[發明專利]引入頻率偏差反饋控制電壓實現有功調節的閉環控制方法

有效

• 申請號: 201310293364.9
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103457297A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 孫元章;徐箭;李曉民;廖思陽;劉明勝;谷俊和;劉建平;董建勛;許超;周密
• 申請（專利權）人: 武漢大學;中電投蒙東能源集團有限責任公司
• 主分類號: H02J3/48
• 分類號: H02J3/48
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

技術領域

本發明涉及一種閉環控制方法，尤其是涉及一種引入頻率偏差反饋控制電壓實現有功調節的閉環控制方法。?

背景技術

能源中心和負荷中心呈現嚴重的逆向分布的地區，主要表現是絕大部分能源資源分布在西北部，而70％以上的能源需求卻集中在東中部。傳統的解決思路是通過特高壓和超高壓遠距離輸電解決。事實上，依靠建立微電網的方式通過高耗能行業在電源中心就地消納是一種極為有效的解決途徑。?

系統孤島運行能夠給實現企業帶來巨大的經濟效益，但同時也給系統的安全穩定運行帶來了嚴峻的挑戰。傳統的大電網擁有眾多的火電機組。當系統收到功率擾動時，由于系統轉動慣量大，且發電機組眾多，系統能夠通過傳統的一次調頻和二次調頻響應功率擾動，維持系統的頻率和電壓在波動允許范圍。此外，大電網負荷級差眾多，因此可以選擇容量合適的負荷快速切除，從而迅速消除不平衡功率。然而對于類似電解鋁負荷這種高耗能產業，由于負荷結構級差單一，因此可供系統切除的負荷是否有限。僅僅依靠聯切負荷的方式，難以完全消除由于系統的原件故障或者風功率擾動所引起的不平衡功率。孤立電網規模小，系統等效轉動慣量小，因而在負荷功率波動下，系統頻率過渡時間短。綜上所述，對于負荷為類似電解鋁這類的孤立電網，如果僅僅通過傳統的頻率控制手段無法保證系統的安全穩定運行，需要提出高精度的控制方法來保證孤立電網的安全穩定運行。?

類似于電解鋁負荷這類電解類行業，工藝原理是直流電通入電解槽，使溶解于電解質中的氧化鋁在槽內的陰、陽兩極發生電化學反應。負荷幾乎不受系統頻率的影響，沒?有常規負荷的一次調頻特性，但與負荷母線的電壓具有強耦合關系。為了能夠充分挖掘孤立電網的調頻能力，解決孤立電網調頻手段不足的狀況，需要研究快速有效的頻率和電壓協調控制方法。?

發明內容

本發明創造性的引入頻率偏差反饋控制電壓來實現有功調節的閉環控制。該方法利用整流負荷具有較強的電壓調節特性這一特點，在系統的有功調節能力受限時，充分挖掘負荷的調頻能力，考慮通過調節整流負荷母線的電壓調節整流負荷的有功功率，實現系統的頻率穩定。在原有發電機勵磁調節器的基礎上，利用PMU實時高精度的采集系統頻率，將頻率偏差量作為勵磁調節器參考電壓的正反饋，實現頻率-電壓實時閉環控制，消除系統存在的不平衡功率。?

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：?

一種引入頻率偏差反饋控制電壓實現有功調節的閉環控制方法，其特征是包括以下步驟：?

步驟1、利用廣域測量系統(WAMS)實時監測系統受到的功率擾動大小和系統的熱備用容量大小，計算二者差值從而得到系統存在的不平衡功率ΔP。?

不平衡功率的計算公式為：?

ΔP=P_step-P_reserve

其中，ΔP表示系統的不平衡功率，P_step為系統受到的功率擾動值，其值可以通過WAMS監測，P_reserve為系統的旋轉備用，其值也可以通過WAMS監測。?

步驟2、按照鋁廠負荷的容量的比例將測量出來的系統不平衡功率進行合理分配，假設孤立電網有i個負荷點，按照該分配規則計算出這i個負荷點分別需要降低的負荷量，然后利用IEEE負荷建模工作組推薦的整流負荷的模型參數計算出各個負荷點的母線電壓的電壓調整量。?

IEEE負荷建模工作組推薦的整流負荷的數學模型為：?

P=PN(UUN)1.8(ffN)-0.3]]>

其中，P_N、U_N、f_N分別為整流負荷節點的額定功率、電壓、頻率，P、U、f分別為整流負荷節點的實際功率、電壓、頻率。?