonTfize{14}1.kp=5,ki=1.6(1/s)(bt=0.2,Td=3.126s)');text(5,0.028,'\fonTfize{14}1');line(SData2.time,SData2.signals(1,1).values,'Color',text(20,0.005,'\fonTfize{14}2.kp=10,ki=1.6(1/s)(bt=0.1,Td=6.25s)');text(5,0.035,'\fonTfize{14}2');line(SData3.time,SData3.signals(1,1).values,'Color',text(20,-0.01,'\fonTfize{14}3.kp=15,ki=1.6(1/s)(bt=0.066,Td=9.47s)');text(5,0.04,'\fonTfize{14}3');CoodX=0:0.5:200,CoodY=line(CoodX,CoodY,'Color','r','linestyle','-.','linewidth',text(40,0.025,\fonTfize{14text(0,0.095,'\fonTfize{14}text(0,0.071,\fonTfize{14}稳定值=0.0668');text(186,-0.045,'\fonTfize{14}t(s)');第二节空载频率波动和空载扰动过程仿空载频率波动过程仿对比例积分微分（PID）型调速器，水轮机引水系统的水流惯性时间常数Tw不大于4s；对比例积分（PI）Tw2.5s。水流惯性时间常数TwTa0.4Ta4s，冲击式机组的Ta2s。2）.6-103).同水头和不同机械手组频率波动情况下的自动工况机组空载频率波动；改变PID调节PID参数对机组空载频率波动的影响。p—对应于频率偏差f（相对量）的机组功率增量（相对量Fn—电网频率fnfnFn50Ef—水轮机控制系统频率（转速）死区（

ef—水轮机控制系统频率（转速）死区（相对量

(Ef/50)－积分增益(1/s)；KD(Kd)－微分增益(s)；bt－暂态差值系数；Td－缓冲时间常数6-111(①.Tw=1s，Ta=8.0s，en=1.0，bp=0.02，KPKP=1.5，KI=0.2(1/s)，KD=2.0s；TfPID1(实线)：KP=0.5，KI=0.1(1/s)，KD2.0s(bt=2.0，Td=5.0s，2(点画线)：KP1.5，KI0.2(1/s)，KD2.0s(bt0.67，Td=7.5sTn=1.34s)；3(虚线)：KP=2.5，KI=0.3(1/s)，KD=1.50s(bt=0.4，Td=8.33s，Tn=0.6s)；6-121(6-12。从图中可以看出，在同一个机组手动空载频率波动值的情况下，PID参数，可以使自动空载频率波动值满足相关技术标准的要求。①.Tw较大。机组手动空载频率波动值同上。Ty=0.1s，Tw=3s，Ta=5.0s，en=1.0，bp=0.02，KP=1.5，KI=0.2(1/s)，KDTf6-132(PID1(实线)：KP=0.5，KI=0.1(1/s)，KD2.0s(bt=2.0，Td=5.02(点画线)：KP1.5，KI0.2(1/s)，KD2.0s(bt0.67，Td=7.5s，Tn=1.34s)；3(虚线)：KP=2.5，KI=0.3(1/s)，KD=2.0s(bt=0.4，Td=8.33s，Tn=0.6s)；6-14手动空载频率波动仿真曲线(①.Tw=1.2，Ta=8.0，en=1.0Ty=0.1，bp=0.02，KP=2，KI=0.2(1/s)，KD=TfPID1(实线)：KP=3.0，KI=0.2(1/s)，KD2.0s(bt=0.33，Td=15.2s，Tn=0.66s)；2(点画线)：KP=2.0，KI0.2(1/s)，KD2.0s(bt=0.5，Td=10.0s，Tn=1.34s)；3(虚线)：KP=4.0，KI=0.2(1/s)，KD=2.0s(bt=0.25，Td=20.0s，Tn=0.5s)；6-15。从仿真结果可以看出，在手动空载频率波动值较大时，适当地加KPKI可以减小自动空载频率波动值。6-15自动空载频率波动仿真曲线(空载扰动过程仿比例增益KPTw=1.2，Ta=8.0，Ty=0.1，en=1.3；Tf=10s；bp=0.02，KP=3.33，KI=0.30，KD=PID参数(6-1(点画线)：KP=2.33，KI0.3(1/s)，KD2s(bt=0.429，Td=7.77sTn=0.858s)；1(实线)：KP=3.33，KI=0.3(1/s)，KD=2s(bt=0.3，Td=11.1s，Tn=0.6s)；1(虚线)：KP4.33，KI0.3(1/s)，KD=2s(bt=0.231，Td=14.4s，Tn6-16-1KP对空载扰动特性的影响(频率6-16-2KP对空载扰动特性的影响(接力器行程KP增大(bt减小3)，空载扰动过程可能由单调过程趋KI对空载扰动特性的影响(6-16-16-16-2Ty=0.1s，Tw=1.2s，Ta=8.0s，en=1.3；Tf=10s；bp=0.02，KP=3.33，KI=KD=PID参数(6-17-16-17-1(点画线)：KP3.33，KI=0.2(1/s)，KD=2s(bt=0.3，Td=16.7s，Tn=0.6s)；2(实线)：KP3.33，KI0.3(1/s)，KD2s(bt0.3，Td=11.1s，Tn=0.6s)；3(虚)：KP3.33，KI=0.4(1/s)，KD2s(bt=0.3，Td=8.33s，Tn=0.6s)；6-17-1KI对空载扰动特性的影响(频率6-17-2KI对空载扰动特性的影响(接力器行程①.PIDKP=3.33KI=(0.2、0.3、0.4)(1/s)、KD=2s③KI过大(btTd过小3)，空载扰动过程可能由单调过程趋于有超调过程发生；反之，积分增益KI过小(或btTd过大)(曲线1)，使得动态趋于缓KD对空载扰动特性的影响(6-18-16-18-2bp=0.02，KP=3.33，KI=0.55(1/s)，KD=Ty=0.1s，Tw=1.2s，Ta=8.0s，en=TfPID参数(6-1(点画线)：KP=3.33，KI=0.3(1/s)，KD=1s(bt=0.3，Td=11.1s，Tn=0.3s)；2(点画线)：KP3.33，KI0.3(1/s)，KD2s(bt0.3，Td11.1s，Tn=0.6s)；3(点画线)：KP3.33，KI0.3(1/s)，KD3s(btt=0.3，Td=11.1s，Tn6-18-1KD对空载扰动特性的影响(频率仿真结果表明：微分增益KD过小(或Tn/bt过小)(曲线3)，空载扰动过程可能产生超调，KD过大(Tn/bt过大)(1)，可能抑制空载扰动的初期的快速响应过程。综上所述，水轮机调节系统的仿真结果表明：比例增益KP、积分增益KI和微分增益KDKP、积分增益KI和微分增益KD这3个参数之间的恰当配合这就是在电站进行空载扰动试验的目的6-18-2KD对空载扰动特性的影响(接力器行程接力器最短开启和关闭时间Tf对空载扰动特性的影响(图6-Ty0.1sTw1.2sTa8.0sen1.3；Tf=5s10s15s；bp0.02,KP2,KI0.3(1/s)=6-19Tf仿真结果见图6-19，从图中3条波形可以看出，接力器最短开启和关闭时间Tf对于空Tf使得动态过程起始段稍慢、容易引Tf使得动态过程起始段稍快、但是在动态过程后期稍Tf不是一个可调节的参数，特别是最短关闭时间，它是由机组的Tf对空载扰动特性的仿Tf对空载扰动特性的影响，得到初步的、机组惯性时间常数Ta对空载扰动特性的影响(图6-机组惯性时间常数Ta是水轮发电机组的一个动态参数，机组惯性时间常数Ta的物理概念是：在额定力矩Mr作用下，机组转速n0上升至额定转速nr所需要的时间。其计算公

GD2

Jr——额定转速时机组的惯性矩（kg·m2（N·m（T·m2（r/min（kW（sTa不是一个可以调节或选择的参数，这里的仿真仅仅是为了Ta对水轮机调节系统动态特性的影响。T（sTbTaTbTa6-20-1TaTd=6.06s，TnTa(6.0s，8.0s，10.0s)的仿真(6-20-Ta=6.0s6-20-1bp=0.02,Ty0.1sTw1.2s,6.0sTf10sen1.36-20-2TaTa=6.0s选用了不同的PID参数的仿真波形1.KP=3.33,KI=0.3(1/s),KD=2.0s(bt=0.3,Td=11.1s,Tn=0.6s)(点画线)；2.KP=2.0KI=0.3(1/s),KD=1.0s(bt=0.5,Td=6.67s,Tn=0.5s)(实线)；3.KP1.5,KI0.3(1/sKD=2.0s(bt=0.67,Td=4.76s,Tn=1.34s)(虚线)；6-20-2TaTw对空载扰动特性的影响(6-21-16-21-2TwTw是在额定工况Tw的物理概念是：在额定水HrQ0Qr

L

（s即水锤效应（或水击效应ww响。Td=6.06s，Tn6-21-1TwTw(0.6s，1.2s，1.8s)(6-21- PID参数与水流惯性时间常数Tw的仿6-20Tw使水轮机调节系统成为非最小相位系统，较大的Tw值使动态过程初期的反调节剧烈，也了整个动态过程，需要选择恰当的PIDTw=1.8s6-20-1bp=0.02,Ty0.1sTw1.8s,8.0sTf10sen1.36-21-236-21-136-21-212PID1.KP=2KI=0.25(1/sKD=2s(bt=0.357,Td=11.2s,Tn=0.71s)(实线)；2.KP=2.8,KI=0.25(1/sKDD=2s(bt=0.5,Td=16s,Tn=0.5s)(点画线)；3.KP=3.33,KI=0.3(1/sKD=2s(bt=0.3,Td=11.1s,Tn=0.6s)(虚线)；6-21-2Tw(en对空载扰动特性的影响(6-21en(Controlledsystemself-regulationcoefficient)是在所取转速点的eget之差：en=eg-et，这是一发电机转矩对转速的传递系数eg(Transmissioncoefficientofgeneratorloadtorquetospeed)又称发电机负载自调节系数(Generatorloadself-regulationcoefficient)，torquetospeed)Turbineself-regulationcoefficient)，是水6-22ennen系统动态特性的影响。=0.3，Td=6.06s，Tnen(6-由图6-22的仿真结果可以看出，机组自调节系数en愈大，与它在静态特性中的作用一6-23PIDKP=0.8，KI0.2(1/s)，KD1.0s(bt=1.25，Td=4s，TnKP=1.0，KI=0.2(1/s)，KD=1.0s(bt=1.0，Td=5s，Tn从图6-23的仿真结果来看，由于贯流式机组具有机组惯性时间常数Ta较大、水流惯性Tw较小的特点，要想得到较理想的空载扰动特性，必需选择较小的比例增益KPKIbtTd。第三节机组100％额定负荷过程仿某水电站水轮机调节系统甩100%额定负荷试从机组甩负荷时起，到机组转速相对偏差小于±1％为止的调节时间tE与从甩负tM8，桨叶关闭时间较长的轴流转桨式水轮机不大于12；对高水头反击式水轮机和冲击式水轮机应不大于150.9。（对投入浪涌控制及桨叶关闭时间较长的贯流式机组除外0.2s0.3sPID参数对甩100％额定负荷过程的动态过程的影Ty=0.1s，Tw=1.2s，Ta=8.0s，en=1.0；Tf=10s；bp=0.01，KP=4，KI=KD=1PID1(点画线)：KP=1.5，KI=0.21(1/s)，KD=1.0s(bt=0.67，Td=7.14s，Tn=0.678s)；2(实线)：KP4.0，KI0.211/s)，KD1.0s(bt=0.25，Td=19.0s，Tn=0.25s)；3(虚线)：KP=6.5，KI=0.21(1/s)，KD=1.0s(bt=0.15，Td=30.9s，Tn=0.252s)；从图6-24-1和图6-24-2的仿真波形看出，不同的比例增益KP取值，对于机组甩100％KPbt)，将使得动态过程小波动稳定性能变差。6-24-1KP100％额定负荷过程影响的仿真波形(频率6-24-2KP100％额定负荷过程影响的仿真波形(接力器行程KI100％额定负荷过程的动态过程的影响(6-25-16-25-6-25-1KI100％额定负荷过程影响的仿真波形(频率Ty=0.1s，Tw=1.2s，Ta=8.0s，en=1.0；Tf=10s；bp=0.01，KP=4，KI=KD=1PID1(点画线)：KP=4.0，KI=0.18(1/s)，KD=1.0s(bt=0.25，Td=22.2s，Tn=0.25s)；2(实线)：KP=4.0，KI=0.21(1/s)，KD=1.0s(bt=0.25，Td=19.0s，Tn=0.25s)；3(虚线)：KP4.03，KI0.24(1/s)，KD1.0s(bt=0.25，Td=16.7s，Tn=0.25s)；6-25-2KI100％额定负荷过程影响的仿真波形(接力器行程6-25-16-25-2KIKD100％额定负荷过程的动态过程的影响(6-26-16-26-6-26-1KD100％额定负荷过程影响的仿真波形(频率6-26-2KD100％额定负荷过程影响的仿真波形(接力器行程Ty=0.1s，Tw=1.2s，Ta=8.0s，en=1.0；Tf=10s；bp=0.01，KP=4，KI==21(点画线)：KP=4.0，KI=0.21(1/s)，KD=0s(bt=0.25，Td=19.0s，Tn=0s)；2(实线)：KP4.0，KI0.21(1/s)，KD=2s(bt0.25，Td=19.0s，Tn=0.5s)；2(实线)：KP4.0，KI0.21(1/s)，KD4s(bt0.25，Td=19.0s，Tn机组及引水系统参数对甩100％额定负荷过程的动态过程的影Ta对水轮机调节系统动态特性的影响。基本参数：bp0.01，KP=4，KI0.21(1/s)，KD=1；Ty0.1s，Tw=1.2s，Taen=1.0；Tf6-27-1Ta100％额定负荷过程影响的仿真波形(频率6-27-2Ta100％额定负荷过程影响的仿真波形(接力器行程Ta值：Ta=6.0s(1(点画线))、Ta=8.0s(2(实线))、Ta=10.0s(1(虚线))。从图6-27-1和图6-27-2的仿真波形看出机组惯性时间常数Ta大(波形3)机组甩100％额定负荷机组最高转速(速率上升)Ta小(1)100％额机组水流惯性时间常数Tw对机组甩100％额定负荷过程影响的仿真(图6-ww对水轮机调节系统动态特性的影响。Ty=0.1s，Tw=1.2s，Ta=8.0s，en=1.0；Tf=10s；bp=0.01，KP=4，KI=KD6-28Tw100Tw值：Tw=0.5s(1(点画线))、Tw=1.2s(2(实线))、Tw=2.2s(1(虚线))。68w值大310％额定负荷w值小100w100100w上升值大和小。en对水轮机调节系统动态特性的影响。Ty=0.1s，Tw=1.2s，Ta=8.0s，en=1.0；Tf=10s；bp=0.01，KP=4，KIKD线))、en=1.1(1(虚线))。从图6-29的仿真波形看出，机组自调节系数en值大(波形3)，机组甩100％额定负荷的速率上升值小，而且动态过程较快地趋于稳定；机组自调节系数en值小(波形1)；机组甩100％额定负荷得速率上升值大，动态过程较慢地趋于稳定。机组自调节系数en之所以影en数值的大和小，就使得机组自身对机组频率上升或下降的抑制能力强或弱，从6-29en100第四力器不动时间的仿0.2s0.3s。接力器不动时Tq(Servomotordeadtime)是给定信号按规定形式变化起至由此引起主0.2s0.3s。接力器不动时间Tq主要受到以下因素的`影响频率测量环节采样周期(更新周期)ststc机械系统死区，仿真中用代号sq表示样周期(更新周期)一般为0.02s、0.04s，小型微机调速器也有0.08s的情况。考虑到的2stc=0.01s。甩10%额定负荷时的接力器不动时间仿Ty=0.1s，Tw=1.2s，Ta=8.0s，en=1.0；Tf=10s；bp=0.02，KP=3.33，KI=KD=st机械系统死区sq=0.01(图6-6-30频率测量环节采样周期st=0.02s，机械系统死区sq=0.01：Tq=0.05s；频率测量环节采样周期st=0.04s，机械系统死区sq=0.01：Tq=0.07s；频率测量环节采样周期st=0.08s，机械系统死区可见接力器不动时间Tq与频率测量环节采样周期st有着直接的关系：频率测量环节采样周期st的大或小，分别使接力器不动时间Tq的数值大或小。因此，应该尽量采用频率测量环节采样周期st短的频率测量方案，一般大型微机调速器的频率测量环节采样周期为st=0.02s(20ms)；这时，频率测量环节采样周期st只占到要求的接力器不动时间(0.2s)1/10。6-31机械系统死区sq=0.02(图6-频率测量环节采样周期st=0.02s，机械系统死区频率测量环节采样周期st=0.04s，机械系统死区sq=0.02：Tq=0.075s；频率测量环节采样周期st=0.08s，机械系统死区sq=0.02：Tq 频率测量环节采样周期st=0.02s，机械系统死区sq=0.05：Tq=0.09s；频率测量环节采样周期st=0.04s，机械系统死区sq=0.05：Tq=0.115s；频率测量环节采样周期st=0.08s，机械系统死区比较图6-30(机械系统死区sq=0.01)和图6-31(机械系统死区sq=0.02)及图6-32(机械系统死区sq=0.05)可以看出，在其它参数相同的条件下，机械系统死区sq的大或小，会分别使接力器不动时间Tq的数值大或小。因此，应该尽量减小机械系sq的数值。其他参数相同时，不同的机械系统死区sq对接力器不动时间的仿st=0.02s，st1=0.01(图6-图6-33 接力器不动时间仿真4st=0.02s，st1=0.01，机械系统死区sq=0.01：Tq=0.05s；st=0.02s，st1=0.01，机械系统死区sq=0.02：Tq=0.07s；st=0.02s，st1=0.01，机械系统死区6-332条曲线的情况，是由于频率测量周期与微机控制器采样周 st=0.04s，st1=0.01(图6-st=0.08s，st1=0.02，机械系统死区6-332条曲线的情况，是由于频率测量周期与微机控制器采样周第五节水轮机调节 次调频仿国家调度通讯中心对于并入电网运行的机组调速 次调频特性有下列要求（功率）永态转差系数（火电机组调速系统称速度变动率ep=4~5%Ef=?0.033HZ(DL/T1040-2007电网运行准则(TheGridcode)ep

3%频率（）Ef=?0.033HZ(DL/T1040-2007电网运行准则(TheGridOperationcode)Ef在0.05HZ以内)；在45秒内机组实际功率与目标功率的功率偏差的平均值应在其额定功率的±3%内；稳定时一次调频仿真框 D D-DpT-DLfc6-35fc，录制机组有功功率变化曲线(波636c，录制机组有功功率变化曲线波形根据实测波形检验被仿真系统是否满足电网一次调频的技术要求。++-DpT-DLDf=D 6-36电网一次调频工况下，影响机组实际功率响应特性pf(t为了便于阅读，将””中的电网一次调频工况下，影响机组实际功率响应特性pf(t的理论分析结论列写如下：电网一次调频工况下，影响机组实际功率响应特性pf(t的参数是微机调速器KI(3.505/0.0545)1.558(1/KP

btTd时间常数Tw、电网自调节系数en、接力器最短开机和关机时间Tf等参数，对于电网一次调频率给定阶跃F

(0.004)Ef=0.033Hz0.00066)实际起作用的频率阶跃值为F'pf等于功率增量的积分分量

(相对值

0.00334

pKPKPp(0.00334/0.05)(1e(ep/btTd)t)0.0668(1e005KIt速度变动率(功率转速差值系数)：ep0.05；水流时间常数：Tw=2.1s；机组及负荷惯性时间常数：Ta8.43s；负荷自调节系数：en=1.0；接力器响应时间常数：Ty=Tf积分增益KI取值对于电网一次调频的动态过程影响的仿

仿真模型开环，频率给定阶跃扰动F0.2Hz(f0.00334)KP=10，KI=0.8(1/s)，KD=0s(bt=0.1，Td=12.5s，Tn=0.3s)；KP=10，KI=1.6(1/s)，KD=0s(bt=0.1，Td=6.25s，Tn=0.3s)；KP=10，KI=2.4(1/s)，KD=0s(bt=0.1，Td=4.17图6-37和图6-37分别为60s时标和100spf0.0668KP产生的分量应为pKP100.003340.0346-37KI取值对于电网一次调频的动态过程影响的仿真(60s)6-376-382(6-8)，其一次调频动态过程满足电网对于一次调频的动态性能要积分增益KI愈大一次调频动态过程中的机组功率趋近稳定值的速度但是，KI将对电网的动态稳定不利；6-38KI取值对于电网一次调频的动态过程影响的仿真动态过程初期的反向调节，是由引水系统的水击(水锤)效应(水流时间常数引起的；比例作用(KP)作用的近似反映在图中+0.017与水击效应引起的-0.017之差，即比例增益KP取值对于电网一次调频的动态过程影响的仿仿真模型开环，频率给定阶跃扰动F0.2Hz(f0.00334)Ty=0.1s，TW=2.1s，Ta=8.43s，en=1.0；Tf=10s；bp=0.05，KP=10，KIKDKP=5，KI=0.8(1/s)，KD=0s(bt=0.2，Td=12.5s，Tn=0.3s)；KP=10，KI=1.6(1/s)，KD=0s(bt=0.1，Td=6.25s，Tn=0.3s)；KP=15，KI=2.4(1/s)，KD=0s(bt=0.067，Td=4.17s，Tn=0.3s)；图6-38和图6-39分别为100s时标和200spf0.0668KP产生的分量应为pKP100.003340.034动态过程初期的反向调节，是由引水系统的水击(水锤)效应(水流时间常数引起的；比例作用(KP)作用的近似反映在图中+0.017与水击效应引起的-0.017之差，即6-39KP取值对于电网一次调频的动态过程影响的仿真6-40KP取值对于电网一次调频的动态过程影响的仿真接力器最短开机和Tf取值对于电网一次调频的动态过程影响的仿仿真模型开环，频率给定阶跃扰动F0.2Hz(f0.00334)6-41TfKP=10，KI=1.6(1/s)，KD=0sbt=0.1Td=6.25s，Tn=0.3s)；Tf=5s、10.5s、20s；3100s生的分量应为pKP100.003340.034

0.0668KPTf对一次调频动态过程的影响可以忽略不计。机组和电网惯性时间常数Ta取值对于电网一次调频的动态过程影响的仿仿真模型开环，频率给定阶跃扰动F0.2Hz(f0.00334)KP=10，KI=1.6(1/s)，KD=0s(bt=0.1，Td=6.25s，Tn仿真3个不同的机组及电网惯性时间常数Ta的一次调频动态过程Ta=4s，Ta=8.43s，Ta6-42Ta100s生的分量应为pKP100.003340.034

0.0668KPTa对一次调频动态过程的影响可以忽略不计。岩滩水电站机组一次调频试验及仿真结1）.入一阶跃扰动：△fc=△fo=+0.20Hz；.（0~1.3s0.7MW的反向功率调节； 稳定于目标功率5%区间的调节时间：50s；6-43岩滩#1机△fo=+0.20Hz（0~1.3s0.7MW的反向功率调节；计算目标功率增量：相对量p0.0040.00090.0775绝对量Pppr0.0775300MW23.25MW；24.1MW；图6-44给出了岩滩一次调频模拟试验（开环）仿真曲线，图中还将试验波形到一6-43可以看出，仿真结果十分接近试验结果。6-44岩滩一次调频模拟试验（开环）(1）+0.2Hz(+0.004)

p0.0040.0009Pppr0.0775300MW(2）95%（0.0775×0.95=0.0736）t95(4）Tw的影响（水流效应（1）.对水轮机调节系统建立数学模型进行仿真，可以对它的静态和动态特性进行经（2）.水轮机调节系统是一个复杂的、非线性的、非最小相位系统，加之在建立数学轮机调节系统的实际过程并得到定量的结论是十分的只能从定性的比较的意义上，PID特性及恰当地选择①.PID特性是正确的，PID（功率（火电机组调速系统称速度变动率

KP=10，KI>1.5581/s，KD=0s(bt0.1，

Tn0s)第六立电网运行特性仿前已，水轮发电机组有多种工作状态：机组开机、机组停机、同期并网前和从电数字式电液调速器自动转为频率调节模式－工作于频率调节器方式Ef=0孤立电网突加不同负荷扰动值的仿Ty=0.1s，Tw=1.2s，Ta=8.0s，Tf=10.0s，en=1.0；bp=0.02，Ef=0，KP=3.33，KI=0.55(1/s)，KD=3.0s；采用M-File编制程序，多次调用模型进行不同特征参数下的仿真电站及机组参数和微机调速器调节参数，突加不同负荷扰动值的动态过程仿真曲线见图6-45。突加负6-456-4549.57Hz、49.14Hz48.7Hz；49.8Hz30s、43s47sPID参数对于动态过程的影响仿真(突加负荷10%负荷扰动值(1).Ty=0.1s，Tw=1.2s，Ta=8.0s，Tf=10.0s，en=1.0；bp=0.02，Ef=0，KI==3KP进行仿真比较(KP=1.625，KP=2.625，KPKP=4.33，KI=0.55(1/s)，KD=3.0s(bt=0.23，Td=7.91s，Tn=0.69s)；KP=3.33，KI=0.55(1/s)，KD=3.0s(bt=0.3，Td=6.06s，Tn=0.9s)；KP=2.33，KI=0.55(1/s)，KD=3.0s(bt=0.43，Td=4.23s，Tn=1.29s)；采用M-File编制程序，多次调用模型仿真，按照电站及机组参数和微机调速KP10%6-466-4517.7s3(点画线，KP=2.33)49.0Hz49.8Hz以上的时间15.0s； Ta=8.0s，Tw=1.2s，en=1.0Ty=0.1s，y0=0.2，Tf=10s；bp=KP=3.33，KI=0.85(1/s)，KD=1.0s(bt=0.3，Td=3.92s，Tn=0.9s)；KP=3.33，KI=0.55(1/s)，KD=1.0s(bt=0.3，Td=6.06s，Tn=0.9s)；KP=3.33，KI=0.25(1/s)，KD=1.0s(bt=0.3，Tdd=13.3s，Tn=0.9s)；3KIKI=0.1(1/s)，KI=0.25(1/s)，KI=0.4(1/s)采用M-File编制程序，多次调用 器调节参数，进行不同的积分增益KI值的突加动态过程仿真曲线见图6-47。6-4736.5s；2(实线，KI=0.55(1/s))49.14Hz49.8Hz以上的时16.5s；1(虚线，KI=0.85(1/s))49.20Hz49.8Hz以上的时11.5s；6-47KI值对于动态过程的影响仿真曲线(10%负荷扰动值因此，积分增益KI值愈大(速动时间常数Tx=btTd值愈小)，在同样的负荷扰动之下的动态频率下降值小、频率恢复到50Hz的速度快，但是容易出现调节的超调现象；积分增益KI值愈小(TxbtTd值愈大)，在同样的负荷扰动之下的动态频率下降值大、频率50Hz50HzTw=1.2s，Ta=8.0s，Ty=0.1s，Tf=10s，y0=0.2，en=1.0；bp=0.02，Ef=0；KP=3.33，KI=0.55(1/s)，KD=0.0s(bt=0.3，Td=6.06s，Tn=0.0s)；KP=3.33，KI=0.55(1/s)，KD=3.0s((bt=0.3，Td=6.06s，Tn=0.90s)；KP=3.33，KI=0.55(1/s)，KD=6.0