一种适用于三相重合闸的汽轮机控制方法及控制系统

摘要

本发明公开了一种适用于三相重合闸的汽轮机控制方法，包括以下过程：确定热控系统中PID环节的参数，以使其满足三相重合闸要求的调节速度和调节精度；响应于三相重合闸请求，获取当前电网频率和发电机频率，比较电网频率和发电机频率确定汽轮机的加速或减速的调速方向；将电网频率和发电机频率转换为转速作为给定值输入到热控系统中PID环节，获取发电机有功功率作为PID环节的反馈值，计算PID环节得到汽轮机的调节功率，基于调速方向和调节功率，调节汽轮机的转速以使汽轮机转速与电网转速相匹配。本发明实时采集电网频率和发电机频率计算出汽轮机的调速方向和调节量，以使汽轮机转速与电网转速相匹配，提高三相重合闸的成功率。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种适用于三相重合闸的汽轮机控制方法，还涉及一种适用于三相重合闸的汽轮机控制系统。

背景技术

在超高压输电线路中，发生的短路故障多为瞬时性故障，因此重合闸被广泛使用，成功率也很高，这提高了电力系统整体可靠性。汽轮发电机的发电机失步故障本质上是电力系统稳定性被破坏了，而不是发电机本身出现永久性故障。当电网由于有功功率不足导致机组振荡失步跳闸，无疑会导致有功功率出现更大的缺额，造成系统更大范围的失稳，导致全网范围内的大停电。此时，让发电机快速重新合闸就很有必要了：在发电机失步时暂时跳开机组，保护发电机不受振荡电流的冲击，保护汽轮机大轴不被较大的应力冲击，等到满足同期条件后再次并网，给电网提供足够的有功功率支撑，进而提高整个电力系统的稳定性。

因此，当发电机本身无故障，由于电力系统故障使发电机失步保护动作或者由于开关偷跳等原因误动作时，利用同期、保护、控制装置使其自动重新合闸。由于发电机不能承受过大的负序电流，因此不考虑单相重合的情况，发电机重合闸只用三相重合闸。

发电机三相重合闸功能应作为发变组保护装置的一个组成部分，在发电机判断出机组失步，且失步原因不是因为发电机本身故障后，应该从全系统稳定运行出发，根据机组和系统初始状态和振荡严重程度，以及相应的滑极次数，由发变组保护装置进行综合判断，发出相应跳闸-重合闸操作命令。

三相重合闸需要满足一定的条件，但是目前的汽轮机控制系统不具备这些功能，需要对其进行相应的改造。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种适用于三相重合闸的汽轮机控制方法，基于PID环节计算出汽轮机的转速调节量，以使汽轮机转速与电网转速相匹配，符合并网条件。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于三相重合闸的汽轮机控制方法，包括以下过程：

确定热控系统中PID环节的参数，以使其满足三相重合闸要求的调节速度和调节精度；

响应于三相重合闸请求，获取当前电网频率和发电机频率，比较电网频率和发电机频率确定汽轮机的加速或减速的调速方向；

将电网频率和发电机频率转换为转速作为给定值输入到热控系统中PID环节，获取发电机有功功率作为PID环节的反馈值，计算PID环节得到汽轮机的调节功率；

基于调速方向和调节功率，调节汽轮机的转速以使汽轮机转速与电网转速相匹配。

可选的，所述PID环节的公式为：

其中K

可选的，所述PID环节的参数包括比例系数、积分系数和微分系数。

可选的，所述PID环节的参数的调节顺序为：增大比例系数、增大微分系数和增大积分系数。

可选的，所述比较电网频率和发电机频率确定汽轮机的加速或减速的调速方向，包括：

若发电机频率小于电网频率，则增加汽轮机转速；反之，减少汽轮机转速。

相应的，本发明还提供了一种适用于三相重合闸的汽轮机控制系统，包括：

参数确定模块，用于确定热控系统中PID环节的参数，以使其满足三相重合闸要求的调节速度和调节精度；

采集模块，用于获取当前电网频率和发电机频率；

调速方向确定模块，用于比较电网频率和发电机频率确定汽轮机的加速或减速的调速方向；

调节量计算模块，用于将电网频率和发电机频率转换为转速作为给定值输入到热控系统中PID环节，获取发电机有功功率作为PID环节的反馈值，计算PID环节得到汽轮机的调节功率；

调节模块，用于基于调速方向和调节功率，调节汽轮机的转速以使汽轮机转速与电网转速相匹配。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明实时采集电网频率和发电机频率计算出汽轮机的调速方向和调节量，以使汽轮机转速与电网转速相匹配，提高三相重合闸的成功。

附图说明

图1为热控系统的控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明的一种适用于三相重合闸的汽轮机控制方法，参见图1所示，包括如下步骤：

步骤S1，确定热控系统中PID环节的参数，以使其满足三相重合闸要求的调节速度和调节精度。

汽轮机的调速是发电机能否顺利重合的关键一环，若调速太慢，则在极端情况下，发电机频率迟迟无法跟踪系统频率，造成并网失败；若调速太快，调速系统阻尼过小，则有可能导致机组失稳，导致跳机。因此需要合理配置热控系统参数，严格校验主汽调门开度，使汽轮机转速调节速率处于合理范围区间。

对控制系统性能影响最大的环节是PID环节。PID调节是经典控制理论中控制系统的一种基本调节方式。是具有比例、积分和微分作用的一种线性调节规律。PID调节的作用是将给定值r与被控变量的实际量测值y的偏差。r-y的比例、积分和微分信号综合成控制量来对被控过程进行控制。这一控制量可以用式(1)表达：

其中K

加大比例系数K

机组失步跳闸后应能迅速跟踪电网频率，重合闸后减少振荡过程，因此需要适当调大K

步骤S2，响应于三相重合闸请求，获取当前电网频率和发电机频率，比较电网频率和发电机频率确定汽轮机的加速或减速的调速方向；

比较发电机频率和电网频率，若发电机频率小于电网频率，则向热控系统输出增加汽轮机转速的信号；反之，向热控系统输出减少汽轮机转速的信号。

步骤S3，将电网频率和发电机频率转换为转速作为给定值输入到热控系统中PID环节，获取发电机有功功率作为PID环节的反馈值，计算PID环节得到汽轮机的调节功率；

步骤S4，基于调速方向和调节功率，调节汽轮机的转速从而控制汽轮机调节阀门的开度，调节汽轮机转速以使汽轮机转速与电网转速相匹配，满足并网条件，提高三相重合闸的成功可能。

本发明实时采集电网频率和发电机频率计算出汽轮机的调速方向和调节量，以使汽轮机转速与电网转速相匹配，提高三相重合闸的成功。

相应的，本发明的适用于三相重合闸的汽轮机控制系统，包括：

参数确定模块，用于确定热控系统中PID环节的参数，以使其满足三相重合闸要求的调节速度和调节精度；

采集模块，用于获取当前电网频率和发电机频率；

调速方向确定模块，用于比较电网频率和发电机频率确定汽轮机的加速或减速的调速方向；

调节量计算模块，用于将电网频率和发电机频率转换为转速作为给定值输入到热控系统中PID环节，获取发电机有功功率作为PID环节的反馈值，计算PID环节得到汽轮机的调节功率；

调节模块，用于基于调速方向和调节功率，调节汽轮机的转速以使汽轮机转速与电网转速相匹配。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。