DLT1235-2013 同步发电机原动机及其调节系统参数实测与建模导则

I前言 [ 12规范性引用文件 3术语和定义 4技术原则 45对原动机及其调节系统供货商的要求 56发电企业应提供的资料和数据 57模型参数测量与辨识的基本方法 58调节系统模型 59执行机构模型 910原动机模型 11试验项目及要求 12实测建模流程 13建模报告 附录A(资料性附录)常见模型 20附录B(规范性附录)需要收集的参数 24Ⅱ院、陕西电力科学研究院、中国南方电网电力科学研究院、云南电力调度控制中心、国家电网西北电力调控分中心、四川电力本标准主要起草人：晁晖、寇惠珍、李明节、周李文锋、肖洋、夏潮、黄兴、朱方、濮钧、何凤军、本标准在执行中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心(北京市白广路二条一1同步发电机原动机及其调节系统参数实测与建模导则2阶跃量stepvalue阶跃试验中，被控量的最终稳态值与初始值之差，如图1中U₁-U₀。阶跃试验中，从阶跃信号加入开始到被控量变化至10%阶跃量所需时间，如图1所示。阶跃试验中，从阶跃量加入开始到被控量变化至90%阶跃量所需时间，如图1所示。阶跃试验中，从阶跃量加入开始到被控量达到最大从起始时间开始，到被控量与最终稳态值之差的绝对值始终不超过5%阶跃量的最短时间，如图13振荡次数Nnumberofoscillati在水轮机阶跃试验中，初始功率与反调功率最大值之差，如图2所示。在水轮机阶跃试验中，从阶跃量加入起到反调功率达到最大值所需时间，如图2所示。汽轮机高压缸最大出力增量Pirmaximumpower在汽轮机阶跃试验中，功率快速变化过程达到的最大值减去初始功率的数值，如图3所示。4在汽轮机阶跃试验中，从阶跃量加入起到功率达到高压缸最大出力增量所需时间，如图3所示。频域测量法frequency-domainm4技术原则功率闭环方式、监控闭环方式等)的频率阶跃扰动试验，作为评价原动机及其调节系统模型参数正确性4.1.5应在负载试验中进行原动机的实测建模，试验工况应包括50%额定负荷及以上的典型工况。在开度闭环方式、燃气轮机组运行在功率开环方式)进行。差应满足第11章的要求。成调节系统验收后进行，负载试验应在一次4.2.3在指定的电网稳定计算程序中选择与实测模型结构一致的常见模型(参见附录A),经过仿真校4.2.4原动机及其调节系统的计算模型参数应经过电力系统专用计算程序(如PSD-BPA、PSASP等程序)校验，仿真结果与实测结果的误差应满足第11章的要求。仿真曲线与实测曲线的对比结果，给出误差指标，误差应满足第11章的要求。4.4试验人员和配合人员应熟悉设备内部原理，测试设备满足计量要求，实测波形应满足后期分析处55.1调节系统应满足GB/T14100、DL/T496、DL/T824的要求，应提供调节系统及各附加环节的数学5.2调节系统应具备可供第三方进行模型参数测试所需要的接口，可输入模拟量信号进行测试，输出模拟量的刷新频率应大于20Hz。5.3调节系统的设置值应以十进制表示，时间常数以秒表示，放大倍数以标幺值表示，并说明标幺值6.1受测试方应提供原动机及其调节系统的制造厂、型号、调节系统控制方式及其控制逻辑、指令周期等数据。6.2应提供热力计算书，调节系统调试、验收或优化试验报告，甩负荷试验报6.3应提供执行机构的控制参数(见附录B)。6.4应提供汽轮机/水轮机/燃气轮机的参数(见附录B)。6.6应提供火电厂协调控制(CCS)主逻辑、水电厂监控功率闭环控制的逻辑。模型参数测量与辨识的基本方法有两种：频调节系统的转速、功率、压力等测量环节的模型见图4,图中T₂为测量环节时间常数。调节系统的PID环节模型见图5,图中K,为比例放大倍数，K₀为微分放大倍数，K₁为积分放大倍6KpKpxINTux/图5PID环节模型限幅环节模型见图6,图中MAX为上限值，MN为下限值。图6限幅环节模型死区环节模型见图7,图中DB,为正方向死区，图7死区环节模型转速不等率环节模型见图8,图中δ为转速不等率。图8转速不等率环节模型纯延迟环节模型见图9,图中T为纯延迟的时间。控制系统如包括不同控制方式或不同的控制参数切换时(如功率偏差大时切除功率闭环),应在模调节系统的转速、功率等测量环节模型见图10,图中T为测量环节时间常数。图10测量环节模型7水轮机电气液压调节系统的频率测量环节包含有频率的测量及加速度两个环节，其模型见图11,图缓冲环节模型见图12,图中b,为暂态转差系数，为百分数，T₂为缓冲时间常数。图12缓冲环节模型调节系统的并联PID环节模型见图13,图中K,为比例放大倍数，K,为积分放大倍数，K。为微分INT积分INTx图13并联PID环节模型图14死区环节模型限幅环节模型见图15,图中MAX为上限值，MIN为下限值。图15限幅环节模型永态转差系数模型见图16,在开度模式下为频率与接力器行程的相对关系，用b,表示；在功率模式下为频率与功率的相对关系，用e,表示。8纯延迟环节模型见图17,图中T为纯延迟的时间。图17纯延迟环节模型调节系统的转速、功率等测量环节模型见图18,图中T为测量环节时间常数。图18测量环节模型调节系统的PID环节模型见图19,图中K,为比例放大倍数，K₀为微分放大倍数，K₁为积分放大图19PID环节模型死区环节模型见图20,图中DB,为正方向死区，DB₂为负方向死区。限幅环节模型见图21,图中MAX为上限值，MN为下限值。图21限幅环节模型9转速不等率环节模型见图22,图中δ为转速不等率。图22转速不等率环节模型纯延迟环节模型见图23,图中T纯延迟环节模型见图23,图中T为纯延迟的时间。图23纯延迟环节模型汽轮机组的出力在30%额定负荷以上时，中调门保持全开，建模中可忽略中相关的电液转换、油动机等环节(以下简称高调门)。实际设备有四个或者六个高调门，可用一个高调开度反馈环节模型见图24,图中T为测量时间常数。K,K,号NT图25PID环节模型油动机环节模型见图26,图中T.为关闭时间常数，T为开启时间常数，单位为秒。当油动机开启图26油动机环节模型纯延迟环节模型见图27,图中T为纯延迟的时间。图28执行机构动作速度限幅环节模型图30开度反馈环节模型-上-上随动系统副环PID环节模型见图32,图中K,为比例放大倍数，K。为微分放大倍数，K,为积分放积分图32随动系统副环PID环节模型主接力器环节模型见图33,图中wax为接力器最快开启速度，Vwnw为接力器最快关闭速度，YmxMM图33主接力器环节模型死区环节模型见图34,图中DB,为正方向死区，DB₂为负方向死区。图34死区环节模型纯延迟环节模型见图35,图中T为纯延迟的时间。图35纯延迟环节模型导叶开度—流量修正环节模型见图36,模型中不考虑空载开度，采用三段或多段分段线性环节模型。导叶开度、流量都是标幺值，实测时可采用功率近似表示流量。图36导叶开度一流量修正环节模型9.3燃气轮机执行机构模型燃气轮机的执行机构为燃料流量调节阀。气体燃料机组一般采用压力调节阀和流量调节阀串联调节，液体燃料机组一般采用流量调节阀。9.3.1燃料压力控制阀环节模型图37燃料压力控制阀环节模型9.3.2燃料流量控制阀环节模型图38燃料流量控制阀环节模型9.3.3纯延迟环节模型纯延迟环节模型见图39,图中T为纯延迟时间。图39纯延迟环节模型10原动机模型10.1汽轮机模型10.1.1高压缸前汽室容积环节模型图40高压缸前汽室容积环节模型10.1.2高压缸做功环节模型图41高压缸做功环节模型10.1.3高压缸功率自然过调系数环节模型汽轮机高压缸在动态过程中出力的比例系数将大于稳态时的比例系数，模型中采用高压缸功率自然过调系数描述此现象。如图42所示的系数λ,位于高压缸和中压缸之间，可根据高压缸引起的功率变化与汽轮机总体功率变化之比计算得到。FmFpFλ图42高压缸功率自然过调系数环节模型再热器容积环节模型见图43,图中T.₁为容积时间常数。图43再热器容积环节模型中压缸做功环节模型见图44,图中F为中压缸功率比例系数。图44中压缸做功环节模型低压连通管容积环节模型见图45,图中T。为低压连通管汽室容积时间常数。图45低压连通管容积环节模型低压缸做功环节模型见图46,图中F,为低压缸功率比例系数的标幺值。图46低压缸做功环节模型10.2锅炉模型锅炉整体模型见图47。图47锅炉整体模型理过程，模型见图48。图中Tn为燃烧响应时间常数，TFun为燃烧滞后时间常数。图48燃料滞后环节模型水冷壁环节模型见图49,图中Tw为热量吸收时间常数。汽包容积环节模型见图50,图中7,为汽包容积时间常数。 图50汽包容积环节模型过热器容积环节模型见图51,图中Cg为过热器容积时间常数。图51过热器容积环节模型过热器及主汽管道流量系数模型见图52,图中K为管道流量系数。图52过热器及主汽管道流量系数模型水轮机具有复杂的非线性特性，计及引水系统刚性水击的简化模型见图53,图中Tw为水流惯性时燃料系统容积环节模型见图54,图中T为燃料充气时间常数。压气机环节模型见图55,图中T.。为压气机时间常数。e)执行机构开度大阶跃试验，阶跃量应大于30%。f)执行机构开度小阶跃试验，阶跃量宜为5%。误差应满足表1的要求。品质参数误差允许值(实测值与仿真值之差)a)阀控方式下总阀位指令阶跃试验，引起不小于3%的功率变化。真机组电功率与实测电功率的误差应满足表2的要求。品质参数误差允许值(实测值与仿真值之差)±10%的功率阶跃量的误差应满足表3的要求。品质参数误差允许值(实测值与仿真值之差)±30%的功率阶跃量b)调节模式或控制方式的检查和切换试验，在试验中应核实调节工况和调节模式及调节参数的转e)PID空载运行、并网带负荷运行工况下频率、开度、功率闭环控制参数的校验。h)接力器反应时间常数T,测定试验。i)转桨式机组不同水头轮叶随动系统放大系数及时间常数的测试。j)转桨式机组不同水头下协联关系测试。误差应满足表4的要求。表4水轮机执行机构试验仿真与实测的误差允许值品质参数误差允许值(实测值与仿真值之差)'4差标准应满足表5的要求。品质参数误差允许值(实测值与仿真值之差)±10%的功率阶跃最e)执行机构开度小阶跃试验，阶跃量可为10%。误差应满足表6的要求。品质参数误差允许值(实测值与仿真值之差)tb)功率闭环方式下的频率阶跃扰动试验，扰动量不差标准应满足表7的要求。品质参数误差允许值(实测值与仿真值之差)ta)频率信号发生器不准确度不大于0.002Hz,分辨率不大于b)频率测量不准确度不大于0.002Hz,分辨率不大于0.001Hz,采样周期不大于0.01s。c)位移传感器精度为0.2级。d)压力变送器精度为0.5级。e)录波器的采样频率不小于1kHz。f)其他测量设备的精度不低于0.5级。b)根据资料确定现场试验项目，编写试验方案并上报相应调度机构。a)试验前根据现场情况，落实试验方案(明确试验条件、步骤、方法、安全技术措施、组织机构b)测试设备满足计量要求。实测波形应满足后期分析处理。d)试验工况应包括80%额定负荷及以上的典型工况，水轮机的试验应避开机组振动区进行。b)测量、控制、限制部分和实测模型一致，或者可通过等值变换获得稳定计算用环节模型。计算程序允许的最小值，超前滞后环节应设置超前a)根据第13章内容规定编写报告。1)包括与数学模型有关的设定值、反馈量、限制功能和限制值。 ±Q±Qλ1 考虑开度影响的混流式水轮机模型见图A.4。A₄A₄Nyh9k为修正系数，可取1,当主接力器行程与机组有功功率稳态值存在较大的非线性时，k取0.8～1.2,各量均为标幺值；q—流量；h—水头；G(s)一有压过水系统水击模型