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。     

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。     

基于数据挖掘的汽轮机阀门流量特性优化

汽轮机是重要的能量转换装置,而高压调门作为其控制系统的关键组成部分,对流量特性的优化具有重要 意义.传统的阀门流量特性优化方法通常依赖于经验和热力试验,效率低下且存在一定的局限性.为此,提出了一种 基于历史数据挖掘技术的汽轮机阀门流量特性优化方法,以提高汽轮机的性能和效率,在数据挖掘的基础上,基于优 化算法的阀门流量特性优化框架,通过遗传算法、粒子群优化等方法,对阀门控制参数进行优化,以最大限度地提高 汽轮机的性能和效率.最后,通过实际案例的验证和对比分析,证明了基于数据挖掘的汽轮机阀门流量特性优化方法 的有效性和可行性.该方法能够准确地预测和优化阀门流量特性,为汽轮机的运行和维护提供科学依据.     

阀门流量特性对功率振荡影响的仿真分析

为分析阀门流量特性对发电机组功率振荡的影响机制,建立了考虑阀门流量特性的机电耦合仿真模型,并通过仿真实验分别研究了流量特性的数值偏差和变化率偏差对机组功率阶跃响应的影响。仿真结果表明,若阀门流量特性的偏差只是数值偏差,不存在变化率偏差时,机组的功率响应特性基本不变。当阀门流量特性的变化率偏差超出汽轮发电机组整体闭环系统的稳定裕度时,机组就容易在小扰动情况下出现功率振荡。     

基于LSSVM的汽轮机阀门流量特性辨识及应用

阀门流量特性的准确辨识对于汽轮机控制至关重要。提出了一种基于最小二乘支持向量机（LSSVM）的汽轮机阀门流量特性辨识方法：通过对机组的历史运行数据进行筛选,获得其处于稳定工况下的运行数据;利用LSSVM辨识由综合阀位指令、主蒸汽压力、调节级压力等构成的主要参数向量与计算获得的汽轮机实际进汽流量之间的关系;最后利用已建立的LSSVM模型,并通过改变主要参数向量值来模拟汽轮机阀门流量特性试验的工况,进而实现对汽轮机阀门流量特性的辨识。该方法不需要进行汽轮机阀门流量特性试验,减轻了工作量,避免了试验方法对机组安全稳定运行带来的不利影响。     

电力系统强迫功率振荡实例及机理分析

介绍了某地区电网发生的2次功率低频振荡事件,阐述了振荡机理,提出了解决方案。通过相量测量单元波形分析总结了其基本特征,用单机无穷大系统进行了理论计算,同时根据故障场景开展了PSD-BPA时域仿真,证明了2次事件均属于强迫低频振荡。根据2次振荡事件中汽轮机调门流量特性等特点,结合现场试验,证实油动机的抖动是造成功率振荡的扰动源。对调门流量特性的相关参数进行了优化,修正了拐点处的流量特性,避免了类似强迫低频振荡事件的再次发生。     

基于LSSVM的汽轮机阀门流量特性辨识及应用

阀门流量特性的准确辨识对于汽轮机控制至关重要。提出了一种基于最小二乘支持向量机（LSSVM）的汽轮机阀门流量特性辨识方法：通过对机组的历史运行数据进行筛选,获得其处于稳定工况下的运行数据;利用LSSVM辨识由综合阀位指令、主蒸汽压力、调节级压力等构成的主要参数向量与计算获得的汽轮机实际进汽流量之间的关系;最后利用已建立的LSSVM模型,并通过改变主要参数向量值来模拟汽轮机阀门流量特性试验的工况,进而实现对汽轮机阀门流量特性的辨识。该方法不需要进行汽轮机阀门流量特性试验,减轻了工作量,避免了试验方法对机组安全稳定运行带来的不利影响。     

1000MW超超临界机组低频振荡原因分析

针对某1 000 MW机组在汽轮机调门节能优化后,1年时间内共发生了40余起原因不明、振荡幅度10~30MW、振荡周期4~27 s、持续时间从数秒到数十分钟的功率低频振荡的情况,通过剖析机组协调控制系统(coordinated control system,CCS)逻辑回路和进行建模仿真,确认功率振荡的原因是CCS功率信号宏滤波模块参数设置不当、CCS功率控制器比例控制参数过大、以及机组分散控制系统(distributed control system,DCS)逻辑组态运算顺序不正确等,而诱发因素是汽轮机调门节能优化后阀门流量特性斜率增大。通过完善CCS宏滤波算法模块参数、修正功率控制器参数以及调整DCS逻辑组态运算顺序等措施解决了该问题。     

一次调频试验引发低频振荡实例及机理分析 徐衍会

介绍了某电厂汽轮发电机组一次调频试验导致电网发生低频功率振荡的事件,分析了振荡产生的机理,提出了防止该类振荡发生的措施。根据广域测量系统记录的振荡波形分析了此次低频振荡的基本特征,应用PSCAD/EMTDC仿真重现了一次调频引发低频振荡的过程;探讨了确定低频振荡属于负阻尼还是共振机理的原则,结合不同汽轮机控制方式和参数下的阻尼特性,确定了本次低频振荡的原因是汽轮机控制系统参数设置不当,导致一次调频投入情况下系统总阻尼为负值;为防止该类振荡的发生,需要合理设置一次调频控制系统参数。     

基于历史数据的汽轮机调节阀流量特性优化

汽轮机在经过长期运行、汽轮机数字电液控制系统(DEH)或通流部分改造后,汽轮机调节阀的实际流量特性曲线将偏离设计值,从而影响机组一次调频和负荷控制能力,而现场流量特性试验存在试验条件苛刻、耗时长、精度低等缺点。本文通过对机组历史运行数据进行分析和挖掘,针对不同的情况提出2种方法以辨识汽轮机调节阀实际流量特性,有阀后压力数据时采用迭代计算求出各阀门流量特性曲线,无阀后压力数据时采用弗留格尔公式求出阀组流量特性曲线,分别通过仿真和分段线性化对DEH阀门管理曲线进行优化修正,确定阀门合理的重叠度。将该方法应用于某660 MW机组,结果表明在顺序阀模式下,汽轮机调节阀流量特性曲线的线性度有了很大改善,机组自动发电控制(AGC)变负荷和一次调频的能力得到了提高。     

汽轮机调速系统中影响电力系统低频振荡的关键因素

汽轮机调速系统与电网安全运行密切相关,其中多个因素会影响到电力系统的低频振荡。结合具体案例,从汽轮机配汽函数、功率控制PID参数、DEH侧功率控制闭环、一次调频回路、控制系统的延时、汽轮机调节阀开度晃动、信号波动等几个方面,阐述了它们对电力系统低频振荡影响的机理,指出了容易引起低频振荡的操作与设备缺陷,提高电网运行稳定水平。     

汽机调门重叠度非线性引发有功功率振荡原因分析

针对机组运行过程中出现的发电机有功功率异常波动导致电网低频振荡现象进行了现场试验。通过在现场试验中再现发电机有功功率振荡现象,对机组参与一次调频过程中汽轮机阀门在不同运行区域对发电机有功输出的影响进行分析,发现引起发电机有功低频振荡的原因为汽轮机调门配汽方式不当造成了调门重叠度的呈非线性。调整调门配汽运行区域后发电机有功功率异常波动现象消除。提出了调门优化以提高重叠度线性度、负荷闭环控制方式退出、汽轮机调门工作区域与重叠度非线性区错开等防止发电机有功功率振荡的应对措施。     

汽轮机单阀-顺序阀切换造成电力系统振荡分析

针对因汽轮机单阀与顺序阀切换造成功率波动和电力系统振荡,分析汽轮机单阀一顺序阀切换的设计原理和可能造成功率波动的原因,指出根据现场实际测量的阀门流量特性进行汽轮机调速系统参数设置是解决负荷波动的最根本办法,在现场条件不具备的情况下,选择合适的操作方式、切换时间和蒸汽参数也能很好的控制负荷波动。     

汽轮机调速系统对电网低频振荡的影响

近年来电力系统中频繁出现汽轮机调速系统引发的低频振荡,为了探明该类低频振荡的原因,分析了调速系统对电力系统动态稳定的影响。建立了包含汽轮机调速系统的单机无限大系统模型,研究了调速系统增益对系统低频振荡模态的影响。研究结果表明,汽轮机调速系统增益虽然不改变调速系统阻尼特性分界频率,但是却对系统低频振荡模态频率产生影响,从而改变调速系统对低频振荡的阻尼性质。当调速系统增益超过临界增益时会诱发低频振荡现象,时域仿真和频域分析结果验证了上述结论的正确性。     

基于模型的汽轮机液压调速系统故障检测

本文讨论了汽轮机调节系统中滑阀卡涩故障模型,从统计角度提出了用力平衡残差概率分布作为故障特征的诊断方法,该方法把液压系统中固有的油流噪声及电网周波的随机扰动作为有用的激励信号,在机组运行的任何时刻都可进行诊断,算法计算量小,是一种实时性较强的诊断方法。     

电力系统共振机理低频振荡扰动源分析

共振机理是解释电力系统发生低频振荡的理论之一。文中根据汽轮机功率扰动引起电力系统低频振荡的共振机理，研究了汽轮机功率变化的原因。应用MATLAB建立了火力发电厂动力系统和电力系统相互作用的机网耦合模型。详细分析了锅炉燃烧率扰动和汽轮机调节汽门扰动能否引起汽轮机功率变化。仿真分析表明，调节汽门扰动频率与电力系统自然振荡频率一致或接近时，均可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡。由于锅炉具有很大的惯性，锅炉燃烧率扰动很难引起电力系统发生共振机理的低频振荡。     

含风电的区域电网功率振荡特性分析与综合控制

风电场的有功功率调节应兼顾频率和阻尼控制功能,使其具有完备的支持能力,增强系统的动态稳定性。本文通过分析风电频率控制中微分环节和比例环节对区域电网间功率振荡的影响,提出风电机组频率控制策略的改进方案。利用一阶惯性-微分环节,使风电场频率控制始终表现为正阻尼特性,避免风电的有功调节引起系统低频振荡。最后,通过理论和仿真分析,验证了系统发生扰动后在所提综合控制策略下,风电机组不仅具备频率调整能力,并可有效改善系统的阻尼特性。     

汽轮机组参与电力系统低频振荡的机理与抑制措施

汽轮机组与电力系统低频振荡密切相关。从汽轮机组角度介绍了电力系统低频振荡的分类、机理以及定位方法,从优化控制逻辑、严格试验测试以及迅速正确操作等三个方面,给出了从发电厂侧抑制电力系统低频振荡的具体措施,包括优化控制逻辑,严格试验测试等,建议要重视网源协调工作,提高电网安全稳定运行水平。     

直流炉一次调频控制策略研究与应用

直流炉由于蓄热能力小，使其一次调频能力受到限制。针对华能南京电厂1、2号直流炉机组，在详细测试和分析直流炉机组动态特性的基础上，通过仿真比较，确定了直流炉机组一次调频的控制策略。实际运行表明，改进后的一次调频控制系统有效地协调了直流炉和汽轮机间的能量平衡，使在由于一次调频引起机组功率快速升、降的过程中仍能维持较好的机前压力,确保了一次调频控制系统的长期、稳定投入。     

一种新型的小汽轮机给水泵变速恒频发电系统

为节能减排,火力发电厂采用主汽轮机再热蒸汽驱动小汽轮机带动锅炉给水泵供水,通过调节小汽轮机进汽阀开度的方式来控制转速。但该方案在阀门处产生节流损失,轻载时对系统效率影响更大。为此,提出一种小汽轮机、给水泵和电机三者同轴连接结构,用全功率变流器驱动电机,实现给水泵变频调速,并将剩余能量馈回电网,实现节能。运行时阀门全开,调节电机电磁转矩来吸收轴系功率,平稳快速控制给水泵速度,避免阀门损耗。从汽轮机-给水泵的转速转矩及机械耦合特性出发,建立了该发电系统的数学模型,针对工况切换下的调速要求,研究了运行稳定性和抑制功率波动尖峰的控制策略及控制参数设计。最后通过仿真分析以及小功率系统的物理动模实验,验证了系统运行的可行性和有效性。