[发明专利]引入频率偏差反馈控制电压实现有功调节的闭环控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种闭环控制方法，尤其是涉及一种引入频率偏差反馈控制电压实现有功调节的闭环控制方法。 

背景技术

能源中心和负荷中心呈现严重的逆向分布的地区，主要表现是绝大部分能源资源分布在西北部，而70％以上的能源需求却集中在东中部。传统的解决思路是通过特高压和超高压远距离输电解决。事实上，依靠建立微电网的方式通过高耗能行业在电源中心就地消纳是一种极为有效的解决途径。 

系统孤岛运行能够给实现企业带来巨大的经济效益，但同时也给系统的安全稳定运行带来了严峻的挑战。传统的大电网拥有众多的火电机组。当系统收到功率扰动时，由于系统转动惯量大，且发电机组众多，系统能够通过传统的一次调频和二次调频响应功率扰动，维持系统的频率和电压在波动允许范围。此外，大电网负荷级差众多，因此可以选择容量合适的负荷快速切除，从而迅速消除不平衡功率。然而对于类似电解铝负荷这种高耗能产业，由于负荷结构级差单一，因此可供系统切除的负荷是否有限。仅仅依靠联切负荷的方式，难以完全消除由于系统的原件故障或者风功率扰动所引起的不平衡功率。孤立电网规模小，系统等效转动惯量小，因而在负荷功率波动下，系统频率过渡时间短。综上所述，对于负荷为类似电解铝这类的孤立电网，如果仅仅通过传统的频率控制手段无法保证系统的安全稳定运行，需要提出高精度的控制方法来保证孤立电网的安全稳定运行。 

类似于电解铝负荷这类电解类行业，工艺原理是直流电通入电解槽，使溶解于电解质中的氧化铝在槽内的阴、阳两极发生电化学反应。负荷几乎不受系统频率的影响，没 有常规负荷的一次调频特性，但与负荷母线的电压具有强耦合关系。为了能够充分挖掘孤立电网的调频能力，解决孤立电网调频手段不足的状况，需要研究快速有效的频率和电压协调控制方法。 

发明内容

本发明创造性的引入频率偏差反馈控制电压来实现有功调节的闭环控制。该方法利用整流负荷具有较强的电压调节特性这一特点，在系统的有功调节能力受限时，充分挖掘负荷的调频能力，考虑通过调节整流负荷母线的电压调节整流负荷的有功功率，实现系统的频率稳定。在原有发电机励磁调节器的基础上，利用PMU实时高精度的采集系统频率，将频率偏差量作为励磁调节器参考电压的正反馈，实现频率-电压实时闭环控制，消除系统存在的不平衡功率。 

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的： 

一种引入频率偏差反馈控制电压实现有功调节的闭环控制方法，其特征是包括以下步骤： 

步骤1、利用广域测量系统(WAMS)实时监测系统受到的功率扰动大小和系统的热备用容量大小，计算二者差值从而得到系统存在的不平衡功率ΔP。 

不平衡功率的计算公式为： 

ΔP=P_step-P_reserve

其中，ΔP表示系统的不平衡功率，P_step为系统受到的功率扰动值，其值可以通过WAMS监测，P_reserve为系统的旋转备用，其值也可以通过WAMS监测。 

步骤2、按照铝厂负荷的容量的比例将测量出来的系统不平衡功率进行合理分配，假设孤立电网有i个负荷点，按照该分配规则计算出这i个负荷点分别需要降低的负荷量，然后利用IEEE负荷建模工作组推荐的整流负荷的模型参数计算出各个负荷点的母线电压的电压调整量。 

IEEE负荷建模工作组推荐的整流负荷的数学模型为： 

P=PN(UUN)1.8(ffN)-0.3]]>

其中，P_N、U_N、f_N分别为整流负荷节点的额定功率、电压、频率，P、U、f分别为整流负荷节点的实际功率、电压、频率。