[发明专利]一种异步联网后水轮机调速器参数的分析和整定方法

说明书

本发明属于液力机械或液力发动机技术领域，公开了一种异步联网后水轮机调速器参数的分析和整定方法；建立电网频率动态的等值模型，并对单机系统的电网频率的解析形式进行量化分析；建立含直流频率控制器的单机及并网运行系统的一次调频模型并分析其频率调节系统的稳定性，验证在实际异步联网系统中水轮机调速器参数值对电网频率的影响；将布谷鸟搜索算法应用到水轮机PID调速器参数优化中，并以ITAE指标作为布谷鸟算法的适应度函数；将一种改进的布谷鸟算法结合到水轮机PID调速器参数优化上，比较了改进的布谷鸟算法和粒子群算法的优化效果，结果表明改进布谷鸟算法相比粒子群算法在水轮机调速器参数优化结果中具有更好的效果。

技术领域

本发明属于液力机械或液力发动机技术领域，尤其涉及一种异步联网后水轮机调速器参数的分析和整定方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：随着西南地区水电资源的开发以及西电东送容量的不断增大，交直流混合运行的运行风险日益增大，对电网主网的安全稳定运行造成巨大威胁。为解决这一问题，电网实施了异步联网工程，使得地区电网与电网主网的联络只有直流连接，使得地区电网不再具备与电网主网同步联网运行的电气条件。异步互联后地区电网以“系统容量小，发电容量大”的方式运行，其运行方式发生了明显的变化，因此，其原有的机组调节器的参数及控制方式可能不再适用于新的运行方式。异步联网运行后,送端电网规模较同步运行时将会变小，即系统惯性减小，也就导致原调速器参数并不适用于异步联网后的电网,若采用原有的参数及控制方式可能会引起机网运行不协调，削弱了电网的调节能力，同时也会增加电网事故的风险。整定调速器参数后，可以消除送端电网与受端大电网异步联网后出现的超低频振荡现象。异步联网运行后，可以避免由直流系统发生故障后引起的大量有功潮流转移到交流输电线路，诱发电网的功角失稳问题，但是当直流输电线路发生故障时，由于有功功率无法及时外送及消纳，电网稳定性问题由整个系统的功角稳定转变为送端电网的频率稳定。电力系统频率是电网中同步发电机产生的交流正弦电压的频率，是衡量电力系统安全稳定运行的重要指标之一。电力系统在正常运行过程中，其系统频率保持不变。当电网遭受到大的干扰时，系统中有功功率的产生量与消耗量之间失去平衡，导致电网中有功潮流分布的变化。电力系统的频率动态变化可能会引起电网中继电保护动作，进一步诱发连锁故障，最终导致全系统大面积停电事故或者不可控的无序解列。对送端地区电网进行异步联网试验的在大扰动实验的PMU数据进行分析时，实验人员发现异步联网后送端电网机组的一次调频问题变得更加突出、直流系统故障时电网高频现象严重，而且各区域的频率动态变化并不一致，具有明显的时空分布特性。表明送端电网异步联网后，运行状态发生了明显的变化，原有的参数不能适应新的运行状态，对送端电网机组的PID参数、一次调频系统等控制装置的参数作进一步优化调整。

综上所述，现有技术存在的问题是：原有的机组调节器的参数及控制方式可能不再适用于新的运行方式；采用原有的参数及控制方式可能会引起机网运行不协调，削弱了电网的调节能力，同时也会增加电网事故的风险。如异步联网后送端外送直流双极闭锁，稳控切机措施拒动将引发系统功角失稳，同时受端电网交流严重故障造成多回直流持续换相失败可能会导致系统功角失稳。

解决上述技术问题的难度和意义：目前关于异步联网运行的研究主要是侧重于系统层面的稳定性问题以及直流输电系统的控制策略及方法。但是异步联网运行后，电网中各元件的原有参数对电网运行状况的影响，尤其是水轮机调速器对电网频率动态特性的影响作为机网协调的重要部分还未有深入研究。异步联网条件下送端电网暂态特性发生了较大的变化，其中电网的频率稳定性明显恶化，而发电机调速器的参数及控制方式与孤网的稳定运行密切相关。因此，研究异步联网后云南电网中发电机调速器参数的优化对电网的安全稳定运行具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种异步联网后水轮机调速器参数的分析和整定方法。