哈尔滨汽轮机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150046
摘要：汽轮机模型参数的测量及其调节系统是电力系统建模的重要组成部分，仿真检查是保证模型参数正确性的关键。针对汽轮机及其控制系统仿真模型参数的检测问题和难点，研究了其解决方案，并根据汽轮机的解决方案和控制系统参数的仿真检测软件开发了一种模型。
关键词：汽轮机；调节系统；电力系统建模；仿真校核；软件
1前言
电力系统的稳定性分析是电网规划和研究的重要手段，其精度取决于电网基础数据的真实可靠性。电网的“四个参数测试”正是获取原始动机及其调节系统、发电机、励磁系统和负荷模型的方法。原动机及其控制系统的参数测量的一个重要组成部分，汽轮机及其控制系统的参数测试的目的是建立和规范电力系统，网格单位参与电网的数学模型主要频率控制，中期和长期稳定的电力系统仿真分析提供可靠的数据。在使用模型参数之前，应该对参数进行模拟，以验证参数的准确性。对同步发电机的原始动力参数和调节系统参数进行了测量和建模。（Q/GDW748-2012，以下简称“指南”）规定了在验证过程中模拟和实际测量的偏差允许值。
2汽轮机及其调节系统模型仿真校核的内容
该导则要求汽轮机的检查和其调节系统模型包括执行机构仿真检查和负载情况的核心。其中，执行机构的仿真检查包括：在执行机构的大阶跃扰动下的仿真检查和小阶跃扰动下的仿真检查。在负载条件下，单元的整体检查将分别在开环和闭环模式下进行。图1是一个典型的执行机制模型，它实际上是一个简化的模型。一般来说，大型汽轮机具有多个执行机构，可以在“单阀”或“顺序阀”模式下工作，并将模型更换为单驱动器多个执行机构，以及与阀门位置等效的交通指令，以实现简化模型。
在图1中，s是拉普拉斯算子；KP是电液转换器的比例放大系数；KI是电液转换器的积分系数；INTMAX/INTMIN是其整体输出的上限/下限；KD是电液转换器的微分系数；执行结构的最大打开速度如下所示。VELclose是它的最大关闭速度；打开时间常数；TC是闭合时间常数；PMAX是原始动机的最大力量；PMIN是原动机的最小功率；PCV是执行器模型的阀门位置指令；PGV是致动器模型的开启。本指南中实施机构步骤扰动的仿真检查内容是确定图1中涡轮和调节系统模型的参数。电力系统专用计算软件仿真；与仿真结果和实测结果的误差相比，当误差满足指导要求时，可以认为这组致动器模型参数可以反映实际物体的动作特征。为了模拟检测方便，一般采用步进响应的方法进行实验。在机组连接到网络并满足一定负荷要求的条件下，进行负荷工况下单元的实际测试。图2为涡轮整体框图及其调节系统模型。开环系统与闭环系统的区别在于，在开环模式下不应考虑涡轮调节系统，此时总阀位指令阶跃变化；和闭环模式人为改变的基本频率增加，频率干扰功率变换单元目标的力量，调整电力系统是目标的偏差和实际功率调整阀位指挥和控制蒸汽进入汽轮机的流动。
3汽轮机调节系统模型仿真难点及处理方法
3.1开环方式下汽轮机调节系统模型总阀位指令的生成方法
在开环模式下，仿真模型的整体检查需要配置模型的总阀位指令。但是，该模型的总阀位指令与实际的总阀位指令相同，不能保证适用于任何情况。这是因为不同于理想化的模型，实际单元的总阀位指令和功率具有非线性关系。因此，该模型的总阀位指令应根据实际总阀位指令对功率的影响进行修正。模型总阀位命令固定的想法：假设蒸汽温度，汽轮机排气温度、汽轮机低压缸抽汽流量和其他因素影响涡轮功率稳定，单位功率只与主蒸汽压力和阀位，单位的实际总阀位指示通过调整开放设置音调控制汽轮机汽流，和汽轮机的蒸汽流量扩大机械功率，功率输出机械功率发电机转换成积极的电网；根据实际单位能量转换过程的逆向推理，测量有功功率利用已知进入汽轮机蒸汽流量，然后根据蒸汽流模型总阀位命令，所以它可以反映实际的总阀位指示对功率的影响。
3.2开环方式下主蒸汽压力对汽轮机功率响应的影响
这是因为火电机组的锅炉具有大惯性延时的特点在实验的过程中，由于突然变化到汽轮机蒸汽流量，不能产生足够的蒸汽锅炉，锅炉和汽轮机主蒸汽压力降和失衡，导致发电机输出减少。因此，在开环下的模型模拟应该考虑主蒸汽压力。主蒸汽压力模型比较复杂，有6个参数需要确定（TFUEL，TFL等），需要通过实际测量或其他方法得到。然而，主蒸汽压力模型的建立不仅增加了仿真检查的工作量，而且使其更加困难。一旦主蒸汽压力模型不能反映实际主蒸汽压力变化特征，将对模拟的最终结果产生负面影响。该指南要求对汽轮机及其调节系统（调节系统、执行机构、涡轮机构）的各个环节进行建模、测试和识别。这样做的好处是消除了每个环节的影响，得到了精确的参数，建立了准确的模型。本文继承了这个想法，在开环模式下模型模拟检查不建立模型的主蒸汽压力，但将测量主蒸汽压力作为输入的测试过程模型的主蒸汽压力，以避免主蒸汽压力模型不能反映真正的检查错误造成的主蒸汽压力特征。
4基于Simulink与PSASP的单机无穷大系统的建模
汽轮机调节模型是电力系统稳定性分析数据的基础，为了保证电力系统分析的准确性，需要对涡轮调节模型进行仿真，以保证模型的质量。DL/t1235-2013《同步发电机原动机及其控制系统参数的测量和建模指南规定的汽轮机调节系统的总体模型检查的权力应保证指定的模拟和测量能力满足要求，但汽轮机调节系统是电力系统的一部分，汽轮机调节系统模型建立是无法实现模拟检查，因此还需要建立一个完整的电力系统模型的仿真。基于Simulink和PSASP，在PSASP中除了汽轮机调节系统外，还建立了一个真实完整的电力系统模型；（2）在PSASP中设置仿真条件，改变机械功率步，从而获得相应的电磁功率；（3）根据机械功率/电磁功率变化关系曲线，提取线性化的低阶传递函数模型，代表发电机、电网等电力系统模型；（4）最后，在Simulink中，用这种低阶模型替换复杂的高阶模型，建立完整的电力系统模型。
5结束语
汽轮机基于Matlab/Simulink平台，通过调节系统参数，在现场测试原始数据文件的基础上，对汽轮机调节系统参数的通用格式进行分析，并对原始数据预处理、去噪和毛的分布进行自动分析和分配。实际单元参数辨识和仿真测试结果表明，该软件能满足功能上的指导方针的要求，和参数识别结果准确，精度高的仿真验证，基于指导汽轮机调节系统的参数测量，识别和模拟验证测试提供了一个良好的平台。
参考文献：
[1]盛锴，朱晓星，倪宏伟，刘复平.汽轮机调节系统模型仿真校核技术[J].中国电力，2013，46（12）：52-58.