發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻非線性調(diào)速側(cè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻非線性調(diào)速側(cè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器控制方法，該方法對(duì)發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻控制回路中的輸出指令信號(hào)進(jìn)行非線性限速計(jì)算處理，然后將計(jì)算處理好后的信號(hào)作為新的發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻控制輸出指令信號(hào)，替代原發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻控制回路中的控制輸出指令進(jìn)行一次調(diào)頻控制。由于對(duì)發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻控制指令進(jìn)行非線性限速處理，因而，本方法具有實(shí)施方便、參數(shù)整定容易、魯棒性強(qiáng)等特點(diǎn)。
【專利說明】發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻非線性調(diào)速側(cè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是設(shè)及一種發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻非線性調(diào)速側(cè)電力 系統(tǒng)穩(wěn)定器控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 低頻振蕩是一種不利于電力系統(tǒng)安全和穩(wěn)定運(yùn)行的現(xiàn)象，會(huì)嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的 穩(wěn)定性和發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，甚至對(duì)電力系統(tǒng)造成破壞、導(dǎo)致大面積停電。抑制系統(tǒng)低頻 振蕩的一種常用方案是由電力系統(tǒng)穩(wěn)定裝置任S巧作用于發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)。但由于勵(lì) 磁系統(tǒng)與電力系統(tǒng)及其運(yùn)行方式和工況密切相關(guān)，使得電力系統(tǒng)中PSS的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)和安裝 地點(diǎn)的選擇成了 PSS能否用于電力系統(tǒng)的關(guān)鍵和難點(diǎn)。目前，在已經(jīng)安裝了 PSS的發(fā)電機(jī) 組中，低頻振蕩依然時(shí)有發(fā)生。
[0003] 當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩時(shí)，電網(wǎng)頻率和機(jī)組功率也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的振蕩，導(dǎo)致調(diào) 速系統(tǒng)和一次調(diào)頻相應(yīng)的動(dòng)作，將發(fā)生調(diào)速系統(tǒng)與電網(wǎng)系統(tǒng)的共振，進(jìn)一步惡化電網(wǎng)系統(tǒng) 的低頻振蕩，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)系統(tǒng)的安全。
[0004] 調(diào)速系統(tǒng)附加阻巧控制與PSS在結(jié)構(gòu)和功能上是類似的，也稱之為調(diào)速器側(cè)電力 系統(tǒng)穩(wěn)定器（GPSS)，其作用是通過控制量輸入調(diào)速系統(tǒng)控制產(chǎn)生一個(gè)正阻巧力矩來抑制電 力系統(tǒng)的低頻振蕩。由于汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)與電網(wǎng)狀態(tài)聯(lián)系較弱，因此GPSS對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式 及工況的魯椿性好，并且具有多機(jī)解禪特性。目前實(shí)現(xiàn)GPSS的方法主要是通過在轉(zhuǎn)速反饋 通道中加超前校正來實(shí)現(xiàn)抑制低頻振蕩，超前校正參數(shù)設(shè)定只是要求相位補(bǔ)償大于相位滯 后，低頻振蕩的抑制效果差，同時(shí)控制動(dòng)作太過頻繁而引起調(diào)速系統(tǒng)負(fù)荷較重，增加調(diào)速系 統(tǒng)的故障率，導(dǎo)致電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和發(fā)電機(jī)組的安全性降低。
[0005] 另外，汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)選擇不當(dāng)會(huì)提供負(fù)阻巧惡化系統(tǒng)的低頻振蕩。為提 高電網(wǎng)頻率的控制精度，一般要求并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組投入一次調(diào)頻功能，電網(wǎng)相關(guān)部口實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)各臺(tái)發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻實(shí)際動(dòng)作情況，對(duì)一次調(diào)頻動(dòng)作不合格的機(jī)組實(shí)行考核。由于 受電網(wǎng)頻率波動(dòng)的隨機(jī)性和不確定性等因素影響，發(fā)電機(jī)組實(shí)際一次調(diào)頻動(dòng)作常常出現(xiàn)負(fù) 荷補(bǔ)償量不足而被電網(wǎng)考核的情況。為提高發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻負(fù)荷補(bǔ)償量，避免考核，發(fā)電 機(jī)組側(cè)通常采取降低不等率、增大一次調(diào)頻負(fù)荷指令等措施，雖然提高了一次調(diào)頻負(fù)荷補(bǔ) 償量，但卻降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，加劇了汽輪機(jī)調(diào)口的振蕩，增加了調(diào)口的故障率，有時(shí)甚 至引發(fā)汽輪機(jī)調(diào)口 EH油管斷裂等惡性事故。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述振蕩抑制方法對(duì)低頻振蕩的抑制效果差，導(dǎo)致電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和發(fā)電 機(jī)組的安全性低的問題，避免汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)提供負(fù)阻巧而惡化系統(tǒng)的低頻振蕩的發(fā)生， 本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻非線性調(diào)速側(cè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器控制方法。為 此，采用的技術(shù)方案如下。
[0007] 一種發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻非線性調(diào)速側(cè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器控制方法，對(duì)發(fā)電機(jī)組一次 調(diào)頻控制回路中的輸出指令信號(hào)進(jìn)行非線性限速計(jì)算處理，將處理所得信號(hào)替代原發(fā)電機(jī) 組一次調(diào)頻控制回路中的控制輸出指令進(jìn)行一次調(diào)頻控制，
[000引所述的對(duì)發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻控制回路中的輸出指令信號(hào)進(jìn)行非線性限速計(jì)算處 理，步驟如下：
[0009] 步驟1，將發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻控制回路中的輸出指令信號(hào)送到計(jì)算處理回路的IN 輸入端，通過運(yùn)算將IN信號(hào)分解為Di和D f兩個(gè)分量的信號(hào)，按如下公式進(jìn)行：
[0010] Di=(l-Kr).IN [00 川 Df=Kr.IN
[0012] 式中，Kf為阻巧作用強(qiáng)度參數(shù)常數(shù)；
[0013] 步驟2,對(duì)步驟1中得到的Df信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，拆分為正數(shù)值分量信號(hào)D fp和負(fù) 數(shù)值分量信號(hào)Dfw，計(jì)算按如下公式進(jìn)行：

【權(quán)利要求】
1. 一種發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻非線性調(diào)速側(cè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器控制方法，其特征在于，對(duì)發(fā) 電機(jī)組一次調(diào)頻控制回路中的輸出指令信號(hào)進(jìn)行非線性限速計(jì)算處理，將處理所得信號(hào)替 代原發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻控制回路中的控制輸出指令進(jìn)行一次調(diào)頻控制， 所述的對(duì)發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻控制回路中的輸出指令信號(hào)進(jìn)行非線性限速計(jì)算處理，步 驟如下： 步驟1，將發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻控制回路中的輸出指令信號(hào)送到計(jì)算處理回路的IN輸入 端，通過運(yùn)算將IN信號(hào)分解為DJPD,兩個(gè)分量的信號(hào)，按如下公式進(jìn)行：
式中，&為阻尼作用強(qiáng)度參數(shù)常數(shù)； 步驟2,對(duì)步驟1中得到的Df信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，拆分為正數(shù)值分量信號(hào)DfP和負(fù)數(shù)值 分量信號(hào)DfN，計(jì)算按如下公式進(jìn)行：
步驟3,對(duì)步驟2中得到的DfP和D信號(hào)分別進(jìn)行非線性限速運(yùn)算處理，得到D2信號(hào)和 D3信號(hào)， 非線性限速運(yùn)算處理的限速運(yùn)算函數(shù)有3個(gè)輸入信號(hào)，分別為輸入信號(hào)Rin、上一周期 運(yùn)算結(jié)果和速率限制設(shè)置參數(shù)R，限速運(yùn)算函數(shù)有1個(gè)輸出信號(hào)R_，限速運(yùn)算函數(shù) 根據(jù)以下2種情況來進(jìn)行運(yùn)算：
第1種情況： T為運(yùn)算周期時(shí)間常數(shù)，工程單位為s，當(dāng)滿足 時(shí)，則本次運(yùn)算1?_輸 出按下公式進(jìn)行計(jì)算：
得到1?_后，將其值賦給R，以便在下一運(yùn)算周期時(shí)被調(diào)用：
步驟3. 1 :正數(shù)值分量信號(hào)DfP的非線性限速運(yùn)算處理，若是上升的運(yùn)算，則選擇較高的 限速參數(shù)值；若是下降的運(yùn)算，則選擇較慢的限速參數(shù)值。按以下公式進(jìn)行限速參數(shù)值RP的 選擇計(jì)算：
式中，Rf為較高的速率限制參數(shù)常數(shù)，1^為較慢的速率限制參數(shù)常數(shù)， 得到RP后，對(duì)DfP進(jìn)行RL限速函數(shù)運(yùn)算，得到D2信號(hào)，計(jì)算如下：
得到％后，將其值賦給D ，以便在下一運(yùn)算周期時(shí)被調(diào)用： 〇2(n-l) = 〇 2 步驟3. 2 :負(fù)數(shù)值分量信號(hào)DfN非線性限速運(yùn)算處理，若是上升的運(yùn)算，則選擇較慢的限 速參數(shù)值；若是下降的運(yùn)算，則選擇較高的限速參數(shù)值。按下公式進(jìn)行限速參數(shù)值RN的選 擇計(jì)算：
得到馬后，對(duì)DfN進(jìn)行RL限速函數(shù)運(yùn)算，得到D3信號(hào)，計(jì)算如下： D3 -RL(Dffl，Dgm，Rn) 得到〇3后，將其值賦給D ，以便在下一運(yùn)算周期時(shí)被調(diào)用： 〇3(n-l) = 〇 3 步驟4 :將步驟1中計(jì)算得到的Di、步驟3中計(jì)算得到的％和D3相加起來，得到計(jì)算處 理回路的輸出信號(hào)OUT: OUT=Di+D2+D3 將計(jì)算得到的計(jì)算處理回路OUT信號(hào)替代原發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻控制回路中的控制輸 出指令進(jìn)行一次調(diào)頻控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻非線性調(diào)速側(cè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器控制方法， 其特征在于， 阻尼作用強(qiáng)度參數(shù)常數(shù)&為可調(diào)參數(shù)，其取值范圍0?1 ; 運(yùn)算周期時(shí)間常數(shù)T的選取范圍為0. 05s?0.Is; 較高的速率限制參數(shù)常數(shù)Rf為可調(diào)參數(shù)，工程單位為％ /s，選取范圍為100?1000 ; 較低的速率限制參數(shù)常數(shù)Rs為可調(diào)參數(shù)，工程單位為％ /s，根據(jù)具體電網(wǎng)的低頻振蕩 特征頻率和發(fā)電機(jī)組容量來調(diào)整，選取范圍為0. 1?1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻非線性調(diào)速側(cè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器控制方法， 其特征在于， 阻尼作用強(qiáng)度參數(shù)常數(shù)&為0. 8 ; 速率限制參數(shù)常數(shù)&為1000%/s; 速率限制參數(shù)常數(shù)&為〇. 25% /s。
【文檔編號(hào)】H02J3/24GK104485676SQ201410857463
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】朱亞清, 張曦, 黃衛(wèi)劍, 伍宇忠 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院