蒸汽轮机和调速器

速度控制系统、蒸汽轮机和轴系统模型。

类型: SubSystem

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Electrical/Control/Turbine-Governors/Steam Turbine and Governor

说明

蒸汽轮机和调速器*单元实现了单轴多汽缸蒸汽轮机单元，包括调速系统、四级蒸汽轮机和四转子轴系。

steam turbine 1

速度控制系统包括一个 P 调节器、一个速度继电器和一个控制闸门开启的伺服驱动器。

steam turbine 2

蒸汽轮机由四级组成，每一级都由一阶传递函数模拟。第一级代表蒸汽锅炉，其他三级代表蓄热式加热器或交叉管道。锅炉不建模，锅炉压力恒定为 1 o.u。汽轮机扭矩系数（分数）用于在轴系的不同阶段之间分配汽轮机功率。

steam turbine 3

轴线模型是一个由四个质量块组成的系统，它与同步机模型中的一个质量块耦合，总共有五个质量块。机器的质量标为质量 1。蒸汽轮机和调节器组件中最接近机器质量的质量为质量 2，离机器最远的质量为质量 5。轴系的质量惯性、阻尼系数和刚度系数。如果要对单质量轴系进行建模，则需要断开汽轮机和调节器组件中四个质量的整个轴系子系统，并将来自汽轮机的所有扭矩相加并施加到机器质量上。

端口

输入

# ω_ref — 速度设定点
尺度

Details

以相对单位表示的参考速度。通常连接到 Constant 块，其值为 1.0。

数据类型	Float64`。
复数支持	无

# P_ref — 机械功率设定值
尺度

Details

以相对单位表示的参考机械功率。设置为与连接到蒸汽轮机和调节器的同步电机装置的初始有功功率相对应的恒定值。

数据类型	Float64`。
复数支持	无

# ω_m — 发电机转速
标量

Details

以相对单位表示的振荡器速度。这是同步电机模型最后输出的信号之一。

数据类型	Float64`。
复数支持	无

# Δθ — 发电机功率的角偏差
尺度

Details

发电机功率的角度偏差。这也是同步电机模型最后输出的信号之一。

数据类型	Float64`。
复数支持	无

输出

# Δω_5-2 — 质量速度偏差
矢量

Details

以相对单位表示的质量 5、4、3 和 2 的速度偏差。

数据类型	Float64`。
复数支持	无

# T_r5-2 — 传递给质量的电磁矩
矢量

Details

质量 5、4、3 和 2 传递的以相对单位表示的电磁矩。

数据类型	Float64`。
复数支持	无

# 闸门 — 闸门
尺度

Details

以相对单位表示的快门开度。

数据类型	Float64`。
复数支持	无

# P_m — 机械功率
尺度

Details

以相对单位表示的 Synchronous Machine 单元的机械功率。

数据类型	Float64`。
复数支持	无

参数

Main

# 发生器类型 — 转子类型
Tandem-Compound (single mass) | Tandem-Compound (multi-mass)

Details

转子类型：单质量或多质量单轴多缸转子。

如果选择的是单质量系统，*蒸汽轮机和调速器*模块中的多质量轴子系统将被关闭，涡轮机扭矩将被汇总并应用于*同步机*模块中的单质量系统。

值	`Tandem-Compound (single mass)` \| `Tandem-Compound (multi-mass)`
默认值	`Tandem-Compound (multi-mass)`
程序使用名称	`generator_type`
可计算	是

# 稳压器增益、允许垂差、死区 [Kp Rp(pu) Dz(pu) — 放大系数、静态系数和死区宽度

Details

增益系数，常数衰减（相对单位），死区宽度（相对单位）。如果要使用蒸汽流反馈回路，则将增益设为 "3"。否则，将其设置为 "1"。

默认值	`[1.0 0.05 0.0]`
程序使用名称	`regulator_parameters`
可计算	是

# 速度继电器和伺服电机时间常数 [Tsr Tsm], s — 速度继电器和闸门伺服驱动器的时间常数

Details

速度继电器和快门伺服电机的时间常数（秒）。

默认值	`[0.001 0.15]`
程序使用名称	`regulator_time_constants`
可计算	是

# 闸门开启限值 [vgmin(pu/s) vgmax(pu/s) gmin(pu) gmax(pu)] (最小值) — 快门开启限制

Details

最小和最大快门打开速度和（相对单位：秒），最小和最大快门打开速度和（相对单位：秒）。

默认值	`[-0.1 0.1 0.0 4.496]`
程序使用名称	`gate_opening_limits`
可计算	是

# 同步电机标称转速，转/分 — 同步发电机转速

Details

由蒸汽轮机驱动的发电机的同步转速，单位为转/分。

默认值	`3600`
程序使用名称	`N`
可计算	是

# 蒸汽轮机时间常数 [T2 T3 T4 T5], s — 风机时间常数

Details

从到的涡轮时间常数，单位为秒。按涡轮扭矩分数和质量数顺序编号，例如 — 模拟蒸汽室的第一级涡轮的时间常数。

默认值	`[0.0 10.0 3.3 0.5]`
程序使用名称	`turbine_time_constants`
可计算	是

# 汽轮机扭矩分数 [F2 F3 F4 F5］ — 涡轮扭矩分数

Details

从到的涡轮扭矩分数。该向量的元素之和必须等于 "1"，否则将显示错误信息。分数数字与质量数字相对应，即是应用于多质量轴的质量 2 的扭矩分数。

默认值	`[0.5 0.5 0.0 0.0]`
程序使用名称	`turbine_torque_fractions`
可计算	是

# 惯性系数 [H2 H3 H4 H5], s — 惯性系数

Details

从到的惯性系数（秒）与多质量轴的质量有关。

依赖关系

要使用该参数，请将*发电机类型*参数设置为 "串联复合（多质量）"。

默认值	`[1.5498 0.24894 0.0 0.0]`
程序使用名称	`inertia_coefficients`
可计算	是

# 刚度系数[K12 K23 K34 K45]， pu/rad — 刚度系数

Details

从到的刚度系数，以每弧度的相对单位表示，与多质量轴的质量相关，即对应质量 1 和质量 2 之间的刚度系数，以此类推。

依赖关系

要使用该参数，请将*发电机类型*参数设置为 "串联复合（多质量）"。

默认值	`[83.47 42.702 0.0 0.0]`
程序使用名称	`stiffness_coefficients`
可计算	是

# 阻尼系数 [D2 D3 D4 D5]，pu_T/pu_dw — 阻尼系数

Details

阻尼系数从到，定义为与多质量轴的质量有关的相对单位扭矩与相对单位速度偏差之比。

依赖关系

要使用该参数，请将*发电机类型*参数设置为 "串联复合（多质量）"。

默认值	`[2.4832 0.4 0.0 0.0]`
程序使用名称	`damping_factors`
可计算	是

Initial Values

# 初始功率 Pm0，pu — 初始机械动力

Details

初始机械动力。

依赖关系

要使用此参数，请将*发电机类型*设为 "串联-复合（单质量）"。

默认值	`0.4510810810810811`
程序使用名称	`mechanical_power_start`
可计算	是

# 初始功率和发电机转子角度 [Pm0(pu) th0(deg)] (Pm0(pu) th0(deg)) — 初始机械功率和初始发电机旋转角度

Details

初始机械功率（相对单位）和初始发电机旋转角度（度）。

依赖关系

要使用该参数，请将*发电机类型*参数设置为 "串联-复合（多质量）"。

默认值	`[2.7247e-8 -120.13]`
程序使用名称	`mechanical_power_and_rotor_angle_start`
可计算	是

文献

[1] IEEE 委员会报告，"电力系统研究中蒸汽轮机和水轮机的动态模型"，IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol.PAS-92，第 6 期，1973 年，第 1904-1915 页。

[2] IEEE 亚同步共振工作组，"亚同步共振计算机仿真的第二个基准模型"，《IEEE 电力设备与系统论文集》，第 PAS-104 卷，第 5 期，1973 年，第 1904-1915 页。PAS-104, No. 5, 1985, pp.