[發明專利]電力系統中的發電機組功率控制

有效

• 申請號: 201580049003.7
• 申請日: 2015-07-08
• 公開（公告）號: CN106716761B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: M·舒爾茨
• 申請（專利權）人: 康明斯發電IP公司
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46
• 代理公司: 31266 上海一平知識產權代理有限公司
• 代理人: 須一平;姜龍

一種方法，包括確定對應于電力系統的多個發電機組的平均設定負載、基于確定的平均設定負載和多個發電機組中的發電機組的設定負載生成功率誤差、基于功率誤差和預定因子的函數生成第一偏移、確定次級偏移、基于第一偏移和次級偏移生成最終偏移、基于標稱參考和最終偏移生成最終參考值、以及應用最終參考值以獲得多個發電機組之間的成比例的負載共享。

背景技術

控制各發電機組(下文稱為“發電機組”)之間的負載分布對于避免系統的發電機組上的過載和穩定性問題是重要的。在并聯系統中，負載共享包括各發電機組之間的有功功率(kW)和無功功率(kVar)的總負載的比例分配。通常，系統包括兩個單獨的控制系統，即發動機調速器和自動電壓調節器 (AVR)，用于分別控制有功功率和無功功率。

關于有功功率，每個發電機組的發動機調速器通常確定系統的總有功功率需求的比例共享。通過增加或減少至系統發動機的燃料來實現kW負載共享。通過發動機調速器對發電機組的控制包括與系統的各發電機組上的發動機的相對額定值成比例地監測和控制總kW負載共享。

關于無功功率，每個發電機組的交流發電機勵磁系統控制系統的總無功功率需求的比例共享。通過增加或減少對系統的交流發電機的場激勵來實現kVar 負載共享。通過AVR對發電機組的控制包括與系統的各發電機組上的交流發電機的相對額定值成比例地監測和控制總kVar負載共享。

典型的模擬負載共享系統使用連接在各發電機組之間的兩對雙向模擬線路。一對用于kW共享，另一對用于kVar共享。這些線路被發電機組用來確定每個發電機組應該承受多少負載。它們通常通過每個發電機組向線路施加與該組上的功率成比例的電壓來操作。由每個發電機組施加到負載共享線路的電壓的結果是與總系統負載除以連接在一起的發電機組總數成比例的電壓。通過讀取在負載共享線路上的該值，每個發電機組知道其應當承擔的負載的比例。每個發電機組將該值與發電機組實際負載進行比較并創建偏移調整，該偏移調整被應用于AVR(以控制kVars)或調節器(以控制kW)以升高或降低發電機組負載，從而匹配在負載共享線路上測量的負載。

發明內容

本公開總體上涉及電力系統和用于控制電力系統的方法，特別是控制包括被配置用于負載共享的多個發電機組的電力系統以及用于控制發電機組之間的負載的方法(“連接的電力系統”)。所描述的系統和方法通常涉及使用網絡負載共享系統和標準比例積分(“PI”)控制器算法，其中控制器可以具有以下形式的傳遞函數：K(s)＝Kp+Ki/s,具有增益Kp，以及積分項Ki/s。在一些示例中，系統和方法可以允許單獨控制每個發電機組的最大功率。在一些其他示例中，系統和方法允許在各種操作條件下的精確的負載共享控制。在一些示例中，系統和方法允許獲得比例負載共享，例如，不用像在現有模擬負載共享系統中那樣進行校準。

在一個實施例中，連接的電力系統包括可操作以供應電力的多個發電機組。每個發電機組包括連接到發電機的發動機和用于控制有功功率(kW)和無功功率(kVar)的控制系統。每個發電機組可以通過網絡(例如，以太網、CAN、 RS485、無線等)進行連接，其可以被設置為組-至-組連接或通過交換機連接。

所連接的電力系統還包括設置在發電機的輸出和總線之間的斷路器。每個斷路器可以被配置為允許相應的發電機的相應輸出根據斷路器是閉合還是斷開而連接到總線或與總線斷開連接。總線可以通常被配置為當發電機組各自的斷路器閉合時從發電機組接收電力，并且將接收的電力傳輸到負載。

所連接的電力系統還包括一個或多個負載共享控制器。在一些示例中，連接的電力系統包括用于每個發電機組的負載共享控制器。負載共享控制器可以連接到通常被配置為接收數據(例如關于發電機組)并處理接收的數據的網絡節點。

通常，用于控制有功功率和無功功率的控制系統、負載共享控制器和網絡節點可以接收輸入數據、處理輸入數據、以及發送輸出數據。輸入和輸出數據由存儲在相應組件的存儲器中的算法利用以控制系統。算法通常涉及在發電機組之間的成比例的負載共享控制、使用偏移來控制發電機組之間的負載的平衡 (注意，術語“偏移”將在下面詳細描述)和對偏移本身的控制。