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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

作　者: 田新首
导　师: 韩忠旭；李芳
学　校: 中国电力科学研究院
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 火电单元机组 动力系统 非线性 增量式函数观测器 控制系统 稳定性
分类号: TM712
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 课题研究的背景与意义  9-10
  1.2 国内外研究的水平与现状  10-14
  1.3 本文的主要工作与内容安排  14-16
第二章 火电单元机组非线性数学模型  16-34
  2.1 引言  16
  2.2 两类火电单元机组的数学模型  16-18
    2.2.1 使用系统辨识方法建立的数学模型  16-17
    2.2.2 使用机理建模方法建立的数学模型  17-18
  2.3 火电单元机组非线性数学模型的建立及模型分析  18-26
    2.3.1 一种实用火电单元机组的非线性数学模型的建立  18-23
    2.3.2 模型分析  23-26
  2.4 考虑回热系统的火电单元机组非线性数学模型  26-33
    2.4.1 考虑回热影响时的火电单元机组模型  26-30
    2.4.2 仿真实验  30-33
  2.5 小结  33-34
第三章 考虑增量式函数观测器的协调控制系统模型  34-42
  3.1 引言  34
  3.2 增量式函数观测器的数学模型  34-38
    3.2.1 增量式观测器的定义  35-37
    3.2.2 增量式函数观测器的设计与物理意义  37-38
  3.3 协调控制系统的数学模型  38-41
  3.4 小结  41-42
第四章 火电单元机组动力系统仿真研究  42-60
  4.1 引言  42
  4.2 火电单元机组动力系统仿真模型  42-45
    4.2.1 火电单元机组动力系统仿真模型的结构  42-44
    4.2.2 火电单元机组动力系统仿真模型在综合程序中的实现  44-45
  4.3 中长期过程模型仿真  45-50
  4.4 机电暂态过程模型仿真  50-54
    4.4.1 三相短路接地瞬时故障仿真分析  51-53
    4.4.2 三相短路接地永久性故障仿真分析  53-54
  4.5 某区域电网仿真分析  54-59
  4.6 小结  59-60
第五章 考虑发电厂详细控制过程的电力系统全过程动态仿真的设计概念  60-68
  5.1 引言  60
  5.2 数字仿真中的时间定义  60-62
  5.3 实时仿真系统的时间管理  62-64
  5.4 仿真子系统之间的信息交换  64
  5.5 电力系统全过程动态仿真的组态结构  64-67
  5.6 小结  67-68
第六章 结论与展望  68-70
  6.1 结论  68-69
  6.2 展望  69-70
参考文献  70-75
致谢  75-76
攻读硕士学位期间发表的学术论文  76-77
获奖情况  77

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 理论与分析 > 电力系统稳定
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