[發明專利]一種基于前饋控制的變速抽蓄機組快速一次調頻方法

在審

• 申請號: 202310188415.5
• 申請日: 2023-03-01
• 公開（公告）號: CN116207752A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 趙軍科;劉健俊;劉云平;楊偉;駱林;鐸林;鄭小康;楊勇;鄭津生
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方電機有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/30;H02J3/38;H02J3/46
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 盧昱莎

本發明公開了一種基于前饋控制的變速抽蓄機組快速一次調頻方法，包括：S1：讀取或判斷機組工況信息，確定機組運行方向；S2：判斷一次調頻是否投入，如果投入，則進行暫態調節；否則退出暫態調節，置一次調頻開度偏差和功率偏差為0；S3：根據機組運行方向，選擇對應的模型數據，進行插值計算，獲取機組的最優轉速，以及最優轉速時的最優開度；S4：計算協調控制器最終的功率輸出和/或開度前饋；S5：根據機組運行方向，將最終的功率輸出、開度前饋以及轉速目標對應給定到交流勵磁系統和調速系統，并返回S1進行循環控制。本發明實現了一次調頻動作時交流勵磁與調速器協調配合同時響應，從而實現了變轉速機組的快速一次調頻響應。

技術領域

本發明涉及抽水蓄能機組一次調頻控制技術領域，特別涉及一種基于前饋控制的變速抽蓄機組快速一次調頻方法。

背景技術

目前，風能、太陽能等新能源得到飛速發展，但由于風能和太陽能都屬于無慣性發電系統，隨著大量風能和太陽能的并網發電，對電網安全穩定運行帶來很大挑戰。抽水蓄能則成為當前新能源的重要組成部分，與傳統定速機相比變速抽水蓄能機組除了具有調峰、調頻、消峰填谷、事故備用、超級充電寶等功能功能外，還具有快速功率響應，利用飛輪效應實現的瞬時有功注入，增加電網穩定性等特點。要發揮變速機組快速響應，穩定電網頻率的特性，變速機組就必須參與電網一次調頻調節，合理的一次調頻實現方案將是變速機組特性發揮的關鍵。

現有的方案大多是立足于孤立的調速系統或交流勵磁系統來實現，沒有統一協調，例如：專利號為CN202011161638.5，名稱為一種可變速抽水蓄能機組調速器一次調頻方法，把一次調頻功能局限在調速系統中進行實現，沒法發揮變速抽水蓄能機組交流勵磁毫秒級(ms)功率響應的特點，因此和傳統定速機組一次調頻沒有差別；

專利號為201910405338.8，名稱為全功率變速抽水蓄能機組一次調頻協調控制系統，雖然也協調調速系統和全功率變流器進行一次調頻，但其方案只適應于全功率變流器；且其首先通過頻差Δf獲取ΔPf，再通過低筒濾波器獲取ΔPfL，再與功率給定疊加獲取有功給定Pref1，最后通過尋找最優轉速ωref來實現一次調頻，實現過程過于復雜且緩慢，有可能增加一次調頻過渡過程調節時間，這容易引起暫態速動性與穩態穩定性之間的矛盾，即當一次調頻頻差交小時，很可能落入最優轉速死區而不能調節；

專利號為201811556479.1，名稱為一種基于徑向基函數插值模型的變速機組協調控制方法，同樣是利用一次調頻引起的偏差疊加功率給定后再進行徑向基插值計算，獲取最優轉速和最優開度，該專利沒有區分暫態擾動和穩態控制，同樣存在暫態速動性及穩態穩定性之間的矛盾，不能保證一次調頻的可靠動作；同時該方案只適用于交流勵磁轉速優先模式，存在一定局限性，轉速優先模式變流器以轉速為目標是沒法實現快速一次調頻的功率補償的，無法實現快速一次調頻功能，且按照其調節模式還存在一次調頻功率反調現象，這是電廠沒法接收的，無法滿足電網快速一次調頻要求。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種基于前饋控制的變速抽蓄機組快速一次調頻方法，在一次調頻動作時，交流勵磁與調速器協調配合同時響應，在最大發揮變速機組交流勵磁ms級功率響應的特點的同時，協調調速系統進行快速開度補償，進而實現變速機組快速一次調頻響應。

本發明提供了一種基于前饋控制的變速抽蓄機組快速一次調頻方法，具體技術方案如下：

S1：讀取或判斷機組工況信息，確定機組運行方向；

S2：判斷一次調頻是否投入，如果投入，則進行暫態調節，計算一次調頻開度偏差ΔY和功率偏差ΔP；否則退出暫態調節，置一次調頻開度偏差ΔY＝0，功率偏差ΔP＝0；

S3：根據機組運行方向，選擇對應的模型數據，進行插值計算，獲取機組的最優轉速，以及最優轉速時的最優開度；

S4：根據步驟S2獲得的一次調頻開度偏差ΔY和功率偏差ΔP，計算協調控制器最終的功率輸出Pout和/或開度前饋Yout；