水或火电机组的负荷频率控制结构和联合调频模型制造技术

本发明专利技术公开了水或火电机组的负荷频率控制结构和联合调频模型，解决了在考虑丰枯水期不同的运行方式，现有技术中没有一种适应的参数调整策略能够很好的匹配水火电机组功率波动的要求，同时无法很好的保证频率得到较好的控制的问题。本发明专利技术包括两区域交直流水火电联合调频模型构建、应用方法和系统以及模型的仿真。本发明专利技术考虑了丰枯水期不同的运行方式，提出了适应的参数调整，考虑丰枯水期的参数调整策略将促进电网经济性的提高和能源更加合理的利用。

Load frequency control structure and joint frequency modulation model of water or thermal power unit

【技术实现步骤摘要】
水或火电机组的负荷频率控制结构和联合调频模型
本专利技术涉及水火电联合区域电力系统，具体涉及水或火电机组的负荷频率控制结构和联合调频模型。
技术介绍
随着电网规模的不断扩大，多种资源协调参与频率控制的应用日益广泛。同时，提倡能源节约和环境保护的现代工业发展理念对各调频资源应用方式提出新要求。近年来，电网规模日益庞大，区域之间的互联程度不断增强，解决了经济发展地区能源缺乏、供电紧张的问题，又更加充分合理的实现资源开发利用。逐渐扩大的电力系统也存在弊端：频率是电力系统稳定运行中的重要参数，当系统负荷发生变化时，频率波动将会对更大范围内电网造成重大影响，发生局部事故扩散引起的“连锁故障”，导致大面积停电并给工业生产和居民生活带来不便。目前，多种资源联合调频正成为发展趋势。以水电和火电资源为例，火力发电作为传统发电形式，运行稳定，但经济性较低，在环保性上也非常受限，同时在能源紧缺的当今工业社会，煤炭作为不可再生能源需要合理开采利用；水力发电具有清洁、高效、灵活等诸多优点，但水能资源受气候因素和地理环境影响大，不能稳定应用于调频工作，根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.火电机组的负荷频率控制结构，其特征在于，所述火电机组的负荷频率控制结构包括调速器、原动机、发电机负荷模型、负荷频率控制器、速率限制器和时间延迟模块；/n所述调速器：当系统负荷发生变化时，通过所述调速器自身的固有属性变动汽门来改变原动机输入功率的一次调频控制器；/n所述原动机：用于产生机械功率，带动发电机组发电；/n所述发电机负荷模型：发动机组克服发动机组承受负载向外输出功率的模型，用于补偿系统负荷变化与发电机组输入功率变化之间的误差；/n所述负荷频率控制器：当系统负荷发生变化时，通过所述负荷频率控制器的调频器改变所述调速器气阀位置进而改变原动机输入功率的二次调频控制器，所述负荷频率控制器作...

【技术特征摘要】
1.火电机组的负荷频率控制结构，其特征在于，所述火电机组的负荷频率控制结构包括调速器、原动机、发电机负荷模型、负荷频率控制器、速率限制器和时间延迟模块；
所述调速器：当系统负荷发生变化时，通过所述调速器自身的固有属性变动汽门来改变原动机输入功率的一次调频控制器；
所述原动机：用于产生机械功率，带动发电机组发电；
所述发电机负荷模型：发动机组克服发动机组承受负载向外输出功率的模型，用于补偿系统负荷变化与发电机组输入功率变化之间的误差；
所述负荷频率控制器：当系统负荷发生变化时，通过所述负荷频率控制器的调频器改变所述调速器气阀位置进而改变原动机输入功率的二次调频控制器，所述负荷频率控制器作为人工控制的二次调频环节，所述二次调频是一次调频的反馈环节；
所述速率限制器：用于调节火电机组因爬坡时需要额外消耗煤炭而受约束的爬坡速度；
所述时间延迟模块：用于补偿火电机组启动时的延迟时间。


2.根据权利要求1所述的火电机组的负荷频率控制结构，其特征在于，当所述原动机为汽轮机时，对于汽轮机，当气阀位置改变时，汽轮机的输出功率也会随之变化，进而导致发电机功率发生变化，采用一阶惯性环节函数为：



其中：ΔXg(s)是气阀位置的变化量，ΔPT是汽轮机输出功率的变化量；KT是汽轮机的增益系数；TT是汽容时间常数，取值为0.1-0.3；
当所述原动机为再热式汽轮机时，对于再热式汽轮机，在上述一阶惯性环节函数的基础上进行改变，传递函数如下：



其中：Tr是再热时间常数，通常取10，Kr是再热系数，取值为汽轮机总功率的0.2-0.3倍。


3.水电机组的负荷频率控制结构，其特征在于，所述水电机组的负荷频率控制结构包括调速器、原动机、发电机负荷模型、负荷频率控制器、暂态频率补偿部分、PID调节模块和处理永态转差系数的积分模块，所述水电机组的负荷频率控制结构还包括设置调速器频率死区；
所述调速器：当系统负荷发生变化时，通过所述调速器自身的固有属性变动汽门来改变原动机输入功率的一次调频控制器；
所述原动机：用于产生机械功率，带动发电机组发电；
所述发电机负荷模型：发动机组克服发动机组承受负载向外输出功率的模型，用于补偿系统负荷变化与发电机组输入功率变化之间的误差；
所述负荷频率控制器：当系统负荷发生变化时，通过所述负荷频率控制器的调频器改变所述调速器气阀位置进而改变原动机输入功率的二次调频控制器，所述负荷频率控制器作为人工控制的二次调频环节，所述二次调频是一次调频的反馈环节；
所述调速器死区：用于过滤影响水电机组反复启停类的扰动频率；
所述暂态频率补偿部分：用于对水电机组的频率变化而进行快速补偿频率；
所述PID调节模块：用于对水电机组的频率变化而进行快速自反馈调节；
所述处理永态转差系数的积分模块是处理影响一次调频深度系数的积分模块。


4.根据权利要求3所述的水电机组的负荷频率控制结构，其特征在于，当所述原动机为水轮机时，考虑到水锤效应的影响，水轮机的传递函数如下：



式中Tw是水锤时间常数，通常取值为1。


5.根据权利要求3所述的水电机组的负荷频率控制结构，其特征在于，所述暂态频率补偿部分和PID调节模块位于所述水电机组的负荷频率控制结构的调速器中，所述处理永态转差系数的积分模块位于水电机组的负荷频率控制结构的原动机中，并对所述水电机组的负荷频率控制结构的调速器设置调速器死区。


6.两区域交直流水火电联合调频模型，其特征在于，包括如权利要求1至2任一所述的火电机组的负荷频率控制结构以及如权利要求3至5任一所述的水电机组的负荷频率控制结构，火电机组的负荷频率控制结构和水电机组的负荷频率控制结构通过联络线连通并接入直流输电部分构成所述两区域交直流水火电联合调频模型。


7.根据权利要求6所述的两区域交直流水火电联合调频模型，其特征在于：
当系统负荷发生变化时，一次调频通过调速器固有属性改变汽门来改变原动机输入功率，二次调频通过调频器改变调速器的气阀位置；
此过程涉及到的传递函数为：

<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小鹏，李勇，王民昆，罗卫华，兰强，刘明忠，王智娴，张凯锋，毕文骏，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，国家电网公司西南分部，
类型：发明
国别省市：四川;51