[發明專利]一種電力孤網系統頻率調節的控制方法

有效

• 申請號: 201610242970.1
• 申請日: 2016-04-19
• 公開（公告）號: CN105743107B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 榮紅;錢鳳;陳登山;馮啟文;初云鵬;于紅巖;朱祥
• 申請（專利權）人: 南京南瑞集團公司;國網電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林,許婉靜

技術領域

本發明涉及一種電力孤網系統頻率調節的控制方法。

背景技術

國內電力系統，無論大網、小網或孤網，電網調頻的常規手段通常有兩點：一是通過檢測頻率的波動，借助大數據量的功率負荷統計，通過專用調頻模型，電力調度對各電廠進行負荷設定，各電廠根據設定的負荷曲線(數據)進行調整有功，從而進行系統的頻率調整，但僅依據該調整方法不能滿足頻率的控制要求；二是針對頻率的小波動調節，在發電機組調速器中，控制環節采用調差公式進行調頻，該公式是頻率和機組開度(有功)的變動關系，但該公式無法克服固有靜態頻差，無法達到頻率的精準控制，且會引起系統頻率的震蕩。

對于孤網系統，電壓和頻率的波動范圍較大，受負荷運行的影響較為明顯。由于其容量較小，其中旋轉慣量儲存的動能小，故要求機組的調速系統具有更高的靈敏度、更小的遲緩率和更快的動態響應。

目前電力系統頻率調節方式采用的都是調差公式，簡化如下：公式中，分子Δf/50為頻差的百分比(％)，分母bp為永態轉差系數。Δy為導葉開度(％)，其決定著水輪機(或汽輪機)的輸入能量。

業內，調速器bp設定在3％-8％之間，一般設定為4％或6％。由公式可見：bp設置的越大，導葉開度對頻率變化的調節量就越小，調頻效果越不明顯，靜態誤差越大；bp設置的過小，導葉開度對頻率變化的調節量就越大，但容易引起頻率振蕩。bp設置的準確性、正確性很難確定，且不易得到驗證。

該調差公式，對水輪機(或汽輪機)調節器控制裝置而言，是檢測頻率偏差，然后對頻差進行一個簡單的線性計算，高頻時產生一個負向開度，以降低原動機(水輪機或汽輪機)能量，減低頻率；低頻產生一個正向開度，增加能量，提高轉速。機頻在死區以內時，導葉開度又復歸到原給定數值，頻率會產生二次波動，調節器再次循環如上調整。其存在下述不足：

第一、國內采用調差公式進行調頻，該公式僅僅是頻率和導葉開度的一個簡單的比例關系，頻率和導葉之間的內聯系沒有體現，無法達到頻率的精準控制；

第二、國內bp一般設定為4％或6％，該數值沒有經過嚴密的數學推導，而是經驗參數，只是借鑒前蘇聯，有失科學性，而且該參數沒有根據不同的電網結構進行相應變動，采用該參數無法實現系統的頻率最優控制；

第三、業內采用調差公式進行調節，頻率回到死區內，電力系統穩定后，由于bp的負反饋作用，導葉開度會返回到動作前的開度，這種復歸會引起頻率的二次震蕩和調節器的二次調節，若無人為干涉，會循環周期性調節，系統頻率穩定性差。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種電力孤網系統頻率調節的控制方法，解決電力系統尤其是孤網系統的頻率控制誤差大、精度差和不穩定問題，從而達到電網頻率的精準、穩定控制，保障了電力系統的電能質量，防止電網事故擴大化，實現事故電網快速恢復。

名稱解釋：

孤網系統：即孤立運行的小網，一個本地電力系統或若干個本地電力系統經公共連接點聯結，且和其余電力系統在電氣上分離的一種電網運行狀態，亦包括特例：幾臺機組并列運行、單機帶負荷和甩負荷帶廠用電。

水輪機調節器：檢測水輪機轉速，產生與轉速偏差成比例的信號，并向水輪機主接力器產生相應的液壓控制輸出。

空載開度：機組達到額定轉速后投入電網的瞬間，導葉所達到的開度。

永態轉差系數bp：緩沖裝置衰減后，在穩態時的轉差系數。而轉差系數即為調速系統靜態特性曲線上，某一規定運行點處斜率的負數。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

一種電力孤網系統頻率調節的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、根據電網要求，設置永態轉差系數bp、PID參數、調頻死區0.05Hz和調取調頻模塊的頻率范圍±0.05Hz-±θHz，θ為大于0.05的正數；

步驟2、調速器檢測當前機組頻率；

步驟3、求取檢測到的當前機組頻率與額定頻率50Hz之間的差值Δf；

步驟4、根據頻差Δf的數值范圍進行調節，具體如下：

A、若頻差Δf的絕對值大于調頻死區0.05Hz且小于θHz，則調速器調取調頻模塊，采用調頻公式對機組出力進行調節；

式中，Δa為導葉開度變化量，a為導葉空載開度，f₀為導葉空載開度a下對應的系統頻率，f₁為變動后的頻率；

B、若頻差Δf的絕對值大于θHz，則調速器采用PID控制和調差公式對機組出力進行調節；