[發(fā)明專利]一種防止水電機(jī)組功率調(diào)節(jié)振蕩的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310472537.3
• 申請(qǐng)日: 2013-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN103490436B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉友寬;高東磊;李曉嬌;張建輝;李萍;杜景琦;李長更
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南電力試驗(yàn)研究院(集團(tuán))有限公司電力研究院;云南電網(wǎng)公司技術(shù)分公司
• 主分類號(hào): H02J3/24
• 分類號(hào): H02J3/24;F03B15/00;G05B13/02
• 代理公司: 昆明大百科專利事務(wù)所53106
• 代理人: 何健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水電站自動(dòng)控制領(lǐng)域，是一種針對(duì)目前水電機(jī)組普遍存在功率控制振蕩風(fēng)險(xiǎn)，通過此控制方法的應(yīng)用，可極大的減少水電機(jī)組功率控制振蕩引發(fā)的電力系統(tǒng)低頻振蕩，提高機(jī)組與電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。

背景技術(shù)

近年來國內(nèi)水電機(jī)組的功率低頻振蕩時(shí)有發(fā)生，給電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來了極大威脅，機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。機(jī)組的功率振蕩會(huì)引發(fā)電網(wǎng)的振蕩，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。雖目前如有的電網(wǎng)已經(jīng)實(shí)施了機(jī)組低頻振蕩的監(jiān)測與解列的保護(hù)控制，但針對(duì)機(jī)組源頭的功率振蕩預(yù)防與振蕩解除的研究還很少。

勵(lì)磁系統(tǒng)有可能削弱機(jī)組的阻尼轉(zhuǎn)矩，甚至導(dǎo)致阻尼轉(zhuǎn)矩為負(fù)，因此負(fù)阻尼機(jī)理廣泛應(yīng)用于低頻振蕩分析和抑制方法研究，通過在勵(lì)磁側(cè)配有電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）的投入，對(duì)電網(wǎng)的低阻尼引起的振蕩起到了很好的抑制效果，但對(duì)于發(fā)電機(jī)組復(fù)雜的控制對(duì)象與控制系統(tǒng)引起的功率低頻振蕩還在不停發(fā)生。

從水電機(jī)組被控對(duì)象與控制方案著手深入研究，從共振、非線性等特性來分析，并研究可完善解決機(jī)組功率振蕩引起的電網(wǎng)低頻振蕩的方法。針對(duì)機(jī)組功率被控對(duì)象受機(jī)組水頭等主參數(shù)的非線性影響較大，提出了機(jī)組功率PID的參數(shù)自適應(yīng)控制方法，達(dá)到機(jī)組在運(yùn)行主參數(shù)變化較大時(shí)不影響功率控制的調(diào)節(jié)品質(zhì)；針對(duì)機(jī)組功率PID閉環(huán)易受機(jī)組與電網(wǎng)諧振頻帶的影響，通過在機(jī)組功率閉環(huán)控制回路中增加被控量功率測量的阻尼濾波，避開了共振引發(fā)的機(jī)組功率振蕩；在機(jī)組功率發(fā)生振蕩時(shí)，通過提出的功率振蕩判斷方法，可及時(shí)解除機(jī)組閉環(huán)控制，有效阻止機(jī)組的功率控制振蕩。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：基于水電機(jī)組運(yùn)行中機(jī)組功率被控對(duì)象受運(yùn)行工況影響較大，易發(fā)生機(jī)組功率控制的振蕩，提出了基于機(jī)組功率被控制對(duì)象特性的控制自適應(yīng)方法，極大減少功率控制回路的振蕩。

本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

(一)通過在水電機(jī)組功率控制回路中增加機(jī)組水頭與導(dǎo)葉開度對(duì)機(jī)組功率影響較大的參數(shù)自適應(yīng)控制環(huán)節(jié)，達(dá)到機(jī)組在運(yùn)行主參數(shù)變化較大時(shí)不影響功率控制的調(diào)節(jié)品質(zhì)；

通過計(jì)算機(jī)組功率調(diào)節(jié)的自適應(yīng)因子，來自動(dòng)校正機(jī)組功率PID的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)參數(shù)，自適應(yīng)因子為：

R=1×f1(h)×f2(V)（1）

h—水頭；

f1(h)—機(jī)組水頭對(duì)功率形成的函數(shù)；

f2(V)—機(jī)組導(dǎo)葉開度對(duì)功率形成的函數(shù)；

機(jī)組功率控制采用單回路PID調(diào)節(jié)方式，計(jì)算的機(jī)組功率自適應(yīng)因子用于P、I、D變參數(shù)調(diào)節(jié)，或變PID輸入偏差增益等方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)組功率的自適應(yīng)控制：

K_p=k1/R（3）

T_I=k2·R（4）

T_D=k3/R（5）

其中，K_P、T_I、T_D—分別為并聯(lián)型PID調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)、積分時(shí)間、微分時(shí)間；

k1～k3—整定的控制參數(shù)；

R—機(jī)組功率PID調(diào)節(jié)的自適應(yīng)因子；

對(duì)于無PID變參數(shù)的控制系統(tǒng)，采用在PID外的偏差輸入端乘以R0/R實(shí)現(xiàn)機(jī)組工況的自適應(yīng)校正，R0為機(jī)組額定工況下計(jì)算的自適應(yīng)因子；

（二）通過在水輪機(jī)組功率調(diào)節(jié)的機(jī)組功率信號(hào)測量環(huán)節(jié)中增加濾波環(huán)節(jié)，增加機(jī)組閉環(huán)調(diào)節(jié)回路的阻尼，避開與電網(wǎng)有功與頻率控制的共振帶，使機(jī)組功率控制更穩(wěn)定；

在機(jī)組功率控制的測量環(huán)節(jié)加入濾波：

L_PV=Filter(L)（6）

L—機(jī)組功率；

L_PV—濾波后的機(jī)組功率。

本發(fā)明的有益效果是，提出了機(jī)組功率PID的參數(shù)自適應(yīng)控制方法，達(dá)到機(jī)組在運(yùn)行主參數(shù)變化較大時(shí)不影響功率控制的調(diào)節(jié)品質(zhì)；針對(duì)機(jī)組功率PID閉環(huán)易受機(jī)組與電網(wǎng)諧振頻帶的影響，通過在機(jī)組功率閉環(huán)控制回路中增加被控量功率測量的阻尼濾波，避開了共振引發(fā)的機(jī)組功率振蕩；在機(jī)組功率發(fā)生振蕩時(shí)，通過提出的功率振蕩判斷方法，可及時(shí)解除機(jī)組閉環(huán)控制，有效阻止機(jī)組的功率控制振蕩。

本發(fā)明具有能夠極大的減少水電機(jī)組功率振蕩引發(fā)的電力系統(tǒng)低頻振蕩，提高機(jī)組與電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性水平的顯著優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的防止水電機(jī)組功率調(diào)節(jié)振蕩的原理仿真圖。

具體實(shí)施方式

一種防止水電機(jī)組功率調(diào)節(jié)振蕩的控制方法，實(shí)施的平臺(tái)為水輪機(jī)組的主控制系統(tǒng)，實(shí)施方式包括下列步驟：

一、針對(duì)主控系統(tǒng)進(jìn)行的控制功能組態(tài)：