[发明专利]一种水轮机调速器功率频率控制方法

说明书

本发明公开了一种水轮机调速器功率频率控制方法，通过将频率偏差信号折算成目标功率信号与功率给定信号进行叠加，形成实际的目标给定功率，再与实际功率信号进行比较，得出控制偏差进行控制。为实现不同水头下调节控制性能均能取得较好的指标，提出了参考模型控制方法。根据目标控制功率和当前运行水头，由参考模型直接产生所需的控制输出，加快了控制响应速度。为取得较好的控制精度，目标功率与实际功率进行比较，将偏差信号引入校正控制器输出校正控制输出。利用校正环节输出进行参考模型校正，使参考模型具有自完善功能。旨在解决现有技术中存在的响应速度慢、调节精度不高、指标达标率低、控制参数适应性不强的技术问题。

技术领域

本发明涉及水轮机调节系统控制技术领域，尤其涉及一种水轮机调速器功率频率控制方法、系统及终端设备。

背景技术

在现代电力系统中，随着电网容量的不断增大，各区域联网调度频繁，再加上新能源发电设备并网时对电网造成冲击，电力系统对水轮机调节系统的功能性和稳定性有了更高的要求，在更为严苛的电网条件下，水轮机调速器要根据电力系统负荷的变化及时调整输出功率以维持机组转速稳定，一次调频的动作性能要求日益变高。在国外，如欧洲UCTE和美国WECC针对本地的实际情况分别对不同的发电机组的一次调频功能制定了详尽的技术规范，并且只有通过现场试验的达标的机组才能发电。此外，当负荷大幅度变化时，一次调频后的静态频率指标可能存在较大的差值，为满足电网频率的二次调整需要和方便实现电力系统的电力调度，还需要方便地实现自动发电控制(AGC)。为满足水轮发电机组不同运行模式与工况的需要，水轮机调速器往往设有频率调节、开度调节与功率调节三种模式。

在电厂实际运行中，大多采用频率调节模式和功率调节模式两种模式。频率调节模式一般用于单机带孤立负荷、空载自动运行的工况；功率调节模式则广泛地应用于机组并入大电网的运行模式。在目前国内调速器中，频率调节模式与功率调节模式往往共用一个控制器。空载时采用空载控制参数进行控制，实际频率与给定频率的偏差作用于控制器的输入，实现对机组频率的精确控制；并网运行时，实际功率与给定功率的偏差乘以永态转差系数bp(ep)再与超出一次调频死区后的频率偏差叠加，作用于PID控制器的输入；当电网频率在一次调频死区范围内时，通过功率给定指令实现水电机组的功率调整与分配；当电网频率超过一次调频死区范围内时，有频率偏差信号作用于PID控制器的输入，实现一次调频。此种调节模式难以保证一次调频与AGC的调节指标均满足电网两个细则的考核要求，存在一次调频参数与AGC控制参数不好整定的问题。此外，若电网频率是阶跃扰动时，存在响应时间过长、调速器速动性差、过调量大等问题。实际电网频率不可能是阶跃变化，在实测信号(电厂实际频率信号)下，水头较低或者出力较大时，大频差一次调频考核指标更是难以合格。现有调速器控制模式下，当水电站水头变化时，采用相同的PID参数的一次调频过程和AGC调节过程差异较大，若要取得良好的一次调频和AGC控制结果，则需要根据不同的工况调整PID控制参数，若要使AGC和一次调频具有良好的静态特性和动态特性，则又需要采用两组不同的PID控制参数。

因此，如何提高水轮机调速器响应速度、调节精度和指标达标率，是一个亟需解决的技术问题。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种水轮机调速器功率频率控制方法，旨在解决现有技术中存在的响应速度慢、调节精度不高、指标达标率低、控制参数适应性不强的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种水轮机调速器功率频率控制方法，所述功率和频率控制方法包括如下步骤：

获取目标控制功率：根据机组频率与给定频率值求取频率控制偏差信号，并将获得的频率控制偏差信号转换为功率控制增量；利用功率控制增量实现调频限幅的目标功率与给定功率相加得到实际目标控制功率；

构建参考控制模型：构建水轮发电机组输出功率与工作水头、导叶接力器行程的关系曲线，建立参考控制模型；