本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)全過程仿真模型，還涉及一種發(fā)電機(jī)全過程仿真模型的建模方法，屬于發(fā)電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：我國電網(wǎng)的快速發(fā)展對其運(yùn)行控制提出了新的問題與挑戰(zhàn)，其中大電網(wǎng)的頻率控制與響應(yīng)問題顯得尤為突出。比如，隨著區(qū)域內(nèi)大型機(jī)組的比例越來越高，而中小機(jī)組的比例越來越低，反而弱化了電源的一次調(diào)頻能力。此外，核電站、風(fēng)電場、直流電源等因素，也是造成調(diào)頻能力弱化的重要原因；再比如，特高壓直流逆變站發(fā)生閉鎖，甚至多個直流逆變站發(fā)生相繼閉鎖，將會給受端電網(wǎng)帶來嚴(yán)重的沖擊與功率缺失，進(jìn)而造成非常嚴(yán)重的頻率問題。因此，對頻率控制問題采取相應(yīng)的措施顯得尤為重要。現(xiàn)有發(fā)電機(jī)調(diào)頻系統(tǒng)模型出現(xiàn)了兩種較極端化的處理方式，一種是模型被過于簡化處理，一些重要的環(huán)節(jié)未被考慮，導(dǎo)致模型不能很好地切合實(shí)際工程項目；另一種是模型被精細(xì)化處理，但考慮到的影響因素大多是死區(qū)、調(diào)差系數(shù)以及調(diào)頻限幅，沒有將其它較重要的環(huán)節(jié)考慮進(jìn)去，且參數(shù)設(shè)置也不夠精確。另外，現(xiàn)有的模型只適合短期內(nèi)的電力系統(tǒng)暫態(tài)仿真分析，并不適用于電力系統(tǒng)全過程的仿真。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種精細(xì)度適宜且適用于機(jī)電暫態(tài)和中長期電力系統(tǒng)暫態(tài)分析的發(fā)電機(jī)全過程仿真模型。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種發(fā)電機(jī)全過程仿真模型，包括機(jī)組靜態(tài)擬合環(huán)節(jié)和機(jī)組動態(tài)擬合環(huán)節(jié)；所述機(jī)組靜態(tài)擬合環(huán)節(jié)包括：調(diào)差系數(shù)約束環(huán)節(jié)，用于根據(jù)靜態(tài)頻率調(diào)節(jié)系數(shù)計算頻率變化所帶來的發(fā)電機(jī)輸出功率的變化量；綜合限幅環(huán)節(jié)，用于表示綜合限幅效應(yīng)；爬坡環(huán)節(jié)，用于描述自動增益控制作用效果；所述機(jī)組動態(tài)擬合環(huán)節(jié)包括：總體慣性環(huán)節(jié)，用于描述整個汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)組的時滯效應(yīng)；熱力約束環(huán)節(jié)，用于描述熱力系統(tǒng)的儲能效應(yīng)。所述綜合限幅環(huán)節(jié)包含兩個限制：一是，發(fā)電機(jī)組調(diào)頻過程中汽門開度的限制；二是，在調(diào)頻過程中每個發(fā)電機(jī)能夠提供的一次調(diào)頻容量限制。一次調(diào)頻容量限制是指：發(fā)電機(jī)組在調(diào)頻過程中有功出力能上升到的最大值與機(jī)組自身的初始有功出力功率、額定有功功率均無單獨(dú)關(guān)系，而與機(jī)組擾動前的初始有功出力功率與機(jī)組額定有功功率的比值有關(guān)系。所述爬坡環(huán)節(jié)的函數(shù)表達(dá)式如下：式中，ymin取值為0，ymax值根據(jù)機(jī)組需要人為設(shè)定，滿足取值范圍為0～(pmax-p0)，其中pmax為發(fā)電機(jī)的最大有功功率，p0為發(fā)電機(jī)的初始有功功率，a和b的取值在1min之內(nèi)。發(fā)電機(jī)輸出功率的變化量其中：d為靜態(tài)頻率調(diào)節(jié)系數(shù)，f為電網(wǎng)的實(shí)際頻率，f0為電網(wǎng)的初始頻率；pgn為發(fā)電機(jī)的額定有功功率；fn為電網(wǎng)的額定頻率。所述綜合限幅環(huán)節(jié)為非線性函數(shù)。所述總體慣性環(huán)節(jié)為一階慣性環(huán)節(jié)，具體為：其中a1表示機(jī)電慣性環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)；t1表示機(jī)電慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)。所述熱力約束環(huán)節(jié)為一階慣性環(huán)節(jié)，具體為：其中a2表示熱力系統(tǒng)約束環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)；t2表示熱力系統(tǒng)約束環(huán)節(jié)的時間常數(shù)。本發(fā)明還提供了一種發(fā)電機(jī)全過程仿真模型的建模方法，包括如下步驟：步驟一：采用實(shí)際電網(wǎng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行模型參數(shù)擬合：通過機(jī)組靜態(tài)擬合的參數(shù)：靜態(tài)頻率特性系數(shù)d、綜合限幅函數(shù)f(x)和爬坡函數(shù)g(t)；通過機(jī)組動態(tài)擬合的參數(shù)：表示總體慣性中的a1和t1，表示熱力約束中的a2和t2；步驟二：基于仿真平臺，輸入相同的電網(wǎng)初始頻率f0、電網(wǎng)實(shí)際頻率f和發(fā)電機(jī)的初始有功功率p0，并通過將考慮綜合限幅和自動增益控制的發(fā)電機(jī)全過程仿真模型仿真輸出的波形與發(fā)電機(jī)有功出力的實(shí)際錄波曲線進(jìn)行比較，不斷調(diào)整上述模型的參數(shù)，直至滿足仿真輸出的波形與實(shí)測波形一致為止。所述仿真平臺為matlab仿真平臺。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：本發(fā)明針對現(xiàn)有發(fā)電機(jī)調(diào)頻模型進(jìn)行優(yōu)化，構(gòu)建出一種考慮綜合限幅和自動增益控制(automaticgaincontrol，簡稱agc)的發(fā)電機(jī)全過程仿真模型，該模型克服了現(xiàn)有模型結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜或過于簡單的不足，建立了精細(xì)度適宜且能夠提高發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻能力的模型，適用于機(jī)電暫態(tài)和中長期電力系統(tǒng)暫態(tài)分析，即適用于電力系統(tǒng)全過程的仿真。附圖說明圖1是本發(fā)明的發(fā)電機(jī)全過程仿真模型；圖2是用于描述agc作用效果的框圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1所示，仿真模型的輸出量p全過程變化：首先，該發(fā)電機(jī)的初始有功功率為p0，電網(wǎng)的頻率發(fā)生波動后，其實(shí)際頻率f與初始頻率f0產(chǎn)生頻差δf＝f-f0；針對頻率變化，該發(fā)電機(jī)模型改變其出力，改變量其中d為靜態(tài)頻率調(diào)節(jié)系數(shù)；對δp進(jìn)行綜合限幅，限幅函數(shù)f(x)為待設(shè)定的非線性函數(shù)；此時發(fā)電機(jī)的出力為(限幅過的δp)+p0，經(jīng)過一段時間后，由于熱力不足，發(fā)電機(jī)的出力開始下降，即一階慣性環(huán)節(jié)隨后，agc介入，以爬坡函數(shù)g(t)來表示。在此過程中，整個汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)組的時滯效應(yīng)用一階慣性環(huán)節(jié)來表示。本發(fā)明提供的仿真模型精細(xì)度適宜且能夠提高發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻能力。下面對本發(fā)明各環(huán)節(jié)作進(jìn)一步詳細(xì)描述，本發(fā)明提供的發(fā)電機(jī)全過程仿真模型，包括機(jī)組靜態(tài)擬合環(huán)節(jié)和機(jī)組動態(tài)擬合環(huán)節(jié)；機(jī)組靜態(tài)擬合環(huán)節(jié)包括：調(diào)差系數(shù)約束環(huán)節(jié)用于根據(jù)靜態(tài)頻率調(diào)節(jié)系數(shù)計算頻率變化所帶來的發(fā)電機(jī)輸出功率的變化量。發(fā)電機(jī)輸出功率的變化量其中：d為靜態(tài)頻率調(diào)節(jié)系數(shù)，f為電網(wǎng)的實(shí)際頻率，f0為電網(wǎng)的初始頻率；pgn為發(fā)電機(jī)的額定有功功率；fn為電網(wǎng)的額定頻率。綜合限幅環(huán)節(jié)f(x)，用于表示綜合限幅效應(yīng)。現(xiàn)有模型中的調(diào)頻限幅主要體現(xiàn)在汽門開度的限制或原動機(jī)的出力限制上，而在實(shí)際的工程場景中并非只有這兩個限制，比如：發(fā)電機(jī)組調(diào)頻過程中所發(fā)出的有功功率并不能達(dá)到額定值，通常都低于有功功率的額定值。因此本發(fā)明中綜合限幅環(huán)節(jié)f(x)包含兩個限制：一是，發(fā)電機(jī)組調(diào)頻過程中汽門開度的限制；二是，在調(diào)頻過程中每個發(fā)電機(jī)能夠提供的一次調(diào)頻容量限制。本發(fā)明將列舉出2015年10月20日賓金直流換流站發(fā)生閉鎖事故后部分發(fā)電機(jī)的有功出力情況，如表1所示。表1有功出力相對最大調(diào)整量擬合值機(jī)組初始有功出力占額定有功功率百分比/％機(jī)組出力的相對最大調(diào)整量/％<401.8040～502.1550～602.2760～702.6070～802.4980～902.31>901.92表1中，發(fā)電機(jī)有功出力相對最大調(diào)整量的計算公式如下式所示：發(fā)電機(jī)有功出力的式中，pmax為調(diào)頻過程中發(fā)電機(jī)的最大有功功率；p0為發(fā)電機(jī)的初始有功功率；pgn為發(fā)電機(jī)的額定有功功率。從表1得出，發(fā)電機(jī)組在調(diào)頻過程中有功出力能上升到的最大值與機(jī)組自身的初始有功出力、額定有功功率均無單獨(dú)的關(guān)系，而是與兩者的比值有關(guān)，即機(jī)組擾動前的初始出力與機(jī)組額定有功功率的比值有關(guān)系；且機(jī)組初始有功出力占額定有功功率百分比達(dá)到某個值時，機(jī)組有功出力絕對調(diào)整量將達(dá)到最大，而在該值的兩側(cè)機(jī)組有功出力絕對調(diào)整量依次減小。f(x)為待設(shè)定的非線性函數(shù)，最終的實(shí)際參數(shù)可采用分段查表的方法獲得。爬坡環(huán)節(jié)g(t)，用于描述自動增益控制作用效果，能夠在較長時間內(nèi)表達(dá)發(fā)電機(jī)的實(shí)際出力特性。如圖2所示，是用于描述agc作用效果的框圖。g(t)的函數(shù)表達(dá)式如下：式中，ymin取值為0，ymax值根據(jù)機(jī)組需要人為設(shè)定，滿足取值范圍為0～(pmax-p0)，其中pmax為發(fā)電機(jī)的最大有功功率，p0為發(fā)電機(jī)的初始有功功率，a和b的取值在1min之內(nèi)。機(jī)組動態(tài)擬合環(huán)節(jié)包括：總體慣性環(huán)節(jié)用于描述整個汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)組的時滯效應(yīng)；其中a1表示機(jī)電慣性環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)；t1表示機(jī)電慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)。熱力約束環(huán)節(jié)用于描述熱力系統(tǒng)的儲能效應(yīng)。其中a2表示熱力系統(tǒng)約束環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)；t2表示熱力系統(tǒng)約束環(huán)節(jié)的時間常數(shù)。本發(fā)明還提供了一種發(fā)電機(jī)全過程仿真模型的建模方法，適用于上述發(fā)電機(jī)全過程仿真模型，具體包括如下步驟：步驟一：采用實(shí)際電網(wǎng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行模型參數(shù)擬合：通過機(jī)組靜態(tài)擬合的參數(shù)：靜態(tài)頻率特性系數(shù)d、綜合限幅函數(shù)f(x)和爬坡函數(shù)g(t)；通過機(jī)組動態(tài)擬合的參數(shù)：表示總體慣性中的a1和t1，表示熱力約束中的a2和t2；步驟二：基于仿真平臺，輸入相同的電網(wǎng)初始頻率f0、電網(wǎng)實(shí)際頻率f和發(fā)電機(jī)的初始有功功率p0，并通過將考慮綜合限幅和agc的發(fā)電機(jī)全過程仿真模型仿真輸出的波形與發(fā)電機(jī)有功出力的實(shí)際錄波曲線進(jìn)行比較，不斷調(diào)整上述模型的參數(shù)，直至滿足仿真輸出的波形與實(shí)測波形一致為止。所述仿真平臺為matlab平臺。本發(fā)明提供的建模方法不僅可以驗(yàn)證考慮綜合限幅和agc的發(fā)電機(jī)全過程仿真模型參數(shù)取值的準(zhǔn)確性，還可以用來確定模型中由于實(shí)測數(shù)據(jù)的限制不能夠直接進(jìn)行擬合的熱力系統(tǒng)約束環(huán)節(jié)和機(jī)電慣性環(huán)節(jié)的參數(shù)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁12