[發明專利]一種原動機調速系統附加阻尼器控制方法

有效

• 申請號: 201710181843.X
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN106911274B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 王官宏;李文鋒;李瑩;陶向宇;艾東平;何鳳軍
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網公司;國網重慶市電力公司
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00;H02J3/24;H02P101/10
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明涉及一種原動機調速系統附加阻尼器控制方法，根據預先定義的原動機調速系統模型計算影響原動機調速系統的機械功率，并將所述機械功率分解為阻尼轉矩和同步轉矩分量，分別獲得功率閉環調節和轉速閉環調節下的補償后附加阻尼系數，根據附加阻尼系數確定阻尼轉矩區間；構建調速系統附加阻尼器模型，對調速系統的相頻特性相應的補償環節進行相位補償，使得附加阻尼系數為正。通過上述發明方案使調速系統引起的超低頻率振蕩阻尼得到提升。

技術領域

發明屬于電力系統領域，具體涉及一種原動機調速系統附加阻尼控制方法。

背景技術

近年來，在水電機組比例較高的孤網和直流孤島送出系統中陸續出現振蕩頻率低于0.1Hz的超低頻率振蕩現象。當前調速系統在滿足電網一次調頻動作快速性的同時，帶來了明顯的負阻尼。由于電力系統的發展、互聯電力系統的出現和擴大、快速自動勵磁調節器和快速勵磁系統的應用，國內外不少電力系統出現了低頻功率振蕩，嚴重影響電力系統的安全穩定運行，成為制約聯絡線輸送功率極限提高的最重要因素之一。為抑制低頻振蕩，目前電力系統中通常采取在勵磁系統中安裝PSS裝置，以增大阻尼功率為目標從而提高系統阻尼，但由于發電機勵磁系統與電網聯系緊密，其PSS參數整定設計難以推廣到互聯電力系統的多機模式。

雖然汽輪發電機調速系統的時間常數較大且存在間隙死區，但近年來電液調速器的應用越來越廣泛，調速性能得到提高，研究發現調速系統在一定運行方式下可能產生一定負阻尼，引發低頻振蕩，在調速系統側安裝GAD可以達到抑制低頻振蕩、提高系統穩定性的目的。單機系統GAD的設計較為簡單，動模實驗結果表明，該實驗系統完善了調速系統模擬，驗證了GAD抑制低頻蕩的作用，GAD具有魯棒性、多機解偶性，為繼續研究GAD奠定了基礎。

發明內容

為了解決原動機調速系統特別是水力發電機組在一定運行方式下負阻尼產生的超低頻振蕩問題，本發明提供一種原動機調速系統附加阻尼控制方法，通過相位補償原理，提高調速系統阻尼。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

一種原動機調速系統附加阻尼器控制方法，所述方法包括：

根據預先定義的原動機調速系統模型計算影響原動機調速系統的機械功率，并將所述機械功率分解為阻尼轉矩和同步轉矩分量，分別獲得功率閉環調節和轉速閉環調節下的補償后附加阻尼系數，根據附加阻尼系數確定阻尼轉矩區間；

構建調速系統附加阻尼器模型，對調速系統的相頻特性相應的補償環節進行相位補償，使得附加阻尼系數為正。

優選的，所述原動機調速系統模型即為Phillips-Heffron：

上式中，M為機組轉子的轉動慣量，ΔT_M為原動機轉矩增量，ΔT_E為發電機的電磁轉矩增量，D為系統阻尼作用，ω為發電機軸速度，ω₀為系統基準角頻率，ω_d為系統振蕩頻率；Δδ為功角變化量，j為拉普拉斯算子，t為時間，Δω為轉速變化量。

進一步地，通過下式計算影響原動機調速系統的機械功率：

上式中，H_GOV(s)表示調速系統的傳遞函數，Δx表示調速系統的控制輸入增量；ΔT_D表示調速系統的阻尼轉矩分量，ΔT_S表示勵磁系統的阻尼轉矩分量反相位，表示調速系統的相位，K_GOV為調速系統的增益。

優選的，通過下式確定所述轉速閉環控制方式下的附加阻尼系數：