改进水轮发电机组甩负荷过程中调速器的控制性能.doc

《改进水轮发电机组甩负荷过程中调速器的控制性能》 水轮发电机组在运行过程中，甩负荷事件是不可避免的，这种情况会导致巨大的剩余能量使机组转速急剧上升。调速器在此时的作用至关重要，它负责迅速关闭导叶，使机组在经过一段时间调整后稳定在空载状态运行。国际电工委员会的IEC61362(1998)标准对此类动态品质指标提出了明确的规定，包括调节时间、最大转速和最小转速等关键参数。 甩负荷过程的性能指标分析主要包括转速上升时间(tM)和转速下降时间(tD)。转速上升时间(tM)由调速器的迟滞时间和调保计算中的升速时间组成。迟滞时间取决于调速器的死区、转速上升速率和运行工况，通常在0.2s至0.3s之间。升速时间tn则与水轮机特性相关，特别是比转速(ns)，低比转速的水轮机相对升速时间较长，高比转速的水轮机则较短。一般情况下，tM可以等同于tn看待。 转速下降时间(tD)反映了从最高转速下降到空载转速区域所需的时间。这一过程涉及到水轮机阻力矩与惯性力矩的平衡。对于某些水轮机，如果阻力矩与动力矩基本对称，且导叶关闭不受限制，tD可能接近tM。然而，实际操作中，由于导叶不能无限关闭，水对转轮的阻力有限，导致tD通常大于tM。低水头、大流量、高比速的水轮机由于空载开度大，tD会更长，而高水头、小流量、低比速的水轮机则相反。 在甩负荷过程中，调速器的控制性能直接影响到这些动态品质指标。通过MATLAB和SIMULINK工具进行建模和仿真计算，可以发现引入非线性控制环节能有效改善大波动到小波动的过渡，提高甩负荷过程的性能。非线性控制与线性模型的仿真结果虽然有所不同，但线性模型仍然具有代表性，可以作为研究的基础。 此外，国家标准GB/T 9652.1-1997也规定了甩负荷过程的相关参数，如调节时间tE/tM的比例，以及最小转速与额定转速的比率。这些参数对于评估甩负荷过程的品质和安全性至关重要。 优化水轮发电机组甩负荷过程中调速器的控制性能是提升电站运行效率和安全性的关键。通过深入研究和改进控制策略，可以更好地管理甩负荷事件，降低转速波动，提高系统稳定性。这不仅有助于满足行业标准，也有助于实现更高效、更安全的电力生产。