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1、10申请公布号CN104102788A43申请公布日20141015CN104102788A21申请号201410360669122申请日20140725G06F17/50200601G06Q50/0620120171申请人国网上海市电力公司地址200002上海市黄浦区南京东路181号申请人华东电力试验研究院有限公司72发明人单英雷李福兴74专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225代理人宣慧兰54发明名称一种基于联合循环燃机系统模型的调速方法57摘要本发明涉及一种基于联合循环燃机系统模型的调速方法，其特征在于，包括以下步骤1建立联合循环燃机系统模型，包括依次连接的调节系统模型单元、燃。
2、料阀电液伺服系统模型单元和联合循环燃机原动机模型单元；2在调节系统模型单元中采用前馈和反馈无差PID控制将电网频率偏差产生的一次调频功率变化需求值与AGC初始负荷相加得到联合循环燃机实际负荷指令，再将该指令经过前馈和反馈无差PID控制产生的燃料阀指令；3在燃料阀电液伺服系统模型单元中根据燃料阀指令控制燃料阀产生燃料量信号；4在联合循环燃机原动机模型单元中根据燃料量信号控制联合循环燃机，调节联合循环燃机输出功率。与现有技术相比，本发明具有控制精度高、响应速度快等优点。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页10。
3、申请公布号CN104102788ACN104102788A1/1页21一种基于联合循环燃机系统模型的调速方法，其特征在于，包括以下步骤1建立联合循环燃机系统模型，包括依次连接的调节系统模型单元、燃料阀电液伺服系统模型单元和联合循环燃机原动机模型单元；2在调节系统模型单元中采用了与机组实际负荷控制相同的前馈和反馈无差PID控制首先将电网频率偏差产生的一次调频功率变化需求值与AGC初始负荷相加得到联合循环燃机实际负荷指令，然后将联合循环燃机实际负荷指令经过前馈和反馈无差PID控制产生的燃料阀指令传递给燃料阀电液伺服系统模型单元；3在燃料阀电液伺服系统模型单元中根据燃料阀指令控制燃料阀的开关产生燃料。
4、量信号传递给联合循环燃机原动机模型单元；4在联合循环燃机原动机模型单元中根据燃料量信号控制联合循环燃机，改变联合循环燃机的输出速度，进而调节联合循环燃机输出功率。2根据权利要求1所述的一种基于联合循环燃机系统模型的调速方法，其特征在于，所述步骤1中的调节系统模型单元包括PID调节模块1、前馈放大器2、转速差放大器3、第一加法器、第二加法器和第三加法器，所述的电网频率偏差经过转速差放大器3放大产生一次调频功率变化需求值，再通过第一加法器与AGC初始负荷相加产生联合循环燃机实际负荷指令，该指令经过PID调节模块1和前馈放大器2的前馈和反馈无差PID控制通过第三加法器产生了燃料阀指令传递给燃料阀电液。
5、伺服系统模型单元。3根据权利要求2所述的一种基于联合循环燃机系统模型的调速方法，其特征在于，所述的燃料阀电液伺服系统模型单元包括与第三加法器连接的电液伺服执行机构模块4。4根据权利要求3所述的一种基于联合循环燃机系统模型的调速方法，其特征在于，所述的原动机模型单元包括与电液伺服执行机构模块4连接的原动机模块5，所述的原动机模型单元包括原动机模块5根据燃料量信号输出联合循环燃机的功率，并且将该功率信号反馈回第二加法器。5根据权利要求3所述的一种基于联合循环燃机系统模型的调速方法，其特征在于，所述的电液伺服执行机构模块4的传递函数为一个具有开关特性的拟合函数。6根据权利要求4所述的一种基于联合循环。
6、燃机系统模型的调速方法，其特征在于，所述的原动机模块5的传递函数为一个一阶传递函数或者由燃机和汽机的负荷模型传递函数叠加而成。权利要求书CN104102788A1/3页3一种基于联合循环燃机系统模型的调速方法技术领域0001本发明涉及一种调速方法，尤其是涉及一种基于联合循环燃机系统模型的调速方法。背景技术0002华东电网已迈入多落点直流、特高压交直流互联的新格局，受端电网特征明显，电网频率稳定问题日益突出。发电机组原动机及其调速系统是重要的涉网设备，对电力系统电网频率稳定具有显著的影响，是电网低频保护策略研究的基础，对完善电网的频率控制体系具有重要意义。0003近些年来，随着燃机数量的不断增加。
7、，其占全网装机容量的权重已不容忽视，电网精细化运行和管理对调速系统建模提出了迫切的需求。2012年颁发的国网企业标准同步发电机原动机及其调节系统参数实测与建模导则中并未给出完整的能表征国内F级联合循环燃机调速系统的标准数学模型，其中所提供的是部分单元通用模型和调速系统部分参数表，因此不能依据导则有效完成F级联合循环燃机的调速系统建模工作。国内电力系统分析综合程序PSDBPA动态仿真程序中也未明确定义燃机调速系统各单元的通用模型。因此有必要开展燃机的调速系统参数实测及建模研究，为电网稳定计算提供精确的数学模型，填补电网仿真计算中燃机调速系统模型的空白，完善上海电网计算数据基础，使电网动态仿真能够。
8、模拟电力系统的实际动态特性，对分析电力系统暂态稳定、研究电网控制策略和电网安全预警控制措施等将起到重要的作用。发明内容0004本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种控制精度高、响应速度快的基于联合循环燃机系统模型的调速方法。0005本发明的目的可以通过以下技术方案来实现0006一种基于联合循环燃机系统模型的调速方法，包括以下步骤00071建立联合循环燃机系统模型，包括调节系统模型单元、燃料阀电液伺服系统模型单元和联合循环燃机原动机模型单元；00082在调节系统模型单元中采用了与机组实际负荷控制相同的前馈和反馈无差PID控制首先将电网频率偏差产生的一次调频功率变化需求值与AGC。
9、初始负荷相加得到联合循环燃机实际负荷指令，然后将联合循环燃机实际负荷指令经过前馈和反馈无差PID控制产生的燃料阀指令传递给燃料阀电液伺服系统模型单元；00093在燃料阀电液伺服系统模型单元中根据燃料阀指令控制燃料阀的开关产生燃料量信号传递给联合循环燃机原动机模型单元；00104在联合循环燃机原动机模型单元中根据燃料量信号控制联合循环燃机，改变联合循环燃机的输出速度，进而调节联合循环燃机输出功率。0011所述步骤1中的调节系统模型单元包括PID调节模块、前馈放大器、转速差放大说明书CN104102788A2/3页4器、第一加法器、第二加法器和第三加法器，所述的电网频率偏差经过转速差放大器放大产生。
10、一次调频功率变化需求值，再通过第一加法器与AGC初始负荷相加产生联合循环燃机实际负荷指令，该指令经过PID调节模块和前馈放大器的前馈和反馈无差PID控制通过第三加法器产生了燃料阀指令传递给燃料阀电液伺服系统模型单元。0012所述的燃料阀电液伺服系统模型单元包括与第三加法器连接的电液伺服执行机构模块。0013所述的原动机模型单元包括与电液伺服执行机构模块连接的原动机模块，所述的原动机模型单元包括原动机模块根据燃料量信号输出联合循环燃机的功率，并且将该功率信号反馈回第二加法器。0014所述的电液伺服执行机构模块的传递函数为一个具有开关特性的拟合函数。0015所述的原动机模块的传递函数为一个一阶传递。
11、函数或者由燃机和汽机的负荷模型传递函数叠加而成。0016与现有技术相比，本发明具有以下优点。0017一、提出了联合循环燃机系统模型，填补电网仿真计算中燃机调速系统模型的空缺。0018二、控制精度高，在调节系统模型单元中采用了PID无差反馈控制，降低了稳态误差，提高系统精度。0019三、响应速度快，在调节系统模型单元中同时采用了前馈控制和PID无差反馈控制，使得系统的响应速度进一步提高。0020四、适用范围广，本方法不仅适用F级燃气轮机调速系统，也适用其他类似结构的燃汽轮机调速系统建模。附图说明0021图1为本发明的模型原理框图；0022图2为本发明的MATLAB模型仿真图；0023图3为本发明。
12、的负荷频率控制原理图；0024图4为一种F燃气轮机模型在5RPM扰动下仿真结果和试验数据对比图；0025图5为一种F燃气轮机模型在5RPM扰动下仿真结果和试验数据对比图。0026其中，1、转速偏差值模块，2、PID调节模块，3、前馈放大模块，4、电液伺服执行机构模块，5、原动机模块。具体实施方式0027下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。0028实施例0029如图1所示，本发明提供了一种F级燃汽轮机调速系统的控制模型，模型主要包括三个模型单元，调节系统模型单元，电液伺服系统模型单元，原动机模型单元，其频率控制原理图如图3所示，在调节系统模型单元中采用了与机组实际负荷控制相同的前馈和反。
13、馈无差PID控制首先将电网频率偏差产生的一次调频功率变化需求值与AGC初始负荷相加得到联合循环燃机实际负荷指令，然后将联合循环燃机实际负荷指令经过前馈和反馈无差说明书CN104102788A3/3页5PID控制产生的燃料阀指令传递给燃料阀电液伺服系统模型单元；在燃料阀电液伺服系统模型单元中根据燃料阀指令控制燃料阀的开关产生燃料量信号传递给联合循环燃机原动机模型单元；在联合循环燃机原动机模型单元中根据燃料量信号控制联合循环燃机，改变联合循环燃机的输出速度，进而调节联合循环燃机输出功率。0030在燃机停机状态，进行预混阀0100开关阶跃测试，根据T0、TC和KP2可建立电液伺服执行机构单元模型辨识。
14、出T0和TC参数；然后进行05和50开关幅度阶跃测试，通过对测试结果曲线拟合，辨识得到KP2。0031在燃机正常运行状态下，根据TCH可建立原动机一次传递函数单元模型机组带80额定负荷，预混阀控制放手动状态。进行5幅度阶跃开关试验，记录预混阀开度和联合循环机组实际功率变化曲线，并对结果进行拟合，辨识得到TCH。0032在燃机正常运行状态下，机组带80额定负荷，预混阀控制放自动状态。进行5RPM频率扰动试验，电网频率偏差产生的一次调频功率变化需求叠加到AGC自动发电控制负荷指令上，产生一个联合循环实际负荷，指令通过前馈反馈燃料控制系统产生燃料阀指令，根据燃料阀指令，开、关燃料控制阀预混阀增加或减。
15、少燃料量，进而改变机组出力。根据试验结果和曲线进行拟合辨识，可辨识出KP1、TI1和K2。根据上述参数，可搭建出燃机调节系统单元模型。0033如图2所示，根据上述三个单元模型用MATLAB搭建出的燃机调速系统控制模型。根据4转速不等速率，设置转速偏差放大倍数为25，转速信号延迟为002秒，死区2RPM。在模型在输入5RPM转速扰动，通过模型仿真，获取仿真曲线，与燃机实际测试曲线进行比对辨识，得到参数KP1001，KI008，K207。至此，一种F级燃机调节系统模型搭建完毕。用该模型，输入一个转速扰动2RPM进行仿真计算，得到图4和图5仿真计算曲线，与实测结果进行比对，其一致性相当好。说明书CN104102788A1/2页6图1图2图3说明书附图CN104102788A2/2页7图4图5说明书附图CN104102788A。