[发明专利]抽水蓄能机组静止变频器工况励磁系统启动控制方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种抽水蓄能机组静止变频器工况励磁系统启动控制方法，属于电力系统励磁控制技术领域。

背景技术

抽水蓄能机组既能在负荷高峰作为发电机发电，也能在负荷低谷作为电动机抽水蓄能，具备调峰填谷、调频调相、事故备用和蓄洪补枯等多种用途，具有启动快、反应灵敏、负荷跟踪迅速的特点。与常规电源相比，抽水蓄能电站能够适应负荷的快速变化，对提高电力系统安全稳定运行水平、电网供电质量和可靠性起到了重要作用，同时还可以优化电源结构，实现绿色环保，达到电力系统的总体节能降耗，提高总体的经济效益。在当今核电和风电等清洁能源大规模建设的同时，必须配套建设一定比例的调峰电源已成为行业共识，抽水蓄能发电就是最佳选择之一。

抽水蓄能机组启停频繁，启动方式灵活多样，机组即可以以发电工况运行，也可以以水泵方式运行，这两种方式下，励磁系统的控制策略是有区别的。在发电工况下，励磁系统以常规程序投入。在电动工况运行时，必须采用专门的电气设备及操作方法，以尽可能平稳的启动同步电机，使启动电流不致过大，对电网不产生过大的扰动。目前，静止变频器（SFC）启动是大型抽水蓄能机组的首选启动方式，它利用晶闸管变频器产生可变的交流电源来启动抽水蓄能机组。

在采用SFC启动时，电机作为一个电动机进行控制，SFC系统将机组由静态拖动到水泵工况运行，这时励磁系统的控制目标与发电工况不同，它要配合SFC系统将机组比较平稳地拖动到正常的水泵工况运行。在采用SFC启动过程中，励磁控制方式应采用以控制励磁电流为目标的控制方式，当励磁系统收到SFC启动命令时，励磁系统的控制方式选择为励磁电流闭环控制方式(ECR)，在启动过程中，在当转速小于90%的额定转速时，励磁系统控制目标在额定励磁电流的50%～60%，当机组转速达到90%的额定转速时，励磁系统控制方式则转换为自动电压闭环调节(AVR)方式。机组的同期系统进行转速及电压的调整，机组在满足同期条件后并网，开始水泵工况运行。

发明内容

为了满足机组在电动工况下静止变频器启动的要求，励磁调节器设置了静止变频器工况启动的独立比例、积分和微分（PID）控制模型，该套模型的PID参数只对机组变频器启动起作用而不作用于机组正常运行的调节规律，从而保证机组启动的可靠性的同时不影响机组运行的稳定性，有利于静止变频器检测电动机转子位置，提高了电动机启动成功率，有利于电力系统的安全稳定运行。

励磁系统停止时，励磁工况寄存器处于清零状态。励磁系统投入前，监控系统必须事先给励磁系统发送运行“工况指令”，抽水蓄能励磁系统首先判断抽水蓄能励磁系统运行于何种运行工况，然后根据不同励磁工况选择不同的励磁控制策略，将励磁系统切换到需要的运行工况。励磁系统收到静止变频器启动模式令之后，控制方式切换为励磁电流闭环，并且采用独立的PID模型控制励磁电流，使机端电压平稳上升，运行一段可设置的固定时间之后，自动切换为正常励磁电流闭环模式，满足同期条件并连网运行之后，切换为电压闭环控制模式，也可以根据需要选择其他闭环控制方式。

附图说明

图1为抽水蓄能机组工况转换控制流程图。

图2为抽水蓄能机组静止变频器启动一次接线图。

图2为本发明专利在静止变频器工况励磁系统启动阶段采用的控制模型图。

图3为抽水蓄能机组电动机模式静止变频器工况励磁系统启动前期波形图。

图4为抽水蓄能机组电动机模式静止变频器工况励磁系统启动中期波形图。

图5为抽水蓄能机组电动机模式静止变频器工况励磁系统启动并网后波形图。

图6为机组并网之后励磁系统波形。

具体实施方式

下面结合附图对本发明专利作进一步的说明。

抽水蓄能机组励磁系统控制流程如图1所示，未开机时，励磁系统处于停止状态，励磁调节器处于待机模式，励磁工况寄存器处于清零状态，灭磁开关及交流侧断路器均处于分断状态，整流柜冷却风机停转。励磁系统投入前，监控系统必须事先通过开关量给励磁系统发送运行“工况指令”，收到指令后，抽水蓄能励磁系统首先判断抽水蓄能励磁系统要运行于何种运行工况，然后根据不同励磁工况选择不同的励磁控制策略，将励磁系统切换到需要的运行工况。抽水蓄能机组有发电机和电动机两种运行模式，发电机运行模式分为正常发电模式和背靠背发电机模式，电动机运行模式分为背靠背电动机启动模式和静止变频器启动模式。