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梯级引水式电站机组控制系统优化研究

张江滨  
【摘要】:水力资源是可再生的绿色能源,合理高效地利用水能发电,并将稳定可靠的电能输送给用户是电力建设发展中长期艰巨的任务。水电能源不仅能为电力系统提供大量的电能,而且对于优化电网电源结构,保证电力系统的安全稳定运行、提高供电质量起着十分重要作用。 功能完善的水电站自动发电控制(AGC),能够最大限度地发挥水电机组在电力系统中的作用,提高在电力市场条件下水电站竞争力及经济效益。水轮机控制系统是水电站AGC的执行机构,直接关系到水电站AGC各项任务能否顺利实现的关键。论文针对梯级引水式电站机组控制系统提出完善措施,以解决生产实际中存在的问题。 首先介绍了动态规划原理在梯级水电站经济运行中应用,明确水电站AGC各项任务及其与水轮机控制系统关系;根据广义大系统分散控制理论和系统可靠性理论,提出机组分散协调控制结构与水电站计算机监控系统分层控制结构、以及水轮机调速器功能叠加系统结构。 其次应用现代状态反馈控制理论,结合水轮机转速恒值调节要求,得出二次型最优控制调节参数,其控制效果明显优于常规PID推荐参数;并且按照非线性控制理论与方法对机组甩负荷过程进行非线性控制,即在软反馈中增加限幅环节,能够使接力器开度脱离关闭曲线点延后以及开启动作速度加快,从而使机组转速能快速回落而同时又不产生过大的超调,大大改善了甩负荷调节品质;在总结开环开机与闭环开机优点的基础上,提出“开环+闭环”新的开机规律,很好地解决了开机过程中的快速性与平稳性之间的矛盾,缩短了开机时间。 最后用变结构控制理论方法,对水轮机开度调节、发电机功率调节、电站前池水位调节、以及机组的转速(频率)调节之间的无扰动切换问题进行了深入研究。以开度调节为基础,采用增量调节方式实现功率调节与水位调节,能够较好地解决各种调节模式的无扰动切换。 通过计算机仿真和电站实际应用结果表明,功能叠加式调速器具有很高的可靠性和抗干扰能力,其控制策略先进,转速调节动态品质好,响应负荷调整速度快。而且


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