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火电机组动力系统建模及在电网稳定性分析中的应用

田新首  
【摘要】:电力系统中火电一直占据着电力供应的主要地位,对其运行特性的仿真研究是电网仿真分析的重要内容之一。然而现有系统仿真软件关注的焦点通常是暂态过程,一般并不具有较完备的汽轮机、锅炉及其控制系统仿真模型部分。但随着互联电网规模的扩大,各种新型动态元件联入电网,电力系统稳定问题变得日趋复杂,跨大区互联电网的稳定破坏更多的是呈现出中长期的动态失稳过程,此时慢动态的存在是导致系统发生中长期失稳的重要原因。针对上述问题,本文主要做了如下方面的研究工作: 首先,本文建立了火电单元机组的数学模型。火电单元机组通常是具有非线性、参数慢时变、以及迟滞与大惯性并存的多变量系统,为了描述火电单元机组变工况运行中的动态特性,在机理模型的基础上,结合系统辨识的方法,参照采集的某超临界机组的主要过程参数,建立了一种火电单元机组非线性数学模型,并由数学分析方法验证了模型的合理性。根据当代大型火力发电机组的特点,建立了考虑回热系统的火电单元机组数学模型,并通过仿真分析比较了单元机组考虑回热系统与不考虑回热系统两种状况下的动态特性。根据火电单元机组的特点,设计了基于增量式观测器的协调控制系统,该控制系统可以保证整个被控对象的渐近稳定,并可实现控制系统的汽门开度调节与燃煤量变化的解耦控制。 其次,在机电暂态过程与中长期动态仿真过程中验证了本文建立的火电单元机组动力系统的数学模型的正确性与合理性,仿真结论表明本文所建立的模型能比较完整的反映火电单元机组的动态特性。本文还将该火电单元机组动力系统模型应用到某实际区域电网进行仿真研究与分析。 最后,现代的电力系统稳定问题越来越复杂,电力系统仿真已很难按照严格的电磁暂态仿真、机电暂态仿真等来区分,更多的是一种相关联的过程,本文根据该特点提出了时空并行全过程动态仿真的组态结构与信息流。


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