水电机组一次调频性能分析及试验研究

【摘要】：随着国民经济和社会的稳定快速发展,我国电网发展十分迅速。同时大电网稳定控制也越来越成为电网发展中要解决的重要问题。一次调频是保证电网稳定的重要手段之一,其特点是频率调整速度快,动作响应迅速。水力发电现已占据我国总发电量的四分之一,由于水电机组运行灵活、起停快、调节能力强等优点,更是进行一次调频的高效平台。但受水头变化和水锤效应所制约,至今仍缺乏完整统一的水电机组一次调频性能试验方法,并且缺少完善的试验设备,导致各水电机组的一次调频性能不一,甚至是不具备一次调频功能。 本文首先简要阐述了电力系统一次调频的主要作用及水电机组一次调频的特点和技术要求,总结分析了水电机组一次调频的研究及应用现状,指出了目前水电机组一次调频性能试验及其应用上存在的主要问题,并系统地阐述了水电机组一次调频的原理及其实现方法。然后针对水电机组一次调频功能优化及性能试验存在的问题,基于湖南省凤滩水力发电厂的运行特点,提出了中、大型水电机组一次调频性能试验的改进方案。以凤滩水力发电厂200MW机组为研究对象,进行了系统的水电机组一次调频性能试验；建立了水轮机组及其调速系统的完整数学模型,并以Matlab平台开发的仿真测试系统为工具,进行了系统的一次调频闭环综合性能数字仿真。基于大量较翔实的现场试验数据和数字仿真结果的综合分析,为中、大型水电机组(特别是凤滩水力发电厂)的调频调度控制总结积累了宝贵的基础数据。最后就凤滩电厂水电机组一次调频性能及其影响因数得出了针对性强并具有实际工程参考价值和指导意义的结论。 【关键词】：电力系统 一次调频 水电机组 试验 调速器 Matlab
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TV737
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-21
• 1.1 引言12-15
• 1.1.1 水力资源及水力发电的基本特点12-13
• 1.1.2 水力发电厂在电力系统中的地位和作用13
• 1.1.3 电力系统的频率特性及频率调整的意义13-15
• 1.2 一次调频的相关技术要求15-18
• 1.3 水电机组一次调频及其性能试验的研究与应用现状错误18-19
• 1.4 本文的主要目的和内容19-21
• 第2章 水电机组一次调频原理及实现方法21-30
• 2.1 发电机组一次调频原理及其作用21-22
• 2.2 发电机组二次调频原理及其作用22-23
• 2.3 发电机组一次调频功能的实现方法23-25
• 2.3.1 火电机组一次调频功能的实现23
• 2.3.2 水电机组一次调频功能的实现方法23-25
• 2.3.3 水电机组一次调频与监控系统的协调25
• 2.4 水轮机调速系统对一次调频的影响25-29
• 2.4.1 永态转差系数b_p26-27
• 2.4.2 人工频率死区E_f27
• 2.4.3 人工开度死区E_y27-28
• 2.4.4 PID调节参数28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 水电机组一次调频性能试验的内容与方法30-37
• 3.1 试验方法30-32
• 3.1.1 静态参数校验30-31
• 3.1.2 动态响应考核31-32
• 3.2 试验设备32-33
• 3.2.1 数据采集32
• 3.2.2 频率信号发生32-33
• 3.3 Matlab试验测试程序33-36
• 3.3.1 基于xPC目标的试验测试33-34
• 3.3.2 基于实时视窗目标的试验测试34
• 3.3.3 基于GUI下Activex控件的试验测试34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 凤滩水电厂200MW水电机组一次调频试验37-48
• 4.1 凤滩水电厂5号发电机组的基本性能参数37-39
• 4.2 现场试验39
• 4.3 试验数据计算分析39-47
• 4.3.1 主接调整量与功率调整量41-42
• 4.3.2 调节时间42-44
• 4.3.3 人工开度死区对调整量的影响44-46
• 4.3.4 功率反调46-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第5章 水电机组一次调频的综合性能数字仿真48-62
• 5.1 电力系统仿真基本情况及应用工具48-49
• 5.1.1 电力系统仿真简介48-49
• 5.1.2 电力系统仿真软件49
• 5.2 水轮机数学模型49-52
• 5.2.1 水轮机线性数学模型49-51
• 5.2.2 水轮机非线性数学模型51-52
• 5.3 调速系统数学模型52-54
• 5.4 一次调频开环仿真54-55
• 5.5 一次调频闭环仿真55-58
• 5.6 一次调频性能综合仿真58-61
• 5.6.1 人工开度死区对一次调频性能的影响58-60
• 5.6.2 功率反调的影响因素60-61
• 5.7 本章小结61-62
• 结论与展望62-64
• 1 论文主要成果62-63
• 2 下一步工作及展望63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67

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