[发明专利]一种变速恒频抽蓄机组快速功率控制及频率振荡抑制方法

说明书

本发明公开了一种变速恒频抽蓄机组快速功率控制及频率振荡抑制方法，针对全功率变速恒频抽水蓄能机组发电运行工况，提出一种变频器调节机组功率，调速系统调节频率的快速功率控制方法，同时针对该控制模式下机组频率振荡问题，提出相应的频率振荡抑制方法。该方法的核心思想在于，利用变频器的毫秒级控制能力，实现机组功率的快速控制；在机组功率调节暂态过程中通过调速器参数优化整定，同时配合调速器附加控制和变频器附加控制抑制机组频率振荡。本发明为全功率变速恒频抽蓄机组快速功率调节和频率振荡抑制提供了技术手段。

技术领域

本发明属于变速恒频抽蓄机组运行调节技术领域，具体涉及一种变速恒频抽蓄机组快速功率控制及频率振荡抑制方法。

背景技术

采用基于IGBT的全功率电力电子变换器的变速恒频抽水蓄能机组目前为国内技术空白，尚无成熟设备和产品，也鲜有相关理论研究。

基于全功率电力电子变换器的变速恒频抽蓄机组，在设备上其基本构成有两部分：在发电机侧采用可变速水泵水轮机，在电网侧采用基于IGBT的变频器。受水力系统和机械系统惯性影响，发电机功率响应时间尺度在秒级，而变频器的调节响应时间尺度为毫秒级，两者控制响应时间尺度差异巨大。机组处于发电运行状态时，功率和频率调节存在多种方式，一是变频器调节功率，机组调速系统调节频率；二是变频器调节机组频率，机组调速系统调节功率。

变频器调节机组功率，机组调速系统调节频率模式下，由于变频器的快速调节特性，机组的功率调节性能好，但由于水轮机的水锤效应影响，机械功率滞后，机组频率可能发生长时间振荡，对机组安全运行带来重大安全隐患。减小调速器PID参数，有助于抑制该振荡，但过小的PID参数不利于频率恢复，也可能使得超低频模态周期变长，进一步减缓频率恢复。

然而，全功率变速恒频抽水蓄能机组处于技术空白，相关研究较少，给机组的运行和控制及频率调节性能提升带来了极大挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中变频器调节机组功率，机组调速系统调节频率模式下，由于变频器的快速调节特性，机组的功率调节性能好，但由于水轮机的水锤效应影响，机械功率滞后，机组频率可能发生长时间振荡，对机组安全运行带来重大安全隐患的问题，目的在于提供一种变速恒频抽蓄机组快速功率控制及频率振荡抑制方法，解决上述背景技术中遇到的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种变速恒频抽蓄机组快速功率控制及频率振荡抑制方法，包括如下步骤：

S1：建立抽蓄机组水轮机模型；

S2：建立抽蓄机组接入电网系统小信号模型；

S3：计算调速系统阻尼水平或根据仿真结果，对调速系统频率控制PID参数进行整定；

S4：根据水轮机模型和接入电网系统小信号模型及仿真结果，对调速系统附加频率控制器参数进行整定；

S5：参数整定后根据调速系统以及调速器附加频率控制器控制策略获得机械转矩T_m；

S6：根据机组励磁系统获得励磁电压E_fd；

S7：在励磁电压E_fd的控制状态下，将机械转矩T_m送入发电机，获得电磁功率；

S8：根据水轮机模型和接入电网系统小信号模型及仿真结果，对整流器附加频率控制器参数进行整定；

S9：根据整流器附加频率控制器获得调整后的机组功率；

S10：将电磁功率和调整后的机组功率送入整流器和逆变器获得调整后的机组频率并将其并入电网。