水轮机调节系统机组接力器1段关闭甩负荷特性仿真

水轮机调节系统机组接力器1段关闭甩负荷特性仿一．水轮机调节系统机组甩负荷特性Tw等的函数。最大允许转速上升值是由水轮发电机设计的机械特性决定的（对混流式机140%-190%;对大部分灯泡贯流式机组和轴流转桨式机组而言，节系统的实际过程并得到定量的结论，是十分的。对水轮机调节系统机组甩100%额定解被控制系统参数对机组甩100%额定负荷特性的影响，特别是分析PID调节参数对水轮机调节系统机组甩100%额定负荷特性的作用，为实际工作提供定性分析和决策支持。器运动过程中起到位置限制的接力器完全开启位置(y=1.0)和接力器完全关闭位置(y=0)等，是接力器运动过程中的主要非线性因素。如果按照水轮机调节系统运行和试验中“4.4.3从机组甩负荷时起，到机组转速相对偏差小于±1tE与从甩负12；对高水头反击式水轮机和冲击式水轮机应不大于15；对从电网解列后给电厂供电的机组，甩负荷后机组的最低相对转速不低于“6.23甩负荷试验二.水轮机调节系统机组接力器1段关闭甩负荷仿真结果机组接力器1段关闭甩负荷特性Tf–接力器折算为全开启至全关闭(即从y=1.0关闭至y=0.0)的时间,fm-最大频率(Hz)Mp=(fm-50.0)/50.0-甩负荷后机组最大转速上升率，即机组速率上升和频率上升相对值，tMs，tE-±1s。仿真策略仿真目标参数的3个(组)数值仿真”，也就是说，在每次仿真中，采用选择的1个(组)仿真目标参数的3个(组)数值进行，将这3个仿真的动态过程的仿真变量波形和全部仿真参数在1个仿真图形中表示。fy和引水系统水压p的动态波形和所有的仿真参数。动态波形的纵坐标显示了机组频率f、接力器行程y和引水系统水压p等3个变量，机组频率f是以赫芝(Hz)为单位，接力器行程y和引水系统水压p是以相对值显示；动态波形的横坐标是时间坐标t，单位是秒s。为了便于比较、分析和研究仿真目标参数取值对水轮机调节系统动态特性的作用，在其他的水轮机调节系统参数相同的条件下，选定1个或1组(数个)仿真目标参数，并选择各自3个不同的数值进行仿真，同时得到与之对应的3个仿真结果。第1个(组)变量对应的仿真曲线3仿真目标参数，它们在仿真结果的波形图中，分别标出了机组频率49.5Hz50.5Hz2条黑色实线，这2条黑色实线之间的宽带，就是GB/T9652.1-2007《水轮机控制系统技术条件》有关机组甩负仿真波形及其数据仿真动态波形显示的同时,系统还将仿真结果在C:\figure中,其上标注有仿真进行的年、月、日、时、分；仿真波形图中还有包括相应规定的性能指标在内的的辅助线，便于使用者根据判断仿真结果波形的动态性能指标。与仿真波形对应的数据自动在C:\SDATA\SFH1\的相应同名子文件夹下仿真项目的*.xlsx文件，可以供使用者参考使用。ABCDE(1段关闭甩负荷)-10.0-0TFfyHT―时间(s)；F―机组频率(Hz)；f―机组频率(相对值)；y―接力器行程(相对值)；H―水压(相对值)；FFm，tM，tE，tE/(甩负荷仿真标注在仿真项目中设置了“仿真标注”变量。“仿真标注”变量为空时，仿真结果中没有显示；针对具体水电站的某台机组仿真，可以键入“[###水电厂#号机]”、“[仿员]”或[仿真简要说明]，在仿真结果波形图上会显示相应内容水轮机调节系统机组单调节和双调节动态特调节方式变量K12。仅仅在水轮机调节系统的大波动（机组1接力器关闭甩负荷、机组2-3接力器关闭甩负式变量K12。(2).K12=2.0-3.7:仿真系统在双调节方式运行，仿真结果中会显示与双调节有关的参数（TjfTjgTjys。由于桨叶关闭时间Tjf和桨叶开启时间Tjg均明显分别小于桨叶关闭时间Tj和桨叶开大负荷变化)18联特性导致的机组效率下降的协联特性系数K12可供选择；K12的数值愈大，在同样偏离协联双调节机组甩负荷过程的特点STXTFZ-1水轮机调节仿真决策支持系统的决策支持STFZXT-1在仿真中对仿真的动态过程的动态特性性能指标进行了分析，并对其动态特性类型进行了分类(迟缓型、优良型、振荡型等)，为如何修改PID数以优化仿真参数显示选项DS=1：显示全部仿真动态波形和仿真参数，适合显示比 1.0：1.0DS=1(显示比例DS=1(显示比例DS<>1：显示全部仿真动态波形和仿真过程特征值，适当增大动态波形曲线粗度、某些技术资料，适合显示比例0.66：0.66或0.5：0.5，在仿真结果右上角显示了仿真项目名称的代号(仿真目标参数)，SFH1(P)：1段关闭机组甩负荷(机组甩不同负荷)。仿真结果中，还标出了机组甩负荷前的接力器行程y1y0Tw和机组惯性时间常数Ta的数值，计算出对应的机组惯性比率RI的数值，并显示在仿真结果中，以便于读者加深机组惯性比率RI这个名词术语的认识，并逐渐形成对机组惯性比率RI数量上的概念。1中，设置了可以修改的仿真结果动态波形图的坐标最大值fmax和坐标最小值fmin。仿真结果动态波形图中的仿真参数显示区，会随着坐标最大值fmax的设定而跟随移动。恰当地选择三．机组甩100%额定负荷工况的3种典型动态过程100%额定负荷的典型动态过程的形态，划分为迟缓型(SlowType，以下简称S、优良型(BetterType，以下简称B型)和振荡型(OscillatoryType，以下简称O表1机组甩100%额定负荷动态特性的类型接力器行程y运动特机组频率f运动特S机组甩负荷(红色点画接力器关闭到接力器空载开度比例增益KP和/KI取值过小和搭配不B机组甩负荷(黑色实线)接力器关闭到接近接力器或者从接力器在关闭至全关位个小的超过接力器空载开度的机组频率调节稳定时间比例增益KP和/KI取值合理和搭配恰O机组甩负荷(蓝色虚线)从接力器从关闭至完全关比例增益KP和/KI取值过大和搭配不S型(缓慢型)机组甩100%额定负荷特性在机组甩100%过小的比例增益KP和/或积分增益KI取值，水轮机调节系统机组甩负荷特性的缓慢特征加B型(优良型)机组甩100%额定负荷特性100%额定负荷动态过程中，机组频率在靠近机组额定频率时，机组频率下降组最低频率大于49.5Hz)，很快稳定于机组额定频率，机组频率调节稳定时间短。O型(振荡型)机组甩100%额定负荷特性在机组甩100%额定负荷动态过程中，机组频率在靠近机组额定频率时，机组频率下降四．水轮机调节系统接力器1段关闭机组甩负荷特性仿真项目调速器比例增益(KP)对机组接力器1段关闭甩负荷特性影响调速器积分增益(KI)对机组接力器1段关闭甩负荷特性影响调速器微分增益(KD)对机组接力器1段关闭甩负荷特性影响调速器PID参数(KP、KI、KD)对机组接力器1段关闭甩负荷特性影水流修正系数(ky)对接力器1段关闭甩负荷特性影响仿接力器关闭时间(Tf)对接力器1段关闭机组甩负荷特性影响仿真机组协联特性（KI）对接力器1段关闭机组甩负荷特性影响仿真水轮机发电机组自调节系数(en)对接力器1段关闭甩负荷特性影响仿真机组惯性时间常数(Ta)对接力器1段关闭甩负荷特性影响仿真机组甩不同负荷的机组甩负荷特性仿真五．水轮发电机组甩负荷特性综合分析对水轮发电机组甩负荷特性的主要要求GB/T9651.1-2007《水轮机控制系统试验规程》规定：“自动方式空载工况下，对PID转速)动态过程具有下列恰当地选择调速器的PID参数，使机组频率对于频率阶跃扰动的响应过程，是有一个频率扰动为+4Hz时，扰动后机组频率终值为52.0HZ，机组频率的动态过程应该是一个有微小频率超调量的动态过程，即从扰动开始，机组频率由48HZ上升到数值为(52.08Hz―52.20Hz)的峰值后，以较快的速度单调地趋近并稳定于频率扰动后的终值Hz、1Hz…)，其对应的机组甩负荷的频率响应过程也是有微小差异的。关于水轮发电机组甩100%额定负荷工况下调速器PID参数的选PID调速器比例增益KP的数值，与机组水流时间常数Tw和机组惯性时间常数Ta的比值(即机RI)KP100%额定负荷特性就可能呈现为O型(振荡型)空载频率扰动特性；调速器比例增益KP的数值过小，对应的空载频率扰动特性就可能呈现S型机组甩100%额定负荷特性。调速器积分增益KI的数值与机组水流时间常数Tw的平方成反比、与机组惯性时间常数Ta成正比；或者等效地说，调速器积分增益KI的数值与水流时间常数Tw和机组惯性比率RI的乘积成反比。调速器积分增益KI的数值过大，对应的机组甩100%额定负荷特性就可能呈现为O型(振荡型)机组甩100%额定负荷特性；调速器积分增益KI的数值过小，对应的机组调速器微分增益KD的数值与机组惯性时间常数Ta成反比KY对机组水流时间常数Tw修正进行，上述关系就更为复杂了。不同的被控制系统的水轮发电机组甩负荷过程动态特性水轮机调节系统被控制系统参数与调速器PID参数之间的关系从工程实际应用来看，混流式水轮发电机组的一般特性是，机组惯性时间常数Ta大，机组水流时间常数Tw小，因而机组惯性比率RI小。所以，适应混流式水轮发电机组特性的调速器PID参数的特点是，选用较大的调速器比例增益KP、大的调速器积分增益KI和小的调KDPID下，调速器比例增益KP、小的调速器积分增益KI和较大的调速器微分增益KD)，灯泡贯流式式水100%额定负荷过程动态特性的特点是，接力器动作幅度小，机组频率Ta较大，机组水流时间常数Tw较小，因而机组惯性比率RI的数值较大。所以，适应灯泡贯流式水轮发电机组特性的调速器PID参数的特点是，选用较大的调速器比例增益KP、较大的调速器积分增益KI和较小的调速器微分增益KD。综上所述，与机组惯性比率RI相应的较好的调速器PID参数的总体规律是：机组惯性比率RI数值大，与较好的机组甩负荷动态过程特性对应的比例增益KP和积分增益KI数值较小；机组惯性比率RI数值小，与较好的甩负荷动态过程特性对应的比例增益KP和积分增益KI数机组运行水头H与调速PID参数之间的关系前已，我们可以用不同的机组水流修正系数KY数值，来反映机组运行水头的变化。电站实际试验和进一步仿真结果表明，对应于机组最大水头的机组甩负荷动态过程较好的比KPKI较小。KPKP之KI，和对应于最小水头的机组甩负荷动态过程较好的调速器积分增益KI之比，甚至可能达到2倍以上。O振荡型)，甚至成为不稳定的PID变量名单位1机组(电网)惯性时间常数s2s345机组(电网)自调节系数6s7导叶接力器第1段关闭时s8导叶接力器第2段关闭时s9导叶接力器2段关闭拐s桨叶接力器关闭时间s桨叶接力器开启时间ss协联特性:单调节/双调节选择单调节=0，双调节=2.0―3.7（18个数值ss永态差值系数(接力器开度)永态差值系数(机组功率)sspph第1接力器开机开度第2接力器开机开度第1-2段开机开度切换频率机组第1开机加速度1-2段加