[发明专利]一种水轮机导叶开度对机组功率传递系数在线测试方法

说明书

一种水轮机导叶开度对机组功率传递系数在线测试方法，对并网运行在开度闭环控制模式下的水轮发电机组，判断机组处于非振动区、非变负荷工况运行。在当前水头下测量并记录一次调频动作过程中的过程变量信号。计算当前水头下的，机组导叶开度对功率传递系数，导叶开度指令对功率传递系数。计算并优化系数的原始值的置信度。得到被测机组当前水头下该工况点的导叶开度和机组功率的传递系数的辨识数据组。判断一次调频动作的频繁程度，调整计算样本的数量。提高导叶开度与有功功率间修正系数α，通过α可在线修正导叶开度指令，最终得到机组在不同水头下全负荷工况的修正系数数组。通过本方法可获得全工况下机组导叶开度和有功功率间的传递规律。

技术领域

本发明属于水电厂运行技术领域，具体涉及一种水轮机导叶开度对机组功率传递系数在线测试方法。

背景技术

并网运行的水轮发电机组按照要求通常均工作在开度闭环控制模式下，其一次调频控制方式也是以开度作为响应目标。由于机组一次调频的控制目标是导叶开度，而导叶开度和机组功率之间实际为开环控制。所以受机组净水头，调压井水位，和机组功率的非线性影响，水轮机一次调频的实发功率经常因为不满足规范要求而被考核。这也是造成一些水库水位变幅较大的电站，存在某一季节做完试验调节指标满足要求，但在其他季节运行中出现一次调频的调频功率幅度不满足要求的主要原因。

按规范要求并网运行的水轮发电机组应投入一次调频运行。一次调频功能可在外界负荷发生变化时依据系统频率偏差自动控制机组增减有功功率,是电网保持有功功率平衡和系统频率的稳定重要功能。

对于水电机组一次调频的一般性指标要求包括：(1)一次调频的人工死区；(2)一次调频的调差率或永态转差系数；(3)一次调频的调频功率限幅；(4)一次调频的响应速率；(5)一次调频的稳定时间。其中对调差率和永态转差系数的要求为，一次调频的调差率不大于3％或永态转差系数不大于4％。对一次调频的限幅要求为，水电机组增负荷方向的调频负荷变化幅度应不小于额定负荷的10％，减负荷方向的调频负荷变化幅度原则上不进行限制。

由《同步发电机原动机及其调节系统参数实测与建模导则》DL/T1235提供的水轮发电机组模型，由稳态终值定理分析可知。采用开度控制模式的水轮发电机组，其功率调节稳态值与电网频率变化量之间的关系可表示为：

所以开度模式下，调频功率调节稳态值与电网频率之间受机组开度对力矩传递系数ey影响。ey主要影响一次调频调节过程的稳态终值，且该系数随机组水头越高数值越大。

虽然水轮机力矩对导叶开度的传递系数ey可较好地反映不同运行工况下水轮机一次调频的响应特性，但由于水力矩不便于测量，想利用ey直接修正一次调频控制较难实现。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种水轮机导叶开度对机组功率传递系数在线测试方法，本方法可解决目前开度模式下受水头变化，调压室水位波动等因素造成机组功率调节和一次调频积分电量不足的问题，增强了机组的一次调频能力。通过多个工况点自动计算，可获得全工况下机组导叶开度和有功功率间的传递规律。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种水轮机导叶开度对机组功率传递系数在线测试方法，包括以下步骤；

(1)对并网运行在开度闭环控制模式下的水轮发电机组，自动判断机组处于非振动区、非变负荷工况运行；

(2)在当前水头下，自动按照功率变化规律，测量并记录一次调频动作过程中的频率偏差△f，导叶指令Yref，导叶开度Y，有功功率P等过程变量信号，将该组数据记为当前水头下的工况点T1N1；

(3)计算T1水头下，机组导叶开度Y对功率传递系数A1，导叶开度Y指令对功率传递系数A2；

(4)自动计算并优化导叶开度和机组功率的传递系数A的原始值的置信度；