[发明专利]一种原动机调速系统附加阻尼器控制方法

说明书

本发明涉及一种原动机调速系统附加阻尼器控制方法，根据预先定义的原动机调速系统模型计算影响原动机调速系统的机械功率，并将所述机械功率分解为阻尼转矩和同步转矩分量，分别获得功率闭环调节和转速闭环调节下的补偿后附加阻尼系数，根据附加阻尼系数确定阻尼转矩区间；构建调速系统附加阻尼器模型，对调速系统的相频特性相应的补偿环节进行相位补偿，使得附加阻尼系数为正。通过上述发明方案使调速系统引起的超低频率振荡阻尼得到提升。

技术领域

发明属于电力系统领域，具体涉及一种原动机调速系统附加阻尼控制方法。

背景技术

近年来，在水电机组比例较高的孤网和直流孤岛送出系统中陆续出现振荡频率低于0.1Hz的超低频率振荡现象。当前调速系统在满足电网一次调频动作快速性的同时，带来了明显的负阻尼。由于电力系统的发展、互联电力系统的出现和扩大、快速自动励磁调节器和快速励磁系统的应用，国内外不少电力系统出现了低频功率振荡，严重影响电力系统的安全稳定运行，成为制约联络线输送功率极限提高的最重要因素之一。为抑制低频振荡，目前电力系统中通常采取在励磁系统中安装PSS装置，以增大阻尼功率为目标从而提高系统阻尼，但由于发电机励磁系统与电网联系紧密，其PSS参数整定设计难以推广到互联电力系统的多机模式。

虽然汽轮发电机调速系统的时间常数较大且存在间隙死区，但近年来电液调速器的应用越来越广泛，调速性能得到提高，研究发现调速系统在一定运行方式下可能产生一定负阻尼，引发低频振荡，在调速系统侧安装GAD可以达到抑制低频振荡、提高系统稳定性的目的。单机系统GAD的设计较为简单，动模实验结果表明，该实验系统完善了调速系统模拟，验证了GAD抑制低频荡的作用，GAD具有鲁棒性、多机解偶性，为继续研究GAD奠定了基础。

发明内容

为了解决原动机调速系统特别是水力发电机组在一定运行方式下负阻尼产生的超低频振荡问题，本发明提供一种原动机调速系统附加阻尼控制方法，通过相位补偿原理，提高调速系统阻尼。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种原动机调速系统附加阻尼器控制方法，所述方法包括：

根据预先定义的原动机调速系统模型计算影响原动机调速系统的机械功率，并将所述机械功率分解为阻尼转矩和同步转矩分量，分别获得功率闭环调节和转速闭环调节下的补偿后附加阻尼系数，根据附加阻尼系数确定阻尼转矩区间；

构建调速系统附加阻尼器模型，对调速系统的相频特性相应的补偿环节进行相位补偿，使得附加阻尼系数为正。

优选的，所述原动机调速系统模型即为Phillips-Heffron：

上式中，M为机组转子的转动惯量，ΔT_M为原动机转矩增量，ΔT_E为发电机的电磁转矩增量，D为系统阻尼作用，ω为发电机轴速度，ω₀为系统基准角频率，ω_d为系统振荡频率；Δδ为功角变化量，j为拉普拉斯算子，t为时间，Δω为转速变化量。

进一步地，通过下式计算影响原动机调速系统的机械功率：

上式中，H_GOV(s)表示调速系统的传递函数，Δx表示调速系统的控制输入增量；ΔT_D表示调速系统的阻尼转矩分量，ΔT_S表示励磁系统的阻尼转矩分量反相位，表示调速系统的相位，K_GOV为调速系统的增益。

优选的，通过下式确定所述转速闭环控制方式下的附加阻尼系数：