[发明专利]一种水电机组调速器电力系统稳定器设计方法

说明书

本发明公开了一种水电机组调速器电力系统稳定器设计方法，涉及设计方法技术领域，包括以下步骤：S1，采集频率信号并计算得到频差作为GPSS控制通道的输入量；S2，接收频差信号并滤除高频干扰信号，输出超低频振荡控制信号；S3，隔离超低频振荡控制信号中的直流信号，输出交流信号；S4，进行交流信号的相位补偿并通过增益限幅输出GPSS输出信号；S5，由外部投退开关和上位机投退命令共同决定GPSS输出信号是否投入，若投入则将GPSS输出信号叠加至导叶开度给定，否则重复上述步骤，本发明理论上不增加现有机组的硬件成本只是控制策略的优化，故在目前大部分新型水电调速系统控制器上可以直接植入，实现对超低频振荡的抑制。

技术领域

本发明涉及设计方法技术领域，特别涉及一种水电机组调速器电力系统稳定器设计方法。

背景技术

水轮机的调节是一个复杂的水机电综合控制系统，再加上调节过程中产生的“水锤效应”，大电机的强非线性及惯性环节影响，水力系统的非线性和非最小相移特性可能对电力系统形成负阻尼作用。当前电力系统中，由于特高压远距离输电以及异步联网方式的出现，四川云南水电比重的增加，以及电网一次调频考核要求带来的调速器参数过于灵敏，都为异步联网后系统的稳定运行埋下安全隐患，不时出现电网频率的超低频振荡。常规的PID调节已不能满足系统稳定控制的要求，必须探索新的控制方法满足电网结构变化带来的安全稳定问题。

电力系统稳定器(PSS)技术在电力系统发电机励磁装置上已获得了广泛应用，在抑制电力系统低频振荡(0.2Hz到2Hz)方面已取得了显著效果，目前已成为励磁装置的基本配置。参照励磁PSS技术发展起来的调速器GPSS技术，上世纪90年代国内外就有研究，但主要以火电机组调速器为主，且随着励磁PSS技术的普及而暂时停止了研究和应用。在水电机组调速器上的研究，由于调速器液压执行机构的速度限制，以及“水锤效应”反调的影响，并没有得到实际应用。近年来随着电网超低频振荡现象的出现(0.1Hz以下)，如2016年，云南电网异步联网实验时，网内产生了振荡频率为0.05Hz，持续25分钟的超低频振荡。2017年，锦苏直流孤岛实验期间，出现了振荡频率约为0.07Hz的超低频振荡，由于此类振荡频率较低，励磁PSS控制无法发挥作用，且此类振荡与水电站调速器的控制密切相关，本发明则从水轮机调速器的角度提出了一种水电机组调速器电力系统稳定器设计方法，旨在抑制此类超低频振荡对电网安全的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑制超低频振荡的水电机组调速器电力系统稳定器设计方法，解决了大型水电机组调速系统在电力系统受扰动情况下可能存在的负阻尼造成电网超低频振荡问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种水电机组调速器电力系统稳定器设计方法，包括以下步骤：

S1，采集频率信号并计算得到频差作为GPSS控制通道的输入量；

S2，接收频差信号并滤除高频干扰信号，输出超低频振荡控制信号；

S3，隔离超低频振荡控制信号中的直流信号，输出交流信号；

S4，进行交流信号的相位补偿并通过增益限幅输出GPSS输出信号；

S5，由外部投退开关和上位机投退命令共同决定GPSS输出信号是否投入，若投入则将GPSS输出信号叠加至导叶开度给定，否则重复上述步骤。

优选地，所述S2中，采用低通滤波环节滤除高频干扰信号，所述低通滤波环节表示为：其中T_R1、T_R2为低通滤波环节时间常数；m为滤波阶数；s为积分算子。

优选地，上述传递函数写成差分的形式进行算法变换如下：

yΔt+Ty-Ty₀＝xΔt