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介绍柴油发电机组调速方法
1面向Simulink数字调速系统框图
在建立了柴油发电机组调速系统的各模型后,就可用MATLAB的Simulink工具建立基于常规PID控制,变速积分PID控制,不完全微分PID控制和模糊PID控制的调速系统框图。
1.1常规PID控制
首先看常规PID控制,下面是它的系统仿真框图,这是常规采用的PID控制系统图,通过对真实控制系统绘制仿真框图,观察采用常规PID控制效果。
1.2不完全微分PID控制
下面是不完全微分PID控制系统仿真框图,图2不完全微分PID控制系统仿真框图这是在常规PID基础上进行了不完全微分,这是用来改善它的控制功能,取得更好的控制效果。
1.3变速度积分PID控制
下面是变速度积分PID控制系统仿真框图。
1.4模糊PID控制
自适应模糊PID控制是将自适应控制的思想和常规PID控制器结合,吸收了自适应控制和常规PID控制的优点。首先它具备自适应能力,能够自动识辨被控过程参数、江西九江本地自动整定控制参数,能够适应被控过程模型参数的变化;其次它又具有常规PID控制器结构简单、江西九江本地鲁棒性强、江西九江本地可靠性高的优点。这使得自适应PID控制成为过程控制中一种较为理想的控制方法。
如果用模糊控制箱设计出模糊控制器,再在Simulink中建立系统仿真模型,把模糊控制器模块和我们设计的FIS结构连接起来,就可以对它进行仿真研究了,系统仿真框图的建立关键是对PID三个参数Kp,Ki,Kd的整定,这必须考虑到不同时刻三个参数的相互作用和它们之间的关系。
下面从系统的稳定性、江西九江本地响应速度、江西九江本地超调量和稳态精度等各方面来考虑Kp,Ki,Kd的作用,建立模糊规则表。
(1)比例系数Kp的作用是加快系统的响应速度,提高系统的调节精度。Kp越大,系统的响应速度越快,系统的调节精度越高,但容易产生超调,可能会导致系统不稳定。Kp取值过小,会降低调节精度,使响应速度变慢,延长调节时间,使系统动态和静态特征变坏。
(2)积分作用系数Ki的作用是系统的稳态误差。Ki越大,系统的静态误差越快,但Ki过大,在响应过程的初期会产生积分饱和现象,从而引起响应过程的较大超调。但Ki过小会使系统的静态误差难以,影响系统的调节精度。
(3)微分的作用系数Kd的作用是改善系统的动态特征,其主要作用是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化,对偏差变化进行提前预报。但Kd过大,会使响应过程提前制动,延长了调节时间,而且会降低系统的抗干扰性能。下面是进行模糊控制PID控制的系统仿真框图。
2对系统进行仿真研究
建立了系统的仿真框图后,就可以对系统进行仿真研究,就可以比较采用常规PID控制和变积分PID控制,不完全微分PID控制,模糊自适应PID控制的比较,并具体分析我们采用的模糊控制系统仿真框图自适应控制时的仿真效果。对系统进行仿真有助于我们对柴油发电机组调速系统的快速理解,并初步地分析出我们需要的控制参数,对系统的研究有积极作用。
系统仿真图通过MATLAB中的模糊控制箱实现,同时根据自己控制系统的具体特点和要求来建立的,基本可以反应控制系统的基本情况,可以起到很好的仿真模拟作用。
首先,比较常规PID控制和变积分PID控制,变速积分PID通过改变积分项的累加速度,使得它和偏差大小相适应,偏差大的时候,积分慢;偏差小时,积分快,这就可以减少超调,同时更好地静差。
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电机进相运行技术措施
发电机正常运行时,向系统提供有功的同时还提供无功,定子电流滞后于端电压一个角度,此种状态即迟相运行。当逐渐减少励磁电流使发电机从向系统提供无功而变为从系统吸收无功,定子电流从滞后而变为超前发电机端电压一个角度,此种状态即进相运行。同步发电机进相运行时较迟相运行状态励磁电流大幅度减少,发电机电势Eq亦相应降低。从P-功角关系看,在有功不变的情况下,功角必将相应增大,比值整步功亦相应降低,发电机静态稳定性下降。其稳定极限与发电机短路比,外接电抗,自动励磁调节器性能及其是否投运等有关。
进相运行时发电机定子端部漏磁较迟相运行时增大。特别是大型发电机线负荷高,正常运行时端部漏磁比较大,端部铁芯压指连接片温升高,进相运行时因为漏磁增大,温升加剧。进相运行时发电机端部电压降低,厂用电电压也相应降低,如果超出10%,将影响厂用电运行。
因此,同步发电机进相运行要通过试验确定进相运行深度。即在供给一定有功状态下,吸收多少无功才能保持系统静态稳定和暂态稳定,各部件温升不超限,并能满足电压的要求。
进相运行进相运行现象:
1、江西九江励磁电流大幅度减少;
2、江西九江发电机定子电压降低;
3、江西九江发电机无功负荷变为负值。
相运行进相运行危害:
1、江西九江增加发电机有功负荷,将使发电机向不稳定方向发展,易造成发电机失稳运行甚至系统振荡事故。
2、江西九江继续减少发电机励磁电流,使发电机进相深度增加,可能导致发电机失磁保护动作或发电机失稳运行。
3、江西九江发电机进相运行,定子电流增加,定子发热增加;发电机进相运行时,定子端部漏磁通变化比增大,使得端部发热严重,发电机定子线圈温度将持续上升。
4、江西九江发电机进相运行,发电机出口电压降低,使得6KV母线电压降低。设有低电压保护的高压电动机将跳闸;运行中的各电气设备,因母线电压降低,电流增大,导致设备发热,长时间运行会损坏设备绝缘。
该厂母线电压考核范围为230—235KV,在电网某些运行方式下,会出现我厂发电机无功减至 但是母线电压仍然高出235KV,此时应考虑发电机进相运行。
一、江西九江运行人员要密切监视220KV母线电压和机组有功、江西九江无功负荷,当母线电压超过235 KV时,必须控制发电机组功率因数达到0.99以上。当机组功率因数已达0.99以上,母线电压接近控制上限值时,值长应主动向上级调度汇报,根据上级调度的命令调整机组无功出力,直至进相运行。
二、江西九江发电机是否进相运行由值长统一命令执行,在进相运行前应汇报上级调度发电机带无功及220KV母线电压情况,并请示上级调度申请进相运行,如上级调度未许可则申请220KV母线电压超限点免考核,未经上级调度许可不得擅自进相运行。
三、江西九江机组在不同运行方式下进相运行规定:
1、江西九江单机运行时原则上不进相运行,但在春节等特殊方式下除外。
2、江西九江双机运行时原则上一台机进相运行,另一台机组保持高功率因数迟相运行,即控制无功尽量在小范围。但在春节等特殊方式下可以同时进相运行。
3、江西九江在考虑进相运行的机组时,该机组运行情况应保持稳定。否则考虑另一台机组进相运行,当两台机组运行都不稳定时,应向上级调度说明详细情况,并按照调度命令执行。
4、江西九江本地若两台机同时运行时,考虑两台机同时进相,且两台机进相深度应保持平衡。
四、江西九江连续进相运行时间不得超过6小时。
五、江西九江进相运行时,应专设监盘人员,并严格按照上级调度命令进行。
六、江西九江在发电机进相运行期间,无值长允许任何岗位人员不得私自启动6KV转机,包括输煤、江西九江脱硫、江西九江化学、江西九江水源地,否则将按严重违反生产调度纪律处理!待启动6KV转机前,值班员需将6KV厂用母线电压调整至6.1KV以上,在启动电泵、江西九江循泵、江西九江增压风机等大容量设备需将6KV厂用母线电压调整至6.45KV以上。
七、江西九江进相运行时操作:在进相运行前,请示上级调度解除AVC装置自动,手动减少发电机励磁,发电机在减少无功操作时,要循序渐进缓慢进行,严禁超调度规定进相深度值。进相结束后,手动增加发电机励磁,使之恢复正常运行方式观察五分钟无异常后,投入AVC自动。在手动调整期间应保持220KV母线电压合格。
八、江西九江进相运行期间监视参数:发电机出入口风温、江西九江定冷水、江西九江氢气压力;定子铁芯及铁芯端部温度、江西九江定子线圈各部温升、江西九江温差不超过规定允许值、江西九江轴振不超过允许值;定子电流、江西九江励磁电流、江西九江端电压、江西九江励磁变高压侧电流、江西九江滑环温度、江西九江励磁变温度不超过允许值;上述参数每小时检查一次。
九、江西九江进相运行参数控制:
1、江西九江任一段6KV厂用母线电压不得低于5.8KV,0.4KV母线电压不得低于0.36KV(照明段除外),发电机端电压不得低于20KV,220KV母线电压230—235KV,功率因数不得低于0.95。
2、江西九江发电机进相运行时功角不得大于60度,防止系统冲击破坏发电机静态稳定而造成发电机震荡。
3、江西九江进相深度试验数据(二零零九年河南省电力实验院):
4、江西九江根据我厂实际情况且在实验数据基础上再留有充分进相裕度,现规定:发电机进相深度限制不得超过调度规定的进相深度。
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