DLT1235-2013 同步發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)實(shí)測(cè)與建模導(dǎo)則

I前言 [ 12規(guī)范性引用文件 3術(shù)語(yǔ)和定義 4技術(shù)原則 45對(duì)原動(dòng)機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)供貨商的要求 56發(fā)電企業(yè)應(yīng)提供的資料和數(shù)據(jù) 57模型參數(shù)測(cè)量與辨識(shí)的基本方法 58調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型 59執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型 910原動(dòng)機(jī)模型 11試驗(yàn)項(xiàng)目及要求 12實(shí)測(cè)建模流程 13建模報(bào)告 附錄A(資料性附錄)常見(jiàn)模型 20附錄B(規(guī)范性附錄)需要收集的參數(shù) 24Ⅱ院、陜西電力科學(xué)研究院、中國(guó)南方電網(wǎng)電力科學(xué)研究院、云南電力調(diào)度控制中心、國(guó)家電網(wǎng)西北電力調(diào)控分中心、四川電力本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：晁暉、寇惠珍、李明節(jié)、周李文鋒、肖洋、夏潮、黃興、朱方、濮鈞、何鳳軍、本標(biāo)準(zhǔn)在執(zhí)行中的意見(jiàn)或建議反饋至中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化管理中心(北京市白廣路二條一1同步發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)實(shí)測(cè)與建模導(dǎo)則2階躍量stepvalue階躍試驗(yàn)中，被控量的最終穩(wěn)態(tài)值與初始值之差，如圖1中U?-U?。階躍試驗(yàn)中，從階躍信號(hào)加入開(kāi)始到被控量變化至10%階躍量所需時(shí)間，如圖1所示。階躍試驗(yàn)中，從階躍量加入開(kāi)始到被控量變化至90%階躍量所需時(shí)間，如圖1所示。階躍試驗(yàn)中，從階躍量加入開(kāi)始到被控量達(dá)到最大從起始時(shí)間開(kāi)始，到被控量與最終穩(wěn)態(tài)值之差的絕對(duì)值始終不超過(guò)5%階躍量的最短時(shí)間，如圖13振蕩次數(shù)Nnumberofoscillati在水輪機(jī)階躍試驗(yàn)中，初始功率與反調(diào)功率最大值之差，如圖2所示。在水輪機(jī)階躍試驗(yàn)中，從階躍量加入起到反調(diào)功率達(dá)到最大值所需時(shí)間，如圖2所示。汽輪機(jī)高壓缸最大出力增量Pirmaximumpower在汽輪機(jī)階躍試驗(yàn)中，功率快速變化過(guò)程達(dá)到的最大值減去初始功率的數(shù)值，如圖3所示。4在汽輪機(jī)階躍試驗(yàn)中，從階躍量加入起到功率達(dá)到高壓缸最大出力增量所需時(shí)間，如圖3所示。頻域測(cè)量法frequency-domainm4技術(shù)原則功率閉環(huán)方式、監(jiān)控閉環(huán)方式等)的頻率階躍擾動(dòng)試驗(yàn)，作為評(píng)價(jià)原動(dòng)機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型參數(shù)正確性4.1.5應(yīng)在負(fù)載試驗(yàn)中進(jìn)行原動(dòng)機(jī)的實(shí)測(cè)建模，試驗(yàn)工況應(yīng)包括50%額定負(fù)荷及以上的典型工況。在開(kāi)度閉環(huán)方式、燃?xì)廨啓C(jī)組運(yùn)行在功率開(kāi)環(huán)方式)進(jìn)行。差應(yīng)滿(mǎn)足第11章的要求。成調(diào)節(jié)系統(tǒng)驗(yàn)收后進(jìn)行，負(fù)載試驗(yàn)應(yīng)在一次4.2.3在指定的電網(wǎng)穩(wěn)定計(jì)算程序中選擇與實(shí)測(cè)模型結(jié)構(gòu)一致的常見(jiàn)模型(參見(jiàn)附錄A),經(jīng)過(guò)仿真校4.2.4原動(dòng)機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的計(jì)算模型參數(shù)應(yīng)經(jīng)過(guò)電力系統(tǒng)專(zhuān)用計(jì)算程序(如PSD-BPA、PSASP等程序)校驗(yàn)，仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果的誤差應(yīng)滿(mǎn)足第11章的要求。仿真曲線(xiàn)與實(shí)測(cè)曲線(xiàn)的對(duì)比結(jié)果，給出誤差指標(biāo)，誤差應(yīng)滿(mǎn)足第11章的要求。4.4試驗(yàn)人員和配合人員應(yīng)熟悉設(shè)備內(nèi)部原理，測(cè)試設(shè)備滿(mǎn)足計(jì)量要求，實(shí)測(cè)波形應(yīng)滿(mǎn)足后期分析處55.1調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)滿(mǎn)足GB/T14100、DL/T496、DL/T824的要求，應(yīng)提供調(diào)節(jié)系統(tǒng)及各附加環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)5.2調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)具備可供第三方進(jìn)行模型參數(shù)測(cè)試所需要的接口，可輸入模擬量信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，輸出模擬量的刷新頻率應(yīng)大于20Hz。5.3調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)置值應(yīng)以十進(jìn)制表示，時(shí)間常數(shù)以秒表示，放大倍數(shù)以標(biāo)幺值表示，并說(shuō)明標(biāo)幺值6.1受測(cè)試方應(yīng)提供原動(dòng)機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制造廠(chǎng)、型號(hào)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制方式及其控制邏輯、指令周期等數(shù)據(jù)。6.2應(yīng)提供熱力計(jì)算書(shū)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)試、驗(yàn)收或優(yōu)化試驗(yàn)報(bào)告，甩負(fù)荷試驗(yàn)報(bào)6.3應(yīng)提供執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制參數(shù)(見(jiàn)附錄B)。6.4應(yīng)提供汽輪機(jī)/水輪機(jī)/燃?xì)廨啓C(jī)的參數(shù)(見(jiàn)附錄B)。6.6應(yīng)提供火電廠(chǎng)協(xié)調(diào)控制(CCS)主邏輯、水電廠(chǎng)監(jiān)控功率閉環(huán)控制的邏輯。模型參數(shù)測(cè)量與辨識(shí)的基本方法有兩種：頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、功率、壓力等測(cè)量環(huán)節(jié)的模型見(jiàn)圖4,圖中T?為測(cè)量環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的PID環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖5,圖中K,為比例放大倍數(shù)，K?為微分放大倍數(shù)，K?為積分放大倍6KpKpxINTux/圖5PID環(huán)節(jié)模型限幅環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖6,圖中MAX為上限值，MN為下限值。圖6限幅環(huán)節(jié)模型死區(qū)環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖7,圖中DB,為正方向死區(qū)，圖7死區(qū)環(huán)節(jié)模型轉(zhuǎn)速不等率環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖8,圖中δ為轉(zhuǎn)速不等率。圖8轉(zhuǎn)速不等率環(huán)節(jié)模型純延遲環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖9,圖中T為純延遲的時(shí)間?？刂葡到y(tǒng)如包括不同控制方式或不同的控制參數(shù)切換時(shí)(如功率偏差大時(shí)切除功率閉環(huán)),應(yīng)在模調(diào)節(jié)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、功率等測(cè)量環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖10,圖中T為測(cè)量環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)。圖10測(cè)量環(huán)節(jié)模型7水輪機(jī)電氣液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的頻率測(cè)量環(huán)節(jié)包含有頻率的測(cè)量及加速度兩個(gè)環(huán)節(jié)，其模型見(jiàn)圖11,圖緩沖環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖12,圖中b,為暫態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)，為百分?jǐn)?shù)，T?為緩沖時(shí)間常數(shù)。圖12緩沖環(huán)節(jié)模型調(diào)節(jié)系統(tǒng)的并聯(lián)PID環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖13,圖中K,為比例放大倍數(shù)，K,為積分放大倍數(shù)，K。為微分INT積分INTx圖13并聯(lián)PID環(huán)節(jié)模型圖14死區(qū)環(huán)節(jié)模型限幅環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖15,圖中MAX為上限值，MIN為下限值。圖15限幅環(huán)節(jié)模型永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)模型見(jiàn)圖16,在開(kāi)度模式下為頻率與接力器行程的相對(duì)關(guān)系，用b,表示；在功率模式下為頻率與功率的相對(duì)關(guān)系，用e,表示。8純延遲環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖17,圖中T為純延遲的時(shí)間。圖17純延遲環(huán)節(jié)模型調(diào)節(jié)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、功率等測(cè)量環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖18,圖中T為測(cè)量環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)。圖18測(cè)量環(huán)節(jié)模型調(diào)節(jié)系統(tǒng)的PID環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖19,圖中K,為比例放大倍數(shù)，K?為微分放大倍數(shù)，K?為積分放大圖19PID環(huán)節(jié)模型死區(qū)環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖20,圖中DB,為正方向死區(qū)，DB?為負(fù)方向死區(qū)。限幅環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖21,圖中MAX為上限值，MN為下限值。圖21限幅環(huán)節(jié)模型9轉(zhuǎn)速不等率環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖22,圖中δ為轉(zhuǎn)速不等率。圖22轉(zhuǎn)速不等率環(huán)節(jié)模型純延遲環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖23,圖中T純延遲環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖23,圖中T為純延遲的時(shí)間。圖23純延遲環(huán)節(jié)模型汽輪機(jī)組的出力在30%額定負(fù)荷以上時(shí)，中調(diào)門(mén)保持全開(kāi)，建模中可忽略中相關(guān)的電液轉(zhuǎn)換、油動(dòng)機(jī)等環(huán)節(jié)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)高調(diào)門(mén))。實(shí)際設(shè)備有四個(gè)或者六個(gè)高調(diào)門(mén)，可用一個(gè)高調(diào)開(kāi)度反饋環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖24,圖中T為測(cè)量時(shí)間常數(shù)。K,K,號(hào)NT圖25PID環(huán)節(jié)模型油動(dòng)機(jī)環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖26,圖中T.為關(guān)閉時(shí)間常數(shù)，T為開(kāi)啟時(shí)間常數(shù)，單位為秒。當(dāng)油動(dòng)機(jī)開(kāi)啟圖26油動(dòng)機(jī)環(huán)節(jié)模型純延遲環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖27,圖中T為純延遲的時(shí)間。圖28執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作速度限幅環(huán)節(jié)模型圖30開(kāi)度反饋環(huán)節(jié)模型-上-上隨動(dòng)系統(tǒng)副環(huán)PID環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖32,圖中K,為比例放大倍數(shù)，K。為微分放大倍數(shù)，K,為積分放積分圖32隨動(dòng)系統(tǒng)副環(huán)PID環(huán)節(jié)模型主接力器環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖33,圖中wax為接力器最快開(kāi)啟速度，Vwnw為接力器最快關(guān)閉速度，YmxMM圖33主接力器環(huán)節(jié)模型死區(qū)環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖34,圖中DB,為正方向死區(qū)，DB?為負(fù)方向死區(qū)。圖34死區(qū)環(huán)節(jié)模型純延遲環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖35,圖中T為純延遲的時(shí)間。圖35純延遲環(huán)節(jié)模型導(dǎo)葉開(kāi)度—流量修正環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖36,模型中不考慮空載開(kāi)度，采用三段或多段分段線(xiàn)性環(huán)節(jié)模型。導(dǎo)葉開(kāi)度、流量都是標(biāo)幺值，實(shí)測(cè)時(shí)可采用功率近似表示流量。圖36導(dǎo)葉開(kāi)度一流量修正環(huán)節(jié)模型9.3燃?xì)廨啓C(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型燃?xì)廨啓C(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為燃料流量調(diào)節(jié)閥。氣體燃料機(jī)組一般采用壓力調(diào)節(jié)閥和流量調(diào)節(jié)閥串聯(lián)調(diào)節(jié)，液體燃料機(jī)組一般采用流量調(diào)節(jié)閥。9.3.1燃料壓力控制閥環(huán)節(jié)模型圖37燃料壓力控制閥環(huán)節(jié)模型9.3.2燃料流量控制閥環(huán)節(jié)模型圖38燃料流量控制閥環(huán)節(jié)模型9.3.3純延遲環(huán)節(jié)模型純延遲環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖39,圖中T為純延遲時(shí)間。圖39純延遲環(huán)節(jié)模型10原動(dòng)機(jī)模型10.1汽輪機(jī)模型10.1.1高壓缸前汽室容積環(huán)節(jié)模型圖40高壓缸前汽室容積環(huán)節(jié)模型10.1.2高壓缸做功環(huán)節(jié)模型圖41高壓缸做功環(huán)節(jié)模型10.1.3高壓缸功率自然過(guò)調(diào)系數(shù)環(huán)節(jié)模型汽輪機(jī)高壓缸在動(dòng)態(tài)過(guò)程中出力的比例系數(shù)將大于穩(wěn)態(tài)時(shí)的比例系數(shù)，模型中采用高壓缸功率自然過(guò)調(diào)系數(shù)描述此現(xiàn)象。如圖42所示的系數(shù)λ,位于高壓缸和中壓缸之間，可根據(jù)高壓缸引起的功率變化與汽輪機(jī)總體功率變化之比計(jì)算得到。FmFpFλ圖42高壓缸功率自然過(guò)調(diào)系數(shù)環(huán)節(jié)模型再熱器容積環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖43,圖中T.?為容積時(shí)間常數(shù)。圖43再熱器容積環(huán)節(jié)模型中壓缸做功環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖44,圖中F為中壓缸功率比例系數(shù)。圖44中壓缸做功環(huán)節(jié)模型低壓連通管容積環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖45,圖中T。為低壓連通管汽室容積時(shí)間常數(shù)。圖45低壓連通管容積環(huán)節(jié)模型低壓缸做功環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖46,圖中F,為低壓缸功率比例系數(shù)的標(biāo)幺值。圖46低壓缸做功環(huán)節(jié)模型10.2鍋爐模型鍋爐整體模型見(jiàn)圖47。圖47鍋爐整體模型理過(guò)程，模型見(jiàn)圖48。圖中Tn為燃燒響應(yīng)時(shí)間常數(shù)，TFun為燃燒滯后時(shí)間常數(shù)。圖48燃料滯后環(huán)節(jié)模型水冷壁環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖49,圖中Tw為熱量吸收時(shí)間常數(shù)。汽包容積環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖50,圖中7,為汽包容積時(shí)間常數(shù)。 圖50汽包容積環(huán)節(jié)模型過(guò)熱器容積環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖51,圖中Cg為過(guò)熱器容積時(shí)間常數(shù)。圖51過(guò)熱器容積環(huán)節(jié)模型過(guò)熱器及主汽管道流量系數(shù)模型見(jiàn)圖52,圖中K為管道流量系數(shù)。圖52過(guò)熱器及主汽管道流量系數(shù)模型水輪機(jī)具有復(fù)雜的非線(xiàn)性特性，計(jì)及引水系統(tǒng)剛性水擊的簡(jiǎn)化模型見(jiàn)圖53,圖中Tw為水流慣性時(shí)燃料系統(tǒng)容積環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖54,圖中T為燃料充氣時(shí)間常數(shù)。壓氣機(jī)環(huán)節(jié)模型見(jiàn)圖55,圖中T.。為壓氣機(jī)時(shí)間常數(shù)。e)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)度大階躍試驗(yàn)，階躍量應(yīng)大于30%。f)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)度小階躍試驗(yàn)，階躍量宜為5%。誤差應(yīng)滿(mǎn)足表1的要求。品質(zhì)參數(shù)誤差允許值(實(shí)測(cè)值與仿真值之差)a)閥控方式下總閥位指令階躍試驗(yàn)，引起不小于3%的功率變化。真機(jī)組電功率與實(shí)測(cè)電功率的誤差應(yīng)滿(mǎn)足表2的要求。品質(zhì)參數(shù)誤差允許值(實(shí)測(cè)值與仿真值之差)±10%的功率階躍量的誤差應(yīng)滿(mǎn)足表3的要求。品質(zhì)參數(shù)誤差允許值(實(shí)測(cè)值與仿真值之差)±30%的功率階躍量b)調(diào)節(jié)模式或控制方式的檢查和切換試驗(yàn)，在試驗(yàn)中應(yīng)核實(shí)調(diào)節(jié)工況和調(diào)節(jié)模式及調(diào)節(jié)參數(shù)的轉(zhuǎn)e)PID空載運(yùn)行、并網(wǎng)帶負(fù)荷運(yùn)行工況下頻率、開(kāi)度、功率閉環(huán)控制參數(shù)的校驗(yàn)。h)接力器反應(yīng)時(shí)間常數(shù)T,測(cè)定試驗(yàn)。i)轉(zhuǎn)槳式機(jī)組不同水頭輪葉隨動(dòng)系統(tǒng)放大系數(shù)及時(shí)間常數(shù)的測(cè)試。j)轉(zhuǎn)槳式機(jī)組不同水頭下協(xié)聯(lián)關(guān)系測(cè)試。誤差應(yīng)滿(mǎn)足表4的要求。表4水輪機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)試驗(yàn)仿真與實(shí)測(cè)的誤差允許值品質(zhì)參數(shù)誤差允許值(實(shí)測(cè)值與仿真值之差)'4差標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿(mǎn)足表5的要求。品質(zhì)參數(shù)誤差允許值(實(shí)測(cè)值與仿真值之差)±10%的功率階躍最e)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)度小階躍試驗(yàn)，階躍量可為10%。誤差應(yīng)滿(mǎn)足表6的要求。品質(zhì)參數(shù)誤差允許值(實(shí)測(cè)值與仿真值之差)tb)功率閉環(huán)方式下的頻率階躍擾動(dòng)試驗(yàn)，擾動(dòng)量不差標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿(mǎn)足表7的要求。品質(zhì)參數(shù)誤差允許值(實(shí)測(cè)值與仿真值之差)ta)頻率信號(hào)發(fā)生器不準(zhǔn)確度不大于0.002Hz,分辨率不大于b)頻率測(cè)量不準(zhǔn)確度不大于0.002Hz,分辨率不大于0.001Hz,采樣周期不大于0.01s。c)位移傳感器精度為0.2級(jí)。d)壓力變送器精度為0.5級(jí)。e)錄波器的采樣頻率不小于1kHz。f)其他測(cè)量設(shè)備的精度不低于0.5級(jí)。b)根據(jù)資料確定現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)項(xiàng)目，編寫(xiě)試驗(yàn)方案并上報(bào)相應(yīng)調(diào)度機(jī)構(gòu)。a)試驗(yàn)前根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，落實(shí)試驗(yàn)方案(明確試驗(yàn)條件、步驟、方法、安全技術(shù)措施、組織機(jī)構(gòu)b)測(cè)試設(shè)備滿(mǎn)足計(jì)量要求。實(shí)測(cè)波形應(yīng)滿(mǎn)足后期分析處理。d)試驗(yàn)工況應(yīng)包括80%額定負(fù)荷及以上的典型工況，水輪機(jī)的試驗(yàn)應(yīng)避開(kāi)機(jī)組振動(dòng)區(qū)進(jìn)行。b)測(cè)量、控制、限制部分和實(shí)測(cè)模型一致，或者可通過(guò)等值變換獲得穩(wěn)定計(jì)算用環(huán)節(jié)模型。計(jì)算程序允許的最小值，超前滯后環(huán)節(jié)應(yīng)設(shè)置超前a)根據(jù)第13章內(nèi)容規(guī)定編寫(xiě)報(bào)告。1)包括與數(shù)學(xué)模型有關(guān)的設(shè)定值、反饋量、限制功能和限制值。 ±Q±Qλ1 考慮開(kāi)度影響的混流式水輪機(jī)模型見(jiàn)圖A.4。A?A?Nyh9k為修正系數(shù)，可取1,當(dāng)主接力器行程與機(jī)組有功功率穩(wěn)態(tài)值存在較大的非線(xiàn)性時(shí)，k取0.8～1.2,各量均為標(biāo)幺值；q—流量；h—水頭；G(s)一有壓過(guò)水系統(tǒng)水擊模型