一種考慮尾水管水壓脈動(dòng)情況的水電孤島頻率抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制【技術(shù)領(lǐng)域】中的一種考慮尾水管水壓脈動(dòng)情況的水電孤島頻率抑制方法。包括根據(jù)水力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的耦合數(shù)學(xué)模型，計(jì)算水電孤島直流送端系統(tǒng)的固有振蕩頻率；對(duì)水輪機(jī)模型進(jìn)行改進(jìn)，得到考慮尾水管水壓脈動(dòng)的詳細(xì)水輪機(jī)模型；令詳細(xì)水輪機(jī)模型諧振函數(shù)中的特征頻率和尾水管壓力脈動(dòng)頻率都等于系統(tǒng)的固有振蕩頻率，采集由尾水管水壓脈動(dòng)引起的水電孤島直流送端系統(tǒng)振蕩頻率數(shù)據(jù)；對(duì)由尾水管水壓脈動(dòng)引起的水電孤島直流送端系統(tǒng)振蕩頻率數(shù)據(jù)進(jìn)行抑制，得到抑制后的水電孤島直流送端系統(tǒng)振蕩頻率數(shù)據(jù)。本發(fā)明設(shè)計(jì)的詳細(xì)水輪機(jī)模型和頻率限制器能抑制考慮實(shí)際尾水管水壓脈動(dòng)引起的孤島送端頻率振蕩，適用范圍更廣。
【專利說明】一種考慮尾水管水壓脈動(dòng)情況的水電孤島頻率抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種考慮尾水管水壓脈動(dòng)情況的水電孤島頻率抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著西電東送戰(zhàn)略的推進(jìn)，一大批水電基地正在或即將在我國西南地區(qū)興建，該類新建水電站裝機(jī)容量大，受電端一般位于東部沿海城市，水電站提供的電能傳輸距離較遠(yuǎn)。而與傳統(tǒng)的交流輸電相比，高壓直流輸電具有輸送靈活、損耗小、能夠?qū)崿F(xiàn)快速控制等優(yōu)點(diǎn)，所以很多水電站都采用高壓直流輸電方式提高外送電力。例如，向家壩-上海、云南-廣東以及正在建設(shè)中的溪洛渡-浙西±800Kv直流工程都是水電機(jī)組采用高壓直流輸電的典型代表。但值得注意的一點(diǎn)是，該類水電站大都地處偏僻山區(qū)，常通過超高壓線路與送端主網(wǎng)單點(diǎn)聯(lián)系，在一定條件下可能形成孤島，有些甚至直接采用孤島運(yùn)行方式，不與送端主網(wǎng)相聯(lián)，這就形成了水電直流送端孤島系統(tǒng)。
[0003]水電直流送端孤島系統(tǒng)自身網(wǎng)架結(jié)構(gòu)單薄，維持頻率穩(wěn)定性能力弱，再加上水輪機(jī)尾水管壓力脈動(dòng)與直流系統(tǒng)之間的耦合作用，如果控制措施不當(dāng)，極有可能引發(fā)水輪機(jī)組參與下的低頻振蕩現(xiàn)象。因此，研究高壓直流輸電送端水電機(jī)組孤島運(yùn)行方式下的頻率抑制方法顯得尤為重要。
[0004]目前，在研究水力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)耦合作用的方面，由于缺乏實(shí)際的尾水管壓力脈動(dòng)數(shù)據(jù)，建模與仿真中均用正弦或余弦激勵(lì)信號(hào)來模擬尾水管水壓脈動(dòng)，這大大簡(jiǎn)化了實(shí)際的脈動(dòng)情況，不能真實(shí)地展現(xiàn)脈動(dòng)過程。在頻率抑制方法上，也是以采用直流頻率限制器為主，但這種直流頻率限制器僅能抑制用正弦或余弦激勵(lì)信號(hào)模擬的尾水管水壓脈動(dòng)引發(fā)的孤島頻率振蕩，不具有普遍適用性。
[0005]故本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種諧振函數(shù)來模擬尾水管的實(shí)際脈動(dòng)情況，并建立了既考慮尾水管水壓脈動(dòng)又考慮彈性水柱的水輪機(jī)模型，由此得到由尾水管水壓脈動(dòng)引起的HVDC (高壓直流)送端水電孤島頻率振蕩波形，通過新設(shè)計(jì)的直流頻率限制器來抑制由尾水管水壓脈動(dòng)弓I起的孤島送端頻率振蕩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種考慮尾水管水壓脈動(dòng)情況的水電孤島頻率抑制方法，用于解決傳統(tǒng)尾水管水壓脈動(dòng)建模過于簡(jiǎn)單和孤島頻率抑制方法過于單一的問題。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是，一種考慮尾水管水壓脈動(dòng)情況的水電孤島頻率抑制方法，其特征是所述方法包括:
[0008]步驟1:根據(jù)水力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的耦合數(shù)學(xué)模型，計(jì)算水電孤島直流送端系統(tǒng)的固有振蕩頻率fF ;
[0009]所述水力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的耦合數(shù)學(xué)模型包括水力系統(tǒng)模型和電力系統(tǒng)模型；
[0010]所述水力系統(tǒng)模型包括水輪機(jī)模型和調(diào)速器模型；[0011]所述電力系統(tǒng)模型包括發(fā)電機(jī)模型和勵(lì)磁系統(tǒng)模型；
[0012]步驟2:對(duì)水輪機(jī)模型進(jìn)行改進(jìn)，得到考慮尾水管水壓脈動(dòng)的詳細(xì)水輪機(jī)模型；
[0013]所述考慮尾水管水壓脈動(dòng)的詳細(xì)水輪機(jī)模型為:
【權(quán)利要求】
1.一種考慮尾水管水壓脈動(dòng)情況的水電孤島頻率抑制方法，其特征是所述方法包括:步驟1:根據(jù)水力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的耦合數(shù)學(xué)模型，計(jì)算水電孤島直流送端系統(tǒng)的固有振蕩頻率fF; 所述水力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的耦合數(shù)學(xué)模型包括水力系統(tǒng)模型和電力系統(tǒng)模型； 所述水力系統(tǒng)模型包括水輪機(jī)模型和調(diào)速器模型； 所述電力系統(tǒng)模型包括發(fā)電機(jī)模型和勵(lì)磁系統(tǒng)模型； 步驟2:對(duì)水輪機(jī)模型進(jìn)行改進(jìn)，得到考慮尾水管水壓脈動(dòng)的詳細(xì)水輪機(jī)模型； 所述考慮尾水管水壓脈動(dòng)的詳細(xì)水輪機(jī)模型為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述步驟4具體包括:子步驟Al:根據(jù)公式Λ消除由尾水管水壓脈動(dòng)引起的水電孤島直流送端系統(tǒng)振蕩頻率數(shù)據(jù)中的直流分量； 其中，fo為由尾水管水壓脈動(dòng)引起的水電孤島直流送端系統(tǒng)振蕩頻率數(shù)據(jù)； f:為消除直流分量后的水電孤島直流送端系統(tǒng)振蕩頻率數(shù)據(jù)； G1為抑制環(huán)節(jié)增益系數(shù)； T1為微分環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)； s為拉普拉斯算子；
【文檔編號(hào)】H02J1/00GK103779870SQ201410019214
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】劉崇茹, 張夢(mèng)琳, 張健, 韓玉蓉, 王建明, 魏佛送, 王歆, 李庚銀 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué), 中國電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)上海市電力公司