Steam Turbine and Governor

Модель системы регулирования скорости, паровой турбины и валопровода.

steam turbine and governor

Описание

Блок Steam Turbine and Governor реализует одновальный многоцилиндровый паровой турбоагрегат, включая систему регулирования скорости, четырехступенчатую паровую турбину и валопровод с четырьмя роторами.

steam turbine 1

Система регулирования скорости состоит из П-регулятора, реле скорости и сервопривода, управляющего открытием затвора.

steam turbine 2

Паровая турбина состоит из четырех ступеней, каждая из которых моделируется передаточной функцией первого порядка. Первая ступень представляет собой паровой котел, в то время как три другие ступени представляют собой либо регенеративные подогреватели, либо перекрестные трубопроводы. Котел не моделируется, давление в котле постоянно и составляет 1 о.е. Коэффициенты (доли) крутящего момента турбины используются для распределения мощности турбины между различными ступенями валопровода.

steam turbine 3

Валопровод моделирует систему из четырех масс, которая соединена с массой в модели синхронной машины, что дает в общей сложности пять масс. Масса машины обозначена как масса 1. Масса в блоке паровой турбины и регулятора, которая находится ближе всего к массе машины — это масса 2, а масса, находящаяся дальше всего от машины — это масса 5. Валопровод характеризуется инерцией массы , коэффициентами демпфирования и коэффициентами жесткости . Если необходимо смоделировать одномассовый валопровод, вся подсистема валопровода из четырех масс в блоке паровой турбины и регулятора будет отключена, а весь крутящий момент от турбины будет суммироваться и прикладываться к массе машины.

Порты

Вход

# ω_ref — уставка по скорости
скаляр

Details

Эталонная скорость в относительных единицах. Обычно подключается к блоку Constant со значением 1.0.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# P_ref — уставка по механической мощности
скаляр

Details

Эталонная механическая мощность в относительных единицах. Устанавливается на постоянное значение, соответствующее начальной активной мощности, потребляемой от блока синхронной машины, подключенного к блоку паровой турбины и регулятора.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# ω_m — скорость генератора
скаляр

Details

Скорость генератора в относительных единицах. Это один из сигналов в последнем выводе модели синхронной машины.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# Δθ — угловое отклонение мощности генератора
скаляр

Details

Угловое отклонение мощности генератора. Это также один из сигналов на последнем выходе модели синхронной машины.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Выход

# Δω_5-2 — отклонение скорости масс
вектор

Details

Отклонение скорости масс 5, 4, 3 и 2 в относительных единицах.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# T_r5-2 — электромагнитные моменты, передаваемые массам
вектор

Details

Электромагнитные моменты в относительных единицах, передаваемые массами 5, 4, 3 и 2.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# gate — открытие затвора
скаляр

Details

Открытие затвора в относительных единицах.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# P_m — механическая мощность
скаляр

Details

Механическая мощность для блока Synchronous Machine в относительных единицах.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Main

# Generator type — тип ротора
Tandem-Compound (single mass) | Tandem-Compound (multi-mass)

Details

Тип ротора: одномассовый или многомассовый одновальный многоцилиндровый.

Если выбрана одномассовая система, то многомассовая подсистема вала в блоке Steam Turbine and Governor отключается, а крутящие моменты турбины суммируются и прикладываются к одномассовой системе в блоке Synchronous Machine.

Значение по умолчанию	`Tandem-Compound (multi-mass)`
Имя для программного использования	`generator_type`

# Regulator gain, perm. droop, dead zone [Kp Rp(pu) Dz(pu)] — коэффициент усиления, коэффициент статизма и ширина мертвой зоны

Details

Коэффициент усиления , постоянный спад в относительных единицах и ширина мертвой зоны в относительных единицах. Установите для коэффициента усиления значение 3, если хотите использовать контур обратной связи по расходу пара. В противном случае установите значение 1.

Значение по умолчанию	`[1.0 0.05 0.0]`
Имя для программного использования	`regulator_parameters`

# Speed relay and servo-motor time constants [Tsr Tsm], s — постоянные времени реле скорости и сервопривода затвора

Details

Постоянные времени реле скорости и серводвигателя затвора в секундах.

Значение по умолчанию	`[0.001 0.15]`
Имя для программного использования	`regulator_time_constants`

# Gate opening limits [vgmin(pu/s) vgmax(pu/s) gmin(pu) gmax(pu)] — пределы открытия затвора

Details

Минимальная и максимальная скорость открытия затвора и в относительных единицах в секунду, а также минимальное и максимальное открытие затвора и в относительных единицах.

Значение по умолчанию	`[-0.1 0.1 0.0 4.496]`
Имя для программного использования	`gate_opening_limits`

# Nominal speed of synchronous machine, rpm — синхронная частота вращения генератора

Details

Синхронная скорость генератора в об/мин, приводимого в действие паровой турбиной.

Значение по умолчанию	`3600`
Имя для программного использования	`N`

# Steam turbine time constants [T2 T3 T4 T5], s — постоянные времени турбины

Details

Постоянные времени турбины от до в секундах. Нумеруются последовательно с долями крутящего момента турбины и номером массы, например, — постоянная времени первой ступени турбины, которая моделирует паровую камеру.

Значение по умолчанию	`[0.0 10.0 3.3 0.5]`
Имя для программного использования	`turbine_time_constants`

# Turbine torque fractions [F2 F3 F4 F5] — доли крутящего момента турбины

Details

Доли крутящего момента турбины от до . Сумма элементов этого вектора должна быть равна 1, иначе появится сообщение об ошибке. Номера долей соответствуют номерам масс, т.е. — это доля крутящего момента, прикладываемого к массе 2 многомассового вала.

Значение по умолчанию	`[0.5 0.5 0.0 0.0]`
Имя для программного использования	`turbine_torque_fractions`

# Coeff. of inertia [H2 H3 H4 H5], s — коэффициенты инерции

Details

Коэффициенты инерции от до в секундах связаны с массами многомассового вала.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Generator type значение Tandem-compound (multi-mass).

Значение по умолчанию	`[1.5498 0.24894 0.0 0.0]`
Имя для программного использования	`inertia_coefficients`

# Stiffness coeff. [K12 K23 K34 K45], pu/rad — коэффициенты жесткости

Details

Коэффициенты жесткости от до в относительных единицах на радиан, связанные с массами многомассового вала, т.е. соответствует коэффициенту жесткости между массами 1 и 2 и так далее.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Generator type значение Tandem-compound (multi-mass).

Значение по умолчанию	`[83.47 42.702 0.0 0.0]`
Имя для программного использования	`stiffness_coefficients`

# Damping factors [D2 D3 D4 D5], pu_T/pu_dw — демпфирующие коэффициенты

Details

Демпфирующие коэффициенты от до , определяемые как отношение крутящего момента в относительных единицах и отклонения скорости в относительных единицах, связанные с массами многомассового вала.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Generator type значение Tandem-compound (multi-mass).

Значение по умолчанию	`[2.4832 0.4 0.0 0.0]`
Имя для программного использования	`damping_factors`

Initial Values

# Initial power Pm0, pu — начальная механическая мощность

Details

Начальная механическая мощность.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Generator type значение Tandem-compound (single mass).

Значение по умолчанию	`0.4510810810810811`
Имя для программного использования	`mechanical_power_start`

# Initial power and generator rotor angle [Pm0(pu) th0(deg)] — начальная механическая мощность и начальный угол поворота генератора

Details

Начальная механическая мощность в относительных единицах и начальный угол поворота генератора в градусах.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Generator type значение Tandem-compound (multi-mass).

Значение по умолчанию	`[2.7247e-8 -120.13]`
Имя для программного использования	`mechanical_power_and_rotor_angle_start`

Литература

[1] IEEE committee report, “Dynamic models for steam and hydro turbines in power system studies,” IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-92, No. 6, 1973, pp. 1904-1915.

[2] IEEE Subsynchronous resonance working group, “Second benchmark model for computer simulation of subsynchronous resonance,” IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-104, No. 5, 1985, pp. 1057-1066.

Дополнительные возможности

Генерация Си кода: Да