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单元机组协调控制系统建模与优化及其对电网稳定性的影响

作　者: 朱泽磊
导　师: 韩忠旭；黄焕袍
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: 控制系统非线性增量式函数观测器广义智能控制自定义建模低频振荡
分类号: TM621.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

电力系统已进入大机组大电网时代,对机组控制和机网协调的要求越来越高。现代火力发电机组,特别是大容量、高参数机组,其复杂程度越来越高,AGC在应用过程中遇到的难点问题,是大容量单元制火力发电机组存在着较大的滞后和惯性,因此负荷响应速率受到限制。建立机组准确的数学模型,有效的克服机组迟滞和大惯性,能提升电站控制系统的控制品质。本文将双线性拟合应用到单元机组协调控制系统中。将复杂二元函数拟合为双线性结构,更加准确的描述变量间的强耦合关系。通过将回热系统纳入到机组热平衡所进行的数学分析,在汽包炉单元机组全局热平衡的物理概念下,研究并给出一种新型的考虑回热影响的汽包炉单元机组实用仿真数学模型。并融合多种控制理念,研究并设计了一种广义智能控制系统,采用状态空间法统一描述闭环控制系统,由数学分析给出了系统稳定的充分条件及其稳定性证明。借助机炉协调受控对象数学模型,提出模拟柔性模糊预给煤控制的概念,并对算法通过仿真和在实际机组中的实验加以验证。该算法实现过程简捷,可直接在计算机控制系统中运用各种现有的算法实现,不依赖于专有的模糊控制算法模块,有利于工程应用。应用该算法可以克服锅炉的大迟滞和大惯性,能够有效地提高协调控制系统响应AGC负荷指令的速率。在非线性单元机组数学模型的基础之上,结合双线性拟合等数学方法及模拟柔性模糊控制等各种智能控制的概念方法,对电站控制系统进行优化改进,提高其控制品质,进而研究了大机组的建模控制特性以及其对现代电网的影响.为研究发电机组在电力系统中长期动态仿真的特性,本文给出了用于电力系统中长期动态仿真的广义调速器模型,分析研究了应用广义调速器模型的电力系统中长期动态响应特性。通过自定义建模的方法,将单元机组数学模型及其相应的控制系统纳入到仿真环境中,从一次调频、机炉协调和功频调速等控制机理方面进行仿真研究,研究防止和抑制电力系统低频振荡的方法与措施。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-14
  1.1 引言  8
  1.2 自动控制理论的发展  8-11
  1.3 协调控制系统的发展  11-13
  1.4 本论文的主要工作  13-14
第二章单元机组非线性数学模型的建立  14-26
  2.1 引言  14
  2.2 机炉协调多变量受控系统数学模型回顾  14-23
    2.2.1 用非线性微分方程表示的数学模型  14-15
    2.2.2 采用系统辨识方法并用传递函数表示的数学模型  15-16
    2.2.3 采用机理建模方法建立的线性增量形数学模型  16-17
    2.2.4 非线性动态仿真数学模型  17-18
    2.2.5 单元机组非线性数学模型的推导及其与线性增量形数学模型的关系  18-23
  2.3 实际应用所用的非线性数学模型  23-25
  2.4 小结  25-26
第三章应用双线性拟合和考虑回热系统的单元机组非线性数学模型  26-36
  3.1 引言  26-27
  3.2 双线性拟合在单元机组非线性数学模型中的应用  27-30
    3.2.1 阀门开度和机前压力的拟合  27-28
    3.2.2 应用双线性拟合的单元机组非线性数学模型  28-30
  3.3 考虑回热影响的单元机组数学模型  30-35
    3.3.1 计及回热影响的汽包炉单元机组协调受控对象的数学模型  31-33
    3.3.2 考虑回热单元机组数学模型仿真试验  33-35
  3.4 小结  35-36
第四章增量式函数观测器和模拟柔性模糊控制的提出  36-50
  4.1 引言  36
  4.2 增量式函数观测器的问题描述  36-38
  4.3 增量式函数观测器的数学定义  38
  4.4 增量式观测器应用效果及相关概念的工程物理意义  38-40
  4.5 模拟柔性模糊控制的概念  40-41
  4.6 机炉协调模拟柔性模糊预给煤控制算法  41-45
  4.7 结合增量式函数观测器和模拟柔性模糊控制的锅炉前馈控制器  45-47
  4.8 仿真试验  47-48
  4.9 小结  48-50
第五章广义智能型协调控制系统  50-67
  5.1 引言  50
  5.2 广义智能控制系统的设计与数学描述  50-58
  5.3 广义智能控制系统的稳定性分析  58-64
  5.4 广义智能控制系统的的应用  64-66
  5.5 小结  66-67
第六章电站控制系统与电力系统稳定性问题  67-78
  6.1 引言  67-68
  6.2 自定义建模方法  68
  6.3 广义调速器概念和应用  68-72
    6.3.1 广义调速器的数学模型  69-70
    6.3.2 广义调速器的数学模型仿真试验  70-72
  6.4 一次调频与单元机组控制系统的连接  72-75
    6.4.1 DEH系统的调频方案  72-73
    6.4.2 CCS系统的调频方案  73-75
  6.5 电力系统低频振荡仿真试验  75-77
  6.6 小结  77-78
第七章结论与展望  78-81
  7.1 结论  78-79
  7.2 展望  79-81
    7.2.1 非线性技术在单元机组控制系统中的应用  79-80
    7.2.2 各种智能控制系统的广泛应用  80-81
参考文献  81-87
致谢  87-88
攻读硕士学位期间发表的学术论文  88

单元机组协调控制系统建模与优化及其对电网稳定性的影响

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