[發(fā)明專利]一種異步聯(lián)網(wǎng)后水輪機調(diào)速器參數(shù)的分析和整定方法

在審

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• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109918693A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王德林;高原;朱亞飛;馬寧寧
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;F03B15/00
• 代理公司: 四川君士達律師事務(wù)所 51216
• 代理人: 芶忠義

本發(fā)明屬于液力機械或液力發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種異步聯(lián)網(wǎng)后水輪機調(diào)速器參數(shù)的分析和整定方法；建立電網(wǎng)頻率動態(tài)的等值模型，并對單機系統(tǒng)的電網(wǎng)頻率的解析形式進行量化分析；建立含直流頻率控制器的單機及并網(wǎng)運行系統(tǒng)的一次調(diào)頻模型并分析其頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，驗證在實際異步聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中水輪機調(diào)速器參數(shù)值對電網(wǎng)頻率的影響；將布谷鳥搜索算法應(yīng)用到水輪機PID調(diào)速器參數(shù)優(yōu)化中，并以ITAE指標(biāo)作為布谷鳥算法的適應(yīng)度函數(shù)；將一種改進的布谷鳥算法結(jié)合到水輪機PID調(diào)速器參數(shù)優(yōu)化上，比較了改進的布谷鳥算法和粒子群算法的優(yōu)化效果，結(jié)果表明改進布谷鳥算法相比粒子群算法在水輪機調(diào)速器參數(shù)優(yōu)化結(jié)果中具有更好的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于液力機械或液力發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種異步聯(lián)網(wǎng)后水輪機調(diào)速器參數(shù)的分析和整定方法。

背景技術(shù)

目前，業(yè)內(nèi)常用的現(xiàn)有技術(shù)是這樣的：隨著西南地區(qū)水電資源的開發(fā)以及西電東送容量的不斷增大，交直流混合運行的運行風(fēng)險日益增大，對電網(wǎng)主網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行造成巨大威脅。為解決這一問題，電網(wǎng)實施了異步聯(lián)網(wǎng)工程，使得地區(qū)電網(wǎng)與電網(wǎng)主網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)只有直流連接，使得地區(qū)電網(wǎng)不再具備與電網(wǎng)主網(wǎng)同步聯(lián)網(wǎng)運行的電氣條件。異步互聯(lián)后地區(qū)電網(wǎng)以“系統(tǒng)容量小，發(fā)電容量大”的方式運行，其運行方式發(fā)生了明顯的變化，因此，其原有的機組調(diào)節(jié)器的參數(shù)及控制方式可能不再適用于新的運行方式。異步聯(lián)網(wǎng)運行后,送端電網(wǎng)規(guī)模較同步運行時將會變小，即系統(tǒng)慣性減小，也就導(dǎo)致原調(diào)速器參數(shù)并不適用于異步聯(lián)網(wǎng)后的電網(wǎng),若采用原有的參數(shù)及控制方式可能會引起機網(wǎng)運行不協(xié)調(diào)，削弱了電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力，同時也會增加電網(wǎng)事故的風(fēng)險。整定調(diào)速器參數(shù)后，可以消除送端電網(wǎng)與受端大電網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)后出現(xiàn)的超低頻振蕩現(xiàn)象。異步聯(lián)網(wǎng)運行后，可以避免由直流系統(tǒng)發(fā)生故障后引起的大量有功潮流轉(zhuǎn)移到交流輸電線路，誘發(fā)電網(wǎng)的功角失穩(wěn)問題，但是當(dāng)直流輸電線路發(fā)生故障時，由于有功功率無法及時外送及消納，電網(wǎng)穩(wěn)定性問題由整個系統(tǒng)的功角穩(wěn)定轉(zhuǎn)變?yōu)樗投穗娋W(wǎng)的頻率穩(wěn)定。電力系統(tǒng)頻率是電網(wǎng)中同步發(fā)電機產(chǎn)生的交流正弦電壓的頻率，是衡量電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要指標(biāo)之一。電力系統(tǒng)在正常運行過程中，其系統(tǒng)頻率保持不變。當(dāng)電網(wǎng)遭受到大的干擾時，系統(tǒng)中有功功率的產(chǎn)生量與消耗量之間失去平衡，導(dǎo)致電網(wǎng)中有功潮流分布的變化。電力系統(tǒng)的頻率動態(tài)變化可能會引起電網(wǎng)中繼電保護動作，進一步誘發(fā)連鎖故障，最終導(dǎo)致全系統(tǒng)大面積停電事故或者不可控的無序解列。對送端地區(qū)電網(wǎng)進行異步聯(lián)網(wǎng)試驗的在大擾動實驗的PMU數(shù)據(jù)進行分析時，實驗人員發(fā)現(xiàn)異步聯(lián)網(wǎng)后送端電網(wǎng)機組的一次調(diào)頻問題變得更加突出、直流系統(tǒng)故障時電網(wǎng)高頻現(xiàn)象嚴重，而且各區(qū)域的頻率動態(tài)變化并不一致，具有明顯的時空分布特性。表明送端電網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)后，運行狀態(tài)發(fā)生了明顯的變化，原有的參數(shù)不能適應(yīng)新的運行狀態(tài)，對送端電網(wǎng)機組的PID參數(shù)、一次調(diào)頻系統(tǒng)等控制裝置的參數(shù)作進一步優(yōu)化調(diào)整。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：原有的機組調(diào)節(jié)器的參數(shù)及控制方式可能不再適用于新的運行方式；采用原有的參數(shù)及控制方式可能會引起機網(wǎng)運行不協(xié)調(diào)，削弱了電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力，同時也會增加電網(wǎng)事故的風(fēng)險。如異步聯(lián)網(wǎng)后送端外送直流雙極閉鎖，穩(wěn)控切機措施拒動將引發(fā)系統(tǒng)功角失穩(wěn)，同時受端電網(wǎng)交流嚴重故障造成多回直流持續(xù)換相失敗可能會導(dǎo)致系統(tǒng)功角失穩(wěn)。

解決上述技術(shù)問題的難度和意義：目前關(guān)于異步聯(lián)網(wǎng)運行的研究主要是側(cè)重于系統(tǒng)層面的穩(wěn)定性問題以及直流輸電系統(tǒng)的控制策略及方法。但是異步聯(lián)網(wǎng)運行后，電網(wǎng)中各元件的原有參數(shù)對電網(wǎng)運行狀況的影響，尤其是水輪機調(diào)速器對電網(wǎng)頻率動態(tài)特性的影響作為機網(wǎng)協(xié)調(diào)的重要部分還未有深入研究。異步聯(lián)網(wǎng)條件下送端電網(wǎng)暫態(tài)特性發(fā)生了較大的變化，其中電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性明顯惡化，而發(fā)電機調(diào)速器的參數(shù)及控制方式與孤網(wǎng)的穩(wěn)定運行密切相關(guān)。因此，研究異步聯(lián)網(wǎng)后云南電網(wǎng)中發(fā)電機調(diào)速器參數(shù)的優(yōu)化對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種異步聯(lián)網(wǎng)后水輪機調(diào)速器參數(shù)的分析和整定方法。