基于历史数据挖掘和劳斯判据的某火电机组功率振荡机理分析

当汽轮机阀门流量特性恶化时,会引起发电机组功率振荡,进而可能引发电网低频振荡。本文以发生过功率振荡的某660 MW超临界机组为例,通过数据挖掘和劳斯稳定判据原理,挖掘机组历史数据得到实际阀门流量特性,同时建立有功调节系统综合模型,定性、定量地分析汽轮机阀门流量特性对系统稳定性的影响,计算得到使系统失稳的阀门流量特性曲线曲率(k)的临界值为3.3438,当k大于临界值时,系统将失稳。同时,通过数据挖掘分析发现机组在92.7%~96.6%综合阀位指令段的阀门流量特性恶化严重,k值最大达到了7.771,远大于临界值,这是导致机组在该指令区间内发生多次功率振荡事件的根本原因。本文的分析方法对今后类似功率振荡事件的分析诊断,有一定的借鉴作用。     

再热凝汽式汽轮机阀门流量特性在线监测优化

合理的阀门流量函数设置是火电机组功率线性控制的重要保障。当实际运行机组的阀门流量特性存在非线性而影响控制性能时,则需重新优化阀门流量函数。目前阀门流量函数的优化是以阀门流量特性试验结果为依据的。基于某电厂362.5 MW引进型机组上试验研究,提出一种阀门流量特性在线监测优化方法,利用DCS的历史数据监测机组实际的阀门流量特性并优化阀门流量函数,根据阀门流量特性的变化预先修正阀门流量函数,可避免由阀门流量特性引起的一次调频性能下降、功率振荡等问题。     

汽轮机阀门控制方式切换引发低频振荡的实例及其机理分析

电力系统中多次出现因汽轮机阀门控制方式切换引发的低频振荡现象。因此,分析了汽轮机阀门流量特性和控制方式,建立了考虑阀门流量特性的汽轮机控制系统模型。应用仿真软件PSCAD/EMTDC建立了机网耦合数字仿真平台,重现了南方电网某电厂汽轮机阀门控制方式切换引发的低频振荡现象。对低频振荡的机理分析结果表明,汽轮机单阀控制切换为顺序阀控制方式后,由于阀门流量特性修正函数与阀门实际流量特性偏差较大,会引起调节阀门的大幅值摆动,从而使汽轮机机械功率以0.171 Hz的频率做等幅值振荡,在该扰动源作用下电力系统出现强迫功率振荡。     

火电机组一次调频功率响应特性精细化建模

由于火电机组的功率响应具有较强的非线性特性,常规线性模型难以精确反映机组实际的一次调频响应特性。通过分析汽轮机阀门流量特性、主汽压力等关键因素对机组一次调频功率响应特性影响,引入阀门流量特性和主汽压力耦合函数、主汽压力模型和调节级压力-负荷动态转换系数,在典型汽轮机模型基础上构建火电机组一次调频功率响应特性精细化模型。结合某660 MW超临界机组的一次调频试验对所建立模型的性能进行验证。结果表明,与常规模型相比,新模型能够更好地反映实际机组的一次调频功率响应特性。     

自备电厂中平抑大阶跃负载扰动的协调控制方法

自备电厂负荷波动大,传统火力发电机组存在着固有延时,难以及时响应负荷变化,导致并网联络线波动以及功率振荡问题尤为突出。储能具有快速的响应速度,但价格昂贵且容量有限,使用受限。为解决上述问题,该文将自备电厂内部闲置的小容量发电机组改造为变速恒频机组,通过对该机组实施控制,以较小的经济成本模拟飞轮储能快速响应的功能,实现对负荷波动的快速响应。在分析变速恒频机组运行特性及其功率控制方法的基础上,提出一种协同控制变速恒频机组与传统火电机组的方案,在自备电厂出现大功率负荷扰动、传统火力发电机组来不及响应的瞬间,通过控制变速恒频机组实现转子动能的吸收或释放,迅速弥补厂内功率的偏差;在转子动能作用结束后,控制传统发电机组参与厂内功率偏差调节,快速平抑了联络线的功率波动。以糖厂并网发电仿真系统为例,基于Matlab/Simulink软件搭建仿真平台,对所提的控制策略进行仿真。仿真结果表明所提出的协调控制方法可以快速平抑糖厂内功率波动,实现并网联络线功率的快速恒定控制。     

汽轮机调速汽门异常波动分析

汽轮机调速系统机械检修或改造后,调速汽门流量特性会改变,使得实际阀门流量特性曲线、阀门开启重叠度与原设计不匹配,易造成调速汽门响应迟缓或过度波动,与主汽压、负荷等机组参数交替影响而产生高频振荡。为适应阀门流量特性的改变,DEH控制系统必须重新实验并计算阀门流量特性曲线,以便于合理调整阀门开启重叠度,改善DEH控制系统调节品质,实现机组稳定安全运行。     

600MW超临界机组功率振荡分析

针对某600 MW超临界机组在单顺阀切换过程中发生的两起功率振荡事件,从控制逻辑的角度进行了分析,以DEH的阀门流量管理策略为基础阐述了两起功率振荡产生和结束的原因,并在DEH中改变相关参数进行多次仿真,再现电厂功率振荡这一复杂过程,该仿真结果与实际功率振荡有很好的一致性。根据理论分析和仿真结果,对DEH逻辑进行了修改,在机组以后的单顺阀切换过程中,未出现功率振荡现象。     

热工控制系统原因引发机组功率振荡的机理探讨及防控措施

针对近年国内上网发电机组频繁出现热工控制系统原因引起机组功率振荡,继而引发电网低频功率振荡事件,对发电机组热工控制系统有可能引起机组功率振荡的各种影响因素进行机理分析和研究,结合一些由于机组原因引发电网功率振荡的事例,分析了各种可能引起机组功率振荡的原因,提出发电机组热工控制系统在运行维护和开展相关涉网试验过程中需要注意的事项以及机组功率振荡的防控措施。     

基于粒子群算法的阀门流量特性整定优化

火电机组长期运行,高压调节阀门的流量特性通常会不同程度的偏离设计值,使总阀位与开度的变化不匹配,进而影响机组的一次调频功能。基于某火电机组的历史运行数据,通过粒子群算法对机组的高压调节阀流量特性进行了优化整定。对不同总阀位区间的一次调频情况进行仿真,探讨了阀门流量特性对一次调频功能的影响。一次调频算例显示,阀门流量特性优化后,机组一次调频动作15 s出力响应指数增至84.32%,30 s出力响应指数增至93.61%,满足发电厂并网运行管理对一次调频的考核要求,一次调频性能得到优化。     

国产600MW超临界汽轮机阀门流量特性曲线优化试验

针对汽轮机阀门特性对机组负荷响应及一次调频能力的影响,结合一台600MW机组大修后的实践过程,介绍了对阀门特性进行试验和对其流量曲线进行优化的方法。结果表明:阀门流量曲线优化后,阀门控制方式切换过程中负荷波动量较小,机组一次调频能力增强。     

抽水蓄能电站复杂管系的自激振动研究

某抽水蓄能电站发生了管系振动事故，为分析事故原因该电站进行了球阀密封的退投试验。本文通过阻抗法和特征线法对此试验进行数值模拟，得出与实测数据接近的结果，验证了管系振动数值模拟模型的正确性，得出事故发生的原因在于阀门渗漏时产生的柔性阀门特性。研究工作为抽水蓄能电站一洞多机水力系统自激振动原因分析、防止和消除打下了基础。     

大功率缺失下频率最低点估计的低阶仿真模型

作为频率监视的关键参量和频率控制的决策依据,大功率缺失下频率响应过程中的频率最低点需要被准确估计,包括最大频率偏移和频率最低点时间。提出了一种大功率缺失下频率最低点估计的低阶仿真建模方法。通过对调门扰动响应微分进行多项式拟合,描述了调速器的冲激响应特性。基于各机组调速器响应特性的频域变换,建立了系统等效调速器模型。依据大功率缺失下频率下降过程的形态特征,评估了低阶仿真模型的有效性。算例结果表明,所提建模方法能够显著降低频率响应模型阶数,有效提升仿真求解效率,充分保证了频率最低点的计算精度。     

基于模型自适应汽轮机调节门流量特性优化研究及应用

汽轮机调节门流量特性影响机组安全稳定运行和负荷调节性能。首先,针对采用喷嘴配汽方式的汽轮机调节门结构类型,通过模型自适应算法,建立顺序阀方式下的非线性调节门流量特性模型,实现调节门流量特性优化计算。其次,对该模型进行仿真研究,系统仿真结果表明,采用RBF神经网络结构的单阀流量特性仿真模型具有较高的模型精度,利用模型自适应优化算法可获得近似理想的线性度和最佳调节门重叠度。最后,将仿真结果应用在某660 MW机组上,试验结果表明,该方法不仅改善调节门流量特性线性度,而且降低调节门重叠度,改善AGC负荷响应性能,减少调节门晃动和机组节流损失。     

多机电力系统的强迫功率振荡特性研究

推导了多机电力系统强迫功率振荡近似稳态响应的表达式,在此基础上应用左右特征向量和参与因子等参数对多机系统发生强迫功率振荡时的振荡分布特性、扰动源位置对系统响应的影响等问题进行了分析。介绍了应用电力系统仿真软件DIgSILENT进行电力系统小干扰稳定性分析的一般方法。通过对4机2区系统的仿真分析对多机系统强迫功率振荡特性进行验证并与负阻尼和弱阻尼振荡进行比较,有助于更加深入地认识电力系统强迫功率振荡。     

基于带死区投影分段线性化方法建模的汽轮机调门流量特性优化

针对火电机组运行过程中因高调门实际流量特性与DEH设定的理论流量特性函数差异过大,而导致的机组负荷跳变、调门抖动、AGC负荷控制精度和一次调频能力不佳的问题,依据调门实际流量特性,基于带死区投影算法分段建立汽机调门开度-流量指令的线性化模型,结合汽机调门进汽量和阀切换的离散化机理公式,计算单阀和顺序阀方式下的调门流量特性函数。最后,通过在某200 MW机组实际应用,验证了该方法的可行性。     

600MW机组锅炉温度偏差特性的研究

某电厂600 MW机组切圆燃烧锅炉的温度偏差一直困扰着该机组的安全运行,为研究该锅炉温度偏差的特性,以此锅炉为研究对象,根据其结构、设计和运行参数,利用数值计算软件对炉内流动、传热和燃烧过程进行了三维数值模拟。研究表明,该锅炉炉内的高温区仍集中在炉膛中部,温度的整体分布趋势未变,只要保证温度分布不出现大的偏差,对炉膛的水冷壁是安全的。炉内的温度偏差与速度偏差存在正相关,烟气的残余旋转对炉内的温度分布存在一定的影响。炉膛出口温度分布不仅存在左右温度偏差,也存在上下温度偏差,且高温区集中在水平烟道中上部。     

300MW汽轮机组高压调速汽阀振荡故障分析及处理

北方联合电力有限责任公司包头第三热电厂1号汽轮机顺序阀运行方式下,综合阀位指令在68%或87%附近时高压调速汽阀存在振荡现象,分析认为故障是因调速汽阀特性曲线参数设置不当引起的。通过修正流量特性曲线,延后3号、4号高压调速汽阀的开启位置,彻底解决了机组高压调速汽阀振荡问题。     

火电厂给水系统功频约束对电力系统频率特性的影响

精细的系统频率响应模型是准确分析电力系统频率特性的基础,现有的频率响应模型未考虑大频率偏移下火电厂给水系统功频特性及其约束对系统频率特性的影响,难以准确分析严重频率偏移下的电力系统频率特性。给水系统出力变化影响机组出力,对机组的安全稳定运行起着重要作用。首先,分析了给水系统的功频特性;然后,建立了考虑给水系统的频率响应扩展模型,在更大频率偏移范围内分析了给水系统功频约束对机组静态功频特性的影响,发现机组出力随频率降低先增加后减小;最后,基于PSS/E开发了扩展频率动态仿真分析工具,并通过39节点算例分析了不同扰动下给水系统功频约束对电力系统静态功频特性和频率响应特性的影响。     

带变顶高尾水洞水电机组调速器功率模式优化研究

通过现场实测及数值仿真研究了带变顶高尾水洞水电机组调速器功率模式下的一次调频及负荷调节过渡过程。提出了一种基于“三区模型”的带变顶高尾水隧洞小波动过渡过程的仿真方法,并推导了状态方程组,基于调速器PLC程序及参数实测建立了水轮机调速器功率模式的仿真模型,利用现场真机试验对仿真模型进行了验证。针对带变顶高尾水隧洞水电机组的特点,从降低功率反调,提高调功速度,保证功率调节过程稳定性的角度出发,采用了“慢-快-慢”的“三段式调节”的方式改善调速器功率调节的动态品质。通过数值仿真对调速器的功率调节策略及参数进行了优化,优化后机组功率调节速度明显提高,功率反调值降低,改善了调速器功率模式下的一次调频及负荷调节过渡过程性能。     

白莲河抽水蓄能电站机组功率振荡分析

针对白莲河抽水蓄能电站在低水头大开度下发电运行时发生的机组功率振荡现象,本文旨在探究其产生原因并分析功率振荡与系统相关参数之间的关系。首先构建了包括尾水管空腔涡的机组一维时域分析模型;其次采用特征线法对该现象进行了数值模拟及与实测结果对比分析,最后对空腔涡参数、调速器参数、导叶最快启闭速率、调节模式与机组功率振荡之间的关联进行了敏感性分析。结果表明,功率振荡是由空腔涡引起的;调速器参数和导叶最快启闭速率对空腔涡作用下的功率振荡几乎没有影响,功率振荡主要取决于空腔涡空化柔性系数和质量流量增益。这为抽水蓄能电站安全运行提供了相关的理论依据。