[发明专利]一种用于发电机组调频的装置及其方法

摘要

本发明公开了一种用于发电机组调频的装置及方法，本发明通过在发电机机端与并网点升压变压器低压侧之间增加隔离串联变压器和串联变换器，在发电机机端或并网点升压变压器的低压侧增加并联变换器，串联变换器和并联变换器由公共直流母线连接在一起，串联变换器实时响应发电机组的调频技术要求，动态调节串联补偿输出电压实现调频要求的有功功率调节。并联变换器除了稳定直流母线电压之外，还能及时响应系统的无功功率控制要求。本发明能够解决目前发电机组调频面临的各种问题，综合响应速度快、调节精度高、与现有自动发电控制AGC系统形成良好的协调控制等优点于一体，减少设备维护量和提高机组使用寿命，具有很好的经济效益。

主权项

1.一种用于发电机组调频装置的调频方法，该装置串联在发电机组并网点升压变压器的低压侧与发电机机端之间，该装置包括串联隔离变压器、串联变换器及并联变换器；设置在发电机组并网点升压变压器与发电机机端之间的串联变换器及串联隔离变压器用于调节串联补偿电压，从而实现发电机输出功率的调节和调频；设置在发电机机端或并网点升压变压器低压侧的并联变换器用于控制直流母线电压的稳定和无功功率的输出；所述串联隔离变压器的副边串联于发电机组并网点升压变压器的低压侧和发电机机端之间，所述串联变换器接到串联隔离变压器原边，所述并联变换器与发电机机端侧或发电机组并网点升压变压器的低压侧连接，串联变换器或并联变换器由可实现功率双向流动的三相全桥功率器件组成，其拓扑结构为两电平或级联多电平；在串联变换器和并联变换器公共直流母线上增加储能装置，通过储能装置的充电及放电，实现发电机组整体输出功率的增加或减少，实现参与发电机组的一次及二次调频要求，实现发电机组的进一步的深度调峰；其特征在于，该方法通过所述串联变换器，动态调节发电机机端电压或相位来实现发电机组输出功率在一定范围内调节，实现发电机组的调频要求；通过所述并联变换器来实现直流母线电压的控制以及电厂的无功功率控制；动态调节发电机机端电压或相位来实现发电机组输出功率在一定范围内调节，实现发电机组的调频要求，具体包括如下步骤：检测发电机机端电压和并网点升压变压器低压侧电压，根据发电机组调频要求，频率给定与反馈实际值之间的差值进行PID闭环控制后得到调节的功率变化量，再根据功率变化量与串联补偿电压之间的关系得到需要补偿的串联补偿电压值，最后通过串联变换器的电压闭环控制得到所需的串联补偿电压；其中，发电机输出端电压V₁超前于并网点升压变压器低压侧电压V₂的功角为δ，厂内输电线上引入串联补偿电压ΔV后，发电机输出端电压由原V₁变为V₃，V₃＝V₁+ΔV，ΔV超前V₁的相位角为α，ΔV超前V₂的相位角为(δ+α)，当α为[0,2π]之间的任意角度时，根据叠加原理，ΔV所产生的线路电流增量ΔI滞后ΔV的角度为90°，ΔV超前V₂的角度为(δ+α)，故ΔI比V₂滞后γ＝90°‑(δ+α)，有功电流ΔI_P＝ΔIcosγ，无功电流ΔI_Q＝ΔIsinγ，并网点末端的有功功率增量ΔP和无功功率增量ΔQ分别为：功角δ、并网点升压变压器低压侧电压V2、ΔV超前V1的相位角α保持不变，等效电抗xL参数保持不变，则可调节的有功及无功分量与ΔV成正比的线性关系；对于发电机侧，发电机向电网输出的有功功率为：其中Eq为发电机内部的电动势，在Eq及功角δ保持不变的情况下，发电机输出有功功率与发电机输出端电压V1成正比；调节机端电压在±10％范围内变化，实现调节发电机输出有功功率在±10％范围内的调节，满足电网对发电机组一次调频的技术要求。