汽轮机阀门流量特性对电力系统的影响及其控制策略

冯先研

（天津蓝巢电力检修有限公司,天津300380）

摘 要：随着科学技术的全面发展，汽轮机阀门流量体系也逐步得到健全。在对电力系统进行初步维护的过程中，需要采用多种不同的方式让汽轮机的运转效率得到明显的提高。本文主要针对汽轮机阀门流量特性对电力系统的影响及其控制策略进行分析，并提出了相应的优化措施。

关键词：汽轮机；阀门流量；电力系统；影响；控制策略

引言

中国电力系统在近年来由于低频振荡多次引发了电网事故。电网以及并网机组的安全稳定性会受到电力系统的低频振荡的严重影响。当电网的稳定性遭到一定程度的破坏时，人民生活水平以及国民经济都会受到严重损失。目前，还不能明确电力系统低频振荡的机理和起因。从电力系统强迫振荡理论来看，当系统持续的周期性功率扰动频率接近于系统功率振荡固有频率时，会产生大幅度的功率振荡，扰动引起的响应在与扰动变化规律相关的同时，还与电力系统本身的特性相关。因此，对汽轮机阀门流量的特性进行相应的分析相当关键。

1 汽轮机调速系统模型的构建

1.1 系统体系的构建

在进行整体的体系构建中，需要对汽轮机的参数值变化进行电力系统的仿真计算。一般情况下，在不同的仿真节点会出现不同的仿真体系控制。因此，可以根据整体的流量参数变化对电力维护系统进行流量特征的变化研究。同时，还要构建相应的流量仿真模型。并确定蒸汽流量的仿真关系。在汽轮机的流量特性曲线上，需要利用现代函数的变化进行等效阀位的控制。这样，在检修、组装及实际应用的过程中会考虑到多层面函数的变化情况，然后对分段性函数的变化数值进行组量的全面性的控制。其单机系统的功率频率设置如下所示：

从上图中我们也能十分清晰的看到，汽轮机在进行基础性的调速以后，其发电机会出现发电的情况。然后在有功功率的补偿情况下，其无功补偿的效率也会逐步的增加。从而使得电网的整体运行效率增强。

1.2 阀门流量的参数确定

  计及阀门流量特性的汽轮机及其调速系统模型是汽轮机体系的基础构建，在不考虑主蒸汽压力变化时，需要对整体的系统进行相应的调控。通常，调节系统前馈作用的结果大部分情况下为汽轮机功率设定值与一次调频功率调整值之和；其计算公式如下所示：

T为执行机构的时间常数；K为前馈作用的增益系数。我们可以根据公式对其流量进行较为精准的计算。

2 汽轮机阀门流量特性对电力系统的控制策略

在计及汽轮机阀门流量特性的前提下，对于单机无穷大系统可以利用电力系统综合分析程序进行仿真计算。在经过电力系统的初步计算后，需要对其负荷控制方式下的单机系统接线进行系统性的优化。最终使得汽轮机阀门流量更大。

“南方电网”在2008年4月21日发生了一起低频振荡事故，云南红河电厂2号机组在对汽轮机进行调阀切换时，机组运行工况没有被很好的控制住，使得汽轮机调阀发生波动，最终导致负荷波动。机组对于电网会产生一个持续的频率强迫扰动，由于该扰动频率接近于系统固有频率，最终产生电网低频振荡。

汽轮机阀门流量特性是汽轮机对于阀门开度的调节与通过阀门的蒸汽流量会呈现一定的对应关系。目前，汽轮机调速器模型不会对阀门流量特性对模型结构的影响进行考虑，因此，该模型在实际应用过程中难以解释某些条件下的汽轮机功率波动现象。例如：实际系统在已经发生功率波动时，仿真结果却显示系统能够维持稳定状态。

当汽轮机阀门还没有完全开启过关闭时，对于执行机构中的饱和环节可以忽略不计。在对汽轮机及其调速系统参数进行实际测试的过程中，汽轮机的连通管蒸汽容量并不大，对于中、低缸可以进行合缸处理。

实际上，汽轮机实际调节系统通过设置，阀门流量特性函数，可以将流量指令转换为对应的阀位指令，在汽轮机调速器模型中，可以将流量指令等同于阀位指令。由于汽轮机阀门开度与进入汽轮机的蒸汽流量呈现非线性关系。因此，在对模型中的阀门流量特性进行实际操作时，对应等效阀位与蒸汽流量间的关系。根据汽轮机厂家提供的技术参数能够确定汽轮机阀门流量特性曲线，理论上，阀门实际特性能够对应起来。这样，在多层面的电力体系构建中，可以根据电力的变化情况进行电力的整体影响控制。

3 结语

汽轮机阀门流量特性对电力系统的影响十分巨大。为了能够使得整体的电力体系得到相应的完善。需要采用多种不同的方法使得汽轮机的调速系统模型得到初步性的构建。与此同时，在确定阀门流量参数的同时，需要对汽轮机阀门流量的电力体系结构进行相应的优化。最终使得汽轮机阀门流量的稳定性得到相应的提升。

参考文献：

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