[发明专利]基于非线性阻尼的汽轮发电机模型建立方法

说明书

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，特别涉及一种基于非线性阻尼的汽轮发电机模型建立方法。

背景技术

近年来，一些新建的大型煤电基地多采用远距离、高固定串补输电模式,在这种模式下，串补电容会带来多模式次同步谐振（multimode SSR-Subsynchronous Resonance）问题，对发电机轴系和电力系统的稳定运行有较大影响，与汽轮发电机组质块-弹簧模型中机械阻尼的取值相关。

机械阻尼体现了机组轴系扭振固有的阻尼能力，是对次同步谐振风险分析的重要参数，其值的大小将直接影响SSR发散或收敛。由于轴系的阻尼特性太复杂，目前阻尼系数一般以一个简单的线性函数表示，例如阻尼与发电机有功出力成线性关系的线性函数。

阻尼系数的简单线性函数存在如下问题。

（1）该方式所获得的阻尼系数仅表现为随机组出力的增加而增加，不能给出例如与轴系扭振值等参数之间的关系。

（2）该方式所获得的阻尼系数不能准确描述发生次同步谐振时各个模态阻尼的变化情况。

（3）该方式所获得的阻尼系数仅表示发电机稳态输出功率的线性函数，不能很好的描述发生次同步谐振时轴系的动态过程。

（4）该方式所获得的阻尼系数不能很好的解释例如稳定的次同步谐振现象等现象。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明需要提供一种基于非线性阻尼的汽轮发电机模型建立方法。

有鉴于此，本发明的实施例提出一种基于非线性阻尼的汽轮发电机模型建立方法，包括以下步骤：第一质块弹簧模型生成步骤，根据汽轮发电机组质块的轴动惯性时间常数矩阵、弹性系数矩阵、轴系机械转矩列向量和轴系电磁转矩列向量生成所述汽轮发电机组质块的第一质块弹簧模型，所述汽轮发电机组质块为表示汽轮发电机大轴的弹性连接的质量块；解耦变换步骤，对所述汽轮发电机组质块的第一质块弹簧模型进行解耦变换；设定步骤，根据所述汽轮发电机组现场实测的空载阻尼系数、有功出力和幅值设定所述汽轮发电机组质块的非线性阻尼系数函数；第二质块弹簧模型生成步骤，根据解耦变换结果和所述非线性阻尼系数函数生成所述汽轮发电机组质块的第二质块弹簧模型；以及转速变化规律获得步骤，对所述第二质块弹簧模型进行求解，并对求解结果进行还原变换以得到所述汽轮发电机组的转速变化规律。

本发明实施例的方法，通过设定非线性阻尼系数函数和由多个运行数据生成的质块弹簧模型以得到汽轮发电机转速变化规律，提高了汽轮发电机模型的准确度，降低计算复杂度。

在本发明的一个实施例中，所述转速变化规律包括所述汽轮发电机组质块的转子角速度和转子角位移。

在本发明的一个实施例中，所述汽轮发电机组质块的幅值包括：所述汽轮发电机组质块的转速幅值、转子角幅值和转矩幅值。

在本发明的一个实施例中，在所述解耦变换步骤中，对所述第一质块弹簧模型解耦变换为以下公式，Δδ^（m）=Q^-1Δδ，其中，Δδ为所述汽轮发电机组质块的转子角位移增量列向量，Q为线性变换矩阵，Δδ^(m)为解耦后所述汽轮发电机组质块的等值转子角位移增量列向量。

在本发明的一个实施例中，所述阻尼系数非线性函数通过如下公式表示，所述公式为，D_i=D_i0+k₁P+k₂exp(k₃·α)，其中，D_i0表示所述汽轮发电机现场实测的在模态i下的空载阻尼系数，P表示所述汽轮发电机的有功出力，exp表示指数函数，α表示所述汽轮发电机的幅值，k₁、k₂和k₃分别表示常系数。