本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)仿真建模技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種水電機(jī)組孤網(wǎng)排查方法。

背景技術(shù)：

發(fā)電機(jī)組原動機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模是電力系統(tǒng)仿真分析行業(yè)“四大參數(shù)”建模重要工作之一，隨著近年來區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)進(jìn)程的不斷推進(jìn)以及特高壓交直流輸電走廊建設(shè)步伐逐步推進(jìn)，電力系統(tǒng)仿真分析已經(jīng)成為定性定量評估區(qū)域電網(wǎng)之間相互影響的重要手段之一。為了獲得更為準(zhǔn)確的仿真分析結(jié)果，各省電網(wǎng)公司基于工程實(shí)際需求以及理論研究需求，都對區(qū)域內(nèi)的相關(guān)機(jī)組開展基于現(xiàn)場實(shí)際的實(shí)測建模工作。工程實(shí)際、理論研究已經(jīng)成為促進(jìn)現(xiàn)場試驗(yàn)開展的主要推動力。例如，2015年1月西藏電網(wǎng)藏木電廠機(jī)組功率振蕩事件，成為機(jī)組調(diào)速器進(jìn)行孤網(wǎng)排查的主要促進(jìn)因素，當(dāng)年國網(wǎng)系統(tǒng)各省均開展了孤網(wǎng)機(jī)組排查以及機(jī)組調(diào)速器參數(shù)及控制的優(yōu)化。事后相關(guān)分析表明，機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不合理是機(jī)組發(fā)生頻率、功率振蕩的主要原因之一。對于可能存在孤網(wǎng)運(yùn)行概率機(jī)組應(yīng)設(shè)置合理的孤網(wǎng)運(yùn)行控制參數(shù)。

由于頻率控制與發(fā)電機(jī)組調(diào)速器密切聯(lián)系，因此調(diào)速器模型及其參數(shù)對頻率穩(wěn)定控制起到至關(guān)重要作用。2015年9月19日，錦蘇直流落點(diǎn)發(fā)生閉鎖，導(dǎo)致整個華東電網(wǎng)在短時(shí)間之內(nèi)損失數(shù)百萬的功率。作為受端電網(wǎng)，華東電網(wǎng)頻率發(fā)生大幅波動，一度跌落至49.54hz，華東電網(wǎng)內(nèi)的機(jī)組接收頻差擾動信號，導(dǎo)致調(diào)速器相繼動作。事后錄波記錄表明機(jī)組調(diào)速器參數(shù)以及邏輯設(shè)置不合理導(dǎo)致其動作幅度不足是導(dǎo)致頻率持續(xù)深度跌落的主要原因之一。調(diào)速器參數(shù)設(shè)置合理與否直接影響事故情況下電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性。

2012年以來，隨著發(fā)電機(jī)組調(diào)速器企標(biāo)、行標(biāo)、國標(biāo)的相繼頒布，發(fā)電機(jī)組原動機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)測建模工作取得了不小的進(jìn)展。隨著特高壓互聯(lián)電網(wǎng)的建成，各大電網(wǎng)之間聯(lián)系愈加緊密，這在一方面促進(jìn)了電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性，然而另一方面局部地區(qū)電網(wǎng)頻率擾動事件可能因調(diào)速器誤動作而導(dǎo)致頻率事件的擴(kuò)大化，頻率事件對電網(wǎng)的影響已不再單單是電網(wǎng)層面考慮的問題了，還延伸到電源層面甚至用戶層面。因此機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行控制技術(shù)研究勢在必行。對于可能孤網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組而言，預(yù)先針對機(jī)組控制參數(shù)以及控制模式進(jìn)行優(yōu)化整定，可以做到有備無患。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生大幅度頻率擾動或者機(jī)組與電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線因故障跳開，機(jī)組都可以借助預(yù)先整定的模式進(jìn)入孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，將孤網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷停電波及范圍降到最低。近年來，隨著局部電網(wǎng)運(yùn)行方式的調(diào)整，部分機(jī)組尤其是水電機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行可能性逐漸增加。特別是近年來發(fā)生的一些局部電網(wǎng)頻率振蕩事件，使業(yè)界對機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行特性及其頻率控制愈加重視。例如，2015年1月西藏電網(wǎng)藏木電廠機(jī)組功率振蕩事件，成為機(jī)組調(diào)速器進(jìn)行孤網(wǎng)排查的主要促進(jìn)因素，當(dāng)年國網(wǎng)系統(tǒng)各省開展孤網(wǎng)機(jī)組排查以及機(jī)組調(diào)速器參數(shù)及控制的優(yōu)化整定。事后相關(guān)分析表明，機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不合理是發(fā)生頻率、功率振蕩的主要原因之一。對于可能存在孤網(wǎng)運(yùn)行概率的機(jī)組應(yīng)設(shè)置合理的孤網(wǎng)運(yùn)行控制參數(shù)。目前孤網(wǎng)機(jī)組控制策略研究主要涵蓋以下幾方面：(1)火電機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行控制；(2)區(qū)域電網(wǎng)解列后的孤網(wǎng)運(yùn)行控制；(3)孤網(wǎng)頻率穩(wěn)定控制研究；(4)水電機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行控制。

在發(fā)生類似2008年冰災(zāi)的背景下，個別區(qū)域電網(wǎng)可能出現(xiàn)與主網(wǎng)分離的情況。例如某省電網(wǎng)局部地區(qū)通過雙回220kv線路連入省網(wǎng)，該段線路位于山區(qū)，容易出現(xiàn)覆冰從而導(dǎo)致線路跳閘等后果，此時(shí)網(wǎng)內(nèi)某電廠帶小網(wǎng)運(yùn)行。小網(wǎng)內(nèi)帶有牽引供電負(fù)荷，因此孤網(wǎng)機(jī)組的重要性不言而喻。一般情況孤網(wǎng)機(jī)組在正常情況下并入大網(wǎng)運(yùn)行，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生較嚴(yán)重故障(例如n-2故障)時(shí)，由于連接孤網(wǎng)機(jī)組、大網(wǎng)之間的線路跳開，導(dǎo)致機(jī)組進(jìn)入孤網(wǎng)狀態(tài)運(yùn)行。此時(shí)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)若仍舊采用大網(wǎng)調(diào)頻參數(shù)則可能會對孤網(wǎng)頻率穩(wěn)定造成負(fù)面影響，從這個角度出發(fā)則需要設(shè)置一套保守的控制參數(shù)；另一方面，當(dāng)機(jī)組并網(wǎng)時(shí)，若電網(wǎng)產(chǎn)生類似2015.9.19事件的頻率波動趨勢，雖然機(jī)組并未進(jìn)入孤網(wǎng)切換狀態(tài)，但該類型頻率波動事件可能觸發(fā)機(jī)組孤網(wǎng)模式標(biāo)志誤動，從而導(dǎo)致機(jī)組在并入大網(wǎng)情況下選擇孤網(wǎng)控制模式參數(shù)，以致削弱機(jī)組一次調(diào)頻能力，進(jìn)而間接惡化大網(wǎng)頻率特性。綜上所述，基于高壓直流落點(diǎn)(線路)故障近期頻繁發(fā)生故障，電網(wǎng)頻率穩(wěn)定問題愈加突出。因此很有必要開展孤網(wǎng)機(jī)組控制參數(shù)優(yōu)化整定研究，為電網(wǎng)發(fā)生頻率穩(wěn)定問題時(shí)提供支持，改善故障時(shí)電網(wǎng)的頻率變化特性。

本文以發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)實(shí)測建模為依托，以實(shí)測建模所得參數(shù)為基礎(chǔ)，開展基于現(xiàn)場實(shí)測的孤網(wǎng)發(fā)電機(jī)組原動機(jī)及其調(diào)速器運(yùn)行控制策略研究及其切換方法的研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種水電機(jī)組孤網(wǎng)排查方法，該方法有利于針對孤網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組進(jìn)行有效排查實(shí)測建模，通過現(xiàn)場試驗(yàn)以及后期模型參數(shù)辨識工作，確定了孤網(wǎng)機(jī)組電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算用原動機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的模型和參數(shù)。

本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種水電機(jī)組孤網(wǎng)排查方法，包括以下步驟：

步驟s1：排查機(jī)組調(diào)速器的控制模式及其參數(shù)切換機(jī)制；

步驟s2：對各種控制模式參數(shù)進(jìn)行實(shí)測辨識；

步驟s3：模擬機(jī)組并網(wǎng)狀態(tài)，對各種控制模式切換機(jī)制進(jìn)行驗(yàn)證，其中控制模式切換機(jī)制包括調(diào)頻切孤網(wǎng)、孤網(wǎng)切調(diào)頻；

步驟s4：機(jī)組并網(wǎng)，在動態(tài)情況下對各種控制模式切換機(jī)制進(jìn)行驗(yàn)證，其中控制模式切換機(jī)制包括調(diào)頻切孤網(wǎng)、孤網(wǎng)切調(diào)頻；

步驟s5：進(jìn)行調(diào)頻切孤網(wǎng)、孤網(wǎng)切調(diào)頻切換測試；進(jìn)入孤網(wǎng)模式以后，進(jìn)行頻率隨機(jī)振蕩測試、頻率發(fā)散振蕩測試、頻率收斂振蕩測試；

步驟s6：在機(jī)組并網(wǎng)狀態(tài)下，分別開展機(jī)組調(diào)速器的調(diào)頻模式參數(shù)性能測試、孤網(wǎng)模式參數(shù)性能測試。

進(jìn)一步地，在所述模擬機(jī)組并網(wǎng)狀態(tài)時(shí)，即在靜態(tài)情況下，電廠并網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)設(shè)置為調(diào)頻模式參數(shù)、孤網(wǎng)模式參數(shù)，并加上空載模式參數(shù)，以頻差擾動大小作為控制模式切換判斷條件，即進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)參數(shù)測試，在調(diào)頻模式與孤網(wǎng)模式之間進(jìn)行模式切換；在機(jī)組并網(wǎng)，即動態(tài)情況下，電廠并網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)設(shè)置為調(diào)頻模式參數(shù)、孤網(wǎng)模式參數(shù)，同樣以頻差擾動大小作為控制模式切換判斷條件，即進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)時(shí)間測試，在調(diào)頻模式與孤網(wǎng)模式之間進(jìn)行模式切換。

進(jìn)一步地，所述控制模式參數(shù)包括比例系數(shù)kp、積分系數(shù)ki、微分系數(shù)kd、調(diào)差系數(shù)bp、死區(qū)db，對所述控制模式參數(shù)進(jìn)行測試時(shí)，包括以下步驟：

步驟s11：對比例系數(shù)kp、積分系數(shù)ki、微分系數(shù)kd、調(diào)差系數(shù)bp數(shù)值依次置零或者組合置零，開展空載模式下的純比例、純積分、純微分、ki+bp環(huán)節(jié)測試；

步驟s12：對kp、ki、kd、bp數(shù)值依次置零或者組合置零，開展調(diào)頻模式下的純比例、純積分、純微分、ki+bp環(huán)節(jié)測試；

步驟s13：在模擬并網(wǎng)情況下，依次設(shè)置kp、ki、kd、bp、死區(qū)數(shù)值，初步確定、選擇一套合理優(yōu)化的pid環(huán)節(jié)控制參數(shù)，以滿足系統(tǒng)對機(jī)組一次調(diào)頻性能的要求；

步驟s14：對kp、ki、kd、bp數(shù)值依次置零或者組合置零，開展孤網(wǎng)模式下的純比例、純積分、純微分、ki+bp環(huán)節(jié)測試。

進(jìn)一步地，所述控制模式參數(shù)包括比例系數(shù)kp、積分系數(shù)ki、微分系數(shù)kd、調(diào)差系數(shù)bp、死區(qū)db，對所述控制模式參數(shù)進(jìn)行測試時(shí)，由于微分放大系數(shù)一般數(shù)值很小，在忽略微分?jǐn)?shù)值前提下，得到水電機(jī)組的控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：

根據(jù)式(1)得到水電機(jī)組的導(dǎo)葉開度pcv對于頻差擾動△f的響應(yīng)即為帶有前饋量的一階慣性環(huán)節(jié)，其中慣性環(huán)節(jié)增益為kp，一階慣性環(huán)節(jié)增益大小為1/bp－kp，濾波時(shí)間為t＝1/(ki×bp)。

進(jìn)一步地，在靜態(tài)情況下，對所述控制模式參數(shù)進(jìn)行切換測試，包括以下步驟：

步驟s21：進(jìn)行調(diào)頻切孤網(wǎng)、孤網(wǎng)切調(diào)頻切換測試；

步驟s22：進(jìn)入孤網(wǎng)模式后，測試孤網(wǎng)模式下的pid計(jì)算邏輯是否正確，設(shè)置調(diào)頻切孤網(wǎng)閾值±0.60hz、延時(shí)3s，孤網(wǎng)切調(diào)頻閾值±0.05hz、延時(shí)120s，進(jìn)行頻率隨機(jī)振蕩測試、頻率發(fā)散振蕩測試、頻率收斂振蕩測試。

進(jìn)一步地，還對所述水電機(jī)組的導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行測試，包括對主接力器與主配壓閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行測試：

步驟s31：對主接力器開展階躍擾動試驗(yàn)，階躍大小從小到大依次添加，分別施加±1％、±2％、±5％、±10％、±20％、±100％階躍擾動，用以保證設(shè)備安全；

步驟s32：對主配壓閥開展階躍擾動試驗(yàn)，階躍大小從小到大依次添加，分別施加±1％、±2％、±5％、±10％、±20％、±100％階躍擾動，用以保證設(shè)備安全。

進(jìn)一步地，在所述動態(tài)情況下，進(jìn)行一次調(diào)頻測試，在60％、80％功率平臺分別開展機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)一次調(diào)頻動態(tài)測試，同時(shí)避開機(jī)組振動區(qū)，具體包括以下步驟：

步驟s41：投入監(jiān)控功率閉環(huán)情況下，在60％功率平臺上，在考慮死區(qū)情況下，退出分別開展±0.10hz、±0.15hz、±0.20hz階躍擾動，錄取機(jī)組功率、機(jī)組頻率、導(dǎo)葉開度、導(dǎo)葉反饋、蝸殼壓力、尾水壓力、機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速通道數(shù)據(jù)；

步驟s42：投入監(jiān)控功率閉環(huán)情況下，在80％功率平臺上，在考慮死區(qū)情況下，退出分別開展±0.10hz、±0.15hz、±0.20hz階躍擾動，錄取機(jī)組功率、機(jī)組頻率、導(dǎo)葉開度、導(dǎo)葉反饋、蝸殼壓力、尾水壓力、機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速通道數(shù)據(jù)；

步驟s43：退出監(jiān)控功率閉環(huán)情況下，在60％功率平臺上，在考慮死區(qū)情況下，退出分別開展±0.10hz、±0.15hz、±0.20hz階躍擾動，錄取機(jī)組功率、機(jī)組頻率、導(dǎo)葉開度、導(dǎo)葉反饋、蝸殼壓力、尾水壓力、機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速通道數(shù)據(jù)；

步驟s44：退出監(jiān)控功率閉環(huán)情況下，在80％功率平臺上，在考慮死區(qū)情況下，退出分別開展±0.10hz、±0.15hz、±0.20hz階躍擾動，錄取機(jī)組功率、機(jī)組頻率、導(dǎo)葉開度、導(dǎo)葉反饋、蝸殼壓力、尾水壓力、機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速通道數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，在所述動態(tài)情況下，進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控?cái)_動測試時(shí)，機(jī)組調(diào)頻投入自動，在60％機(jī)組額定功率、80％機(jī)組額定功率水平下，分別開展+3％pn、－3％pn、+6％pn、－6％pn監(jiān)控外環(huán)功率階躍擾動試驗(yàn)，測試機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)在外來手動監(jiān)控?cái)_動情況下導(dǎo)葉開度指令響應(yīng)過程以及主配響應(yīng)、功率響應(yīng)過程。

進(jìn)一步地，在動態(tài)情況下，分別在60％機(jī)組額定功率、80％機(jī)組額定功率水平下，對所述控制模式參數(shù)進(jìn)行切換測試，包括以下步驟：

步驟s51：進(jìn)行調(diào)頻切孤網(wǎng)、孤網(wǎng)切調(diào)頻切換測試；

步驟s52：進(jìn)入孤網(wǎng)模式后，測試孤網(wǎng)模式下的pid計(jì)算邏輯是否正確，設(shè)置調(diào)頻切孤網(wǎng)閾值±0.60hz、延時(shí)3s，孤網(wǎng)切調(diào)頻閾值±0.05hz、延時(shí)120s，進(jìn)行頻率隨機(jī)振蕩測試、頻率發(fā)散振蕩測試、頻率收斂振蕩測試。

進(jìn)一步地，在所述孤網(wǎng)模式進(jìn)行擾動測試，設(shè)機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)孤網(wǎng)投入閾值為±0.60hz，延時(shí)3s，孤網(wǎng)模式死區(qū)設(shè)置±0.10hz；退出閾值為±0.05hz，延時(shí)120s，具體包括以下步驟：

步驟s61：投入監(jiān)控功率閉環(huán)情況下，機(jī)組并網(wǎng)，在60％功率平臺上，進(jìn)行階躍擾動：開展±0.61hz階躍擾動，使得機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)控制參數(shù)進(jìn)入孤網(wǎng)模式參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，開展扣除死區(qū)后的±0.15hz、±0.2hz、±0.25hz階躍擾動，錄取機(jī)組功率、機(jī)組頻率、導(dǎo)葉開度、導(dǎo)葉反饋、蝸殼壓力、尾水壓力、機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速通道數(shù)據(jù)；

步驟s62：投入監(jiān)控功率閉環(huán)情況下，機(jī)組并網(wǎng)，在80％功率平臺上，進(jìn)行階躍擾動：開展±0.61hz階躍擾動，使得機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)控制參數(shù)進(jìn)入孤網(wǎng)模式參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，開展扣除死區(qū)后的±0.15hz、±0.2hz、±0.25hz階躍擾動，錄取機(jī)組功率、機(jī)組頻率、導(dǎo)葉開度、導(dǎo)葉反饋、蝸殼壓力、尾水壓力、機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速通道數(shù)據(jù)；

步驟s63：退出監(jiān)控功率閉環(huán)情況下，機(jī)組并網(wǎng)，在60％功率平臺上，進(jìn)行階躍擾動：開展±0.61hz階躍擾動，使得機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)控制參數(shù)進(jìn)入孤網(wǎng)模式參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，開展扣除死區(qū)后的±0.15hz、±0.2hz、±0.25hz階躍擾動，錄取機(jī)組功率、機(jī)組頻率、導(dǎo)葉開度、導(dǎo)葉反饋、蝸殼壓力、尾水壓力、機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速通道數(shù)據(jù)；

步驟s64：退出監(jiān)控功率閉環(huán)情況下，機(jī)組并網(wǎng)，在80％功率平臺上，進(jìn)行階躍擾動：開展±0.61hz階躍擾動，使得機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)控制參數(shù)進(jìn)入孤網(wǎng)模式參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，開展扣除死區(qū)后的±0.15hz、±0.2hz、±0.25hz階躍擾動，錄取機(jī)組功率、機(jī)組頻率、導(dǎo)葉開度、導(dǎo)葉反饋、蝸殼壓力、尾水壓力、機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速通道數(shù)據(jù)。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明分別提供調(diào)頻、孤網(wǎng)控制模式參數(shù)，能夠根據(jù)機(jī)組所處孤網(wǎng)，選擇適合機(jī)組的調(diào)頻切孤網(wǎng)參數(shù)、孤網(wǎng)切調(diào)頻參數(shù)的切換策略，在保證機(jī)組一次調(diào)頻能力前提下，實(shí)現(xiàn)機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定，為實(shí)現(xiàn)調(diào)度運(yùn)行、規(guī)劃、仿真分析提供機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)各個控制模式參數(shù)，從而為電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行提供決策支持。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的方案1控制參數(shù)kp、ki整定范圍示意圖。

圖2是本發(fā)明的常見的調(diào)速器開度模式下的控制框圖。

圖3是本發(fā)明執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型示意圖。

圖4是本發(fā)明的原動機(jī)及引水管道模型示意圖。

圖5是本發(fā)明的發(fā)電機(jī)組孤網(wǎng)排查優(yōu)化試驗(yàn)測試流程示意圖。

圖6是本發(fā)明的發(fā)電機(jī)組調(diào)頻孤網(wǎng)切換機(jī)制構(gòu)思示意圖。

圖7是本發(fā)明的并網(wǎng)情況下，調(diào)頻參數(shù)切入孤網(wǎng)參數(shù)頻差擾動波形(正方向)。

圖8是本發(fā)明的并網(wǎng)情況下，孤網(wǎng)參數(shù)切入調(diào)頻參數(shù)頻差擾動波形(正方向)。

圖9是本發(fā)明的并網(wǎng)情況下，調(diào)頻參數(shù)切入孤網(wǎng)參數(shù)頻差擾動波形(負(fù)方向)。

圖10是本發(fā)明的并網(wǎng)情況下，孤網(wǎng)參數(shù)切入調(diào)頻參數(shù)頻差擾動波形(負(fù)方向)。

圖11是本發(fā)明的孤網(wǎng)情況下，隨機(jī)振蕩測試示意圖。

圖12是本發(fā)明的孤網(wǎng)情況下，頻率發(fā)散振蕩測試示意圖。

圖13是本發(fā)明的孤網(wǎng)情況下，頻率收斂振蕩測試示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

本實(shí)施例提供一種水電機(jī)組孤網(wǎng)排查方法，總體設(shè)計(jì)思路是：

1.確定孤網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組原動機(jī)及其調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)型號、機(jī)組運(yùn)行方式及并入大網(wǎng)接線方式；2.根據(jù)機(jī)組內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)、外環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)控制邏輯，確定測點(diǎn)所在位置以及ao引出方式；3.根據(jù)不同類型機(jī)組的調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)設(shè)定不同的大網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)(孤網(wǎng)轉(zhuǎn)大網(wǎng))切換模式觸發(fā)條件：

(1)方案1：將電廠并網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)設(shè)置為調(diào)頻模式參數(shù)、孤網(wǎng)模式參數(shù)，并加上空載模式參數(shù)，以頻差擾動大小作為控制模式切換判斷條件，在調(diào)頻模式與孤網(wǎng)模式之間進(jìn)行切換。

(2)方案2：以孤網(wǎng)運(yùn)行為優(yōu)化目標(biāo)，在滿足大網(wǎng)切孤網(wǎng)、孤網(wǎng)切大網(wǎng)小干擾穩(wěn)定性前提下，設(shè)置一套并網(wǎng)參數(shù)。

現(xiàn)有孤網(wǎng)機(jī)組電廠選擇方案：針對調(diào)速系統(tǒng)設(shè)置至少兩套并網(wǎng)控制模式(一次調(diào)頻模式、孤網(wǎng)模式等)參數(shù)，針對不同控制模式參數(shù)設(shè)置不同頻差死區(qū)，根據(jù)頻差擺動變化速率大小選擇調(diào)速系統(tǒng)控制模式參數(shù)。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生較大震蕩故障導(dǎo)致電廠進(jìn)入孤網(wǎng)(帶局部地區(qū)數(shù)個變電站)后，調(diào)速系統(tǒng)能夠正確動作切換，實(shí)現(xiàn)控制模式及控制參數(shù)切換(從一次調(diào)頻模式控制參數(shù)切換到孤網(wǎng)模式控制參數(shù)以及從孤網(wǎng)模式控制參數(shù)切換到一次調(diào)頻模式控制參數(shù))。例如，當(dāng)前調(diào)頻到孤網(wǎng)模式切換機(jī)制：△f＞0.60hz或者△f＜-0.60hz發(fā)生切換，延時(shí)3s切換。孤網(wǎng)到調(diào)頻模式切換機(jī)制：-0.05hz＜△f＜0.05hz，延時(shí)2min切換。

為了系統(tǒng)地分析孤網(wǎng)機(jī)組的運(yùn)行特性，需要對機(jī)組控制系統(tǒng)進(jìn)行選擇性研究。從藏木電廠的頻率事件來看，機(jī)組調(diào)速控制系統(tǒng)對機(jī)組頻率穩(wěn)定性影響較大，而調(diào)速系統(tǒng)包含較多的控制參數(shù)，包括：比例系數(shù)kp、積分系數(shù)ki、微分系數(shù)kd、調(diào)差系數(shù)bp、死區(qū)db等。一般孤網(wǎng)機(jī)組亦會并入大網(wǎng)運(yùn)行，所以對其一次調(diào)頻性能也會有考核。因此在機(jī)組孤網(wǎng)參數(shù)整定時(shí)，需一并考慮控制參數(shù)對其調(diào)頻性能的影響?；谏鲜龇治?，對于機(jī)組孤網(wǎng)參數(shù)設(shè)置提出了2套方案：

(1)方案1：將電廠調(diào)速系統(tǒng)一次調(diào)頻控制參數(shù)、孤網(wǎng)控制參數(shù)設(shè)置為一致，但需針對其進(jìn)行一定的優(yōu)化，使得機(jī)組控制參數(shù)在滿足一次調(diào)頻性能基礎(chǔ)上，同時(shí)可以滿足并網(wǎng)模式(并入省網(wǎng))下各種運(yùn)行方式的小干擾穩(wěn)定性、孤網(wǎng)模式(帶局部地區(qū)數(shù)個變電站)下的小干擾穩(wěn)定性、孤網(wǎng)模式下的快關(guān)/切機(jī)情況下的電網(wǎng)仿真分析。

(2)方案2：建議電廠針對調(diào)速系統(tǒng)設(shè)置至少兩套并網(wǎng)控制(一次調(diào)頻模式、孤網(wǎng)模式)參數(shù)，采用頻差大小作為進(jìn)入孤網(wǎng)模式狀態(tài)判斷標(biāo)志，調(diào)速系統(tǒng)接收頻差信號實(shí)現(xiàn)控制模式以及控制參數(shù)切換(從一次調(diào)頻模式控制參數(shù)切換到孤網(wǎng)模式控制參數(shù))。

針對方案1，對于調(diào)頻控制參數(shù)，滿足一次調(diào)頻導(dǎo)則(規(guī)程)即可，可以給出一定范圍；對于孤網(wǎng)控制參數(shù)，根據(jù)機(jī)理分析結(jié)合小干擾穩(wěn)定性分析可以得到滿足小干擾穩(wěn)定性收斂參數(shù)。為了更加具體地描述上述的原理，將方案1采用圖1進(jìn)行表述。根據(jù)上文分析，主要控制參數(shù)包括kp、ki、kd、bp，由于bp在調(diào)頻模式、孤網(wǎng)模式下差別較大，且一般整定時(shí)kd較小，因此主要針對kp、ki放大系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析，可以采用二維圖形進(jìn)行表示。圖1中既滿足調(diào)頻模式又滿足孤網(wǎng)模式控制參數(shù)即為陰影部分面積所對應(yīng)的kp、ki組合。方案1對于pid參數(shù)的定值存在較大的限制，所以專利最后選擇方案2進(jìn)行孤網(wǎng)排查流程設(shè)計(jì)以及控制策略實(shí)現(xiàn)。

針對方案2，對于調(diào)頻控制參數(shù)，滿足一次調(diào)頻導(dǎo)則(規(guī)程)即可，可以給出一定范圍；對于孤網(wǎng)控制參數(shù)，其約束條件為滿足各種運(yùn)行方式下的各種負(fù)荷水平小干擾穩(wěn)定性。

對于常見的機(jī)組調(diào)速器開度模式下的控制框圖，如圖2所示，根據(jù)推導(dǎo)可得其傳遞函數(shù)形式表達(dá)式，如式(1)所示。

由于微分放大系數(shù)一般數(shù)值很小，在忽略微分?jǐn)?shù)值前提下，可得控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)：

根據(jù)式(1)可見導(dǎo)葉開度pcv對于頻差擾動△f的響應(yīng)即為帶有前饋量的一階慣性環(huán)節(jié)，其中慣性環(huán)節(jié)增益為kp，一階慣性環(huán)節(jié)增益大小為1/bp－kp，濾波時(shí)間為t＝1/(ki×bp)。

結(jié)合調(diào)速系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(圖3)、原動機(jī)及引水管道(圖4)模型，即可得完整的調(diào)速系統(tǒng)傳遞函數(shù)，在各種運(yùn)行方式下，開展調(diào)速系統(tǒng)傳遞函數(shù)小擾動穩(wěn)定性分析。

為了對機(jī)組的孤網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行整定，對一系列機(jī)組調(diào)速器參數(shù)的排查優(yōu)化流程，具體如下：

(1)排查機(jī)組調(diào)速器的控制模式及其參數(shù)切換機(jī)制；

(2)針對各種控制模式參數(shù)進(jìn)行實(shí)測辨識；

(3)模擬機(jī)組并網(wǎng)狀態(tài)，針對各種控制模式切換機(jī)制(包括調(diào)頻切孤網(wǎng)、孤網(wǎng)切調(diào)頻)進(jìn)行驗(yàn)證；

(4)機(jī)組并網(wǎng)，在動態(tài)情況下針對各種控制模式切換機(jī)制(包括調(diào)頻切孤網(wǎng)、孤網(wǎng)切調(diào)頻)進(jìn)行驗(yàn)證；

(5)進(jìn)行調(diào)頻切孤網(wǎng)、孤網(wǎng)切調(diào)頻切換測試。進(jìn)入孤網(wǎng)模式以后，進(jìn)行頻率隨機(jī)振蕩測試、頻率發(fā)散振蕩測試、頻率收斂振蕩測試；

(6)在機(jī)組并網(wǎng)狀態(tài)下，分別開展機(jī)組調(diào)速器的調(diào)頻模式參數(shù)性能測試、孤網(wǎng)模式參數(shù)性能測試。

在本實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)組孤網(wǎng)排查優(yōu)化試驗(yàn)測試流程如圖5所示，發(fā)電機(jī)組調(diào)頻孤網(wǎng)切換機(jī)制構(gòu)思如圖6所示。

孤網(wǎng)機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)在頻率長時(shí)間同方向大幅度波動之時(shí)，控制模式可能存在誤切。而目前國內(nèi)水輪機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)切換機(jī)制幾乎都采用頻差幅度變化作為控制模式切換依據(jù)，并未考慮時(shí)間(頻差變化速率等因素)。

鑒于2015年9月19日錦蘇直流雙極閉鎖導(dǎo)致福建電網(wǎng)頻率在23.2秒內(nèi)從50hz下降到49.576hz，因此為避免機(jī)組并入大網(wǎng)時(shí)電網(wǎng)頻率長時(shí)間大幅度波動使得調(diào)速系統(tǒng)誤動作進(jìn)入孤網(wǎng)控制模式，有必要針對孤網(wǎng)動作邏輯中的頻率變化幅度及其變化時(shí)間共同進(jìn)行約束，有待后續(xù)完善研究以免機(jī)組并入大網(wǎng)時(shí)調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行于孤網(wǎng)模式的控制參數(shù)而導(dǎo)致影響機(jī)組調(diào)頻能力。

在本實(shí)施例中，如圖2所示，根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)實(shí)例，以某型號發(fā)電機(jī)組調(diào)速控制系統(tǒng)邏輯為例，現(xiàn)提出控制邏輯具體測試步驟及流程：

(1)控制模式參數(shù)測試

step1：針對kp、ki、kd、bp數(shù)值依次置零或者組合置零，開展空載模式下的純比例、純積分、純微分、ki+bp等環(huán)節(jié)測試；

step2：針對kp、ki、kd、bp數(shù)值依次置零或者組合置零，開展調(diào)頻模式下的純比例、純積分、純微分、ki+bp等環(huán)節(jié)測試；

step3：在模擬并網(wǎng)情況下，依次設(shè)置kp、ki、kd、bp、死區(qū)數(shù)值，初步確定、選擇一套合理優(yōu)化的pid環(huán)節(jié)控制參數(shù)，以滿足系統(tǒng)對機(jī)組一次調(diào)頻性能的要求；

step4：針對kp、ki、kd、bp數(shù)值依次置零或者組合置零，開展孤網(wǎng)模式下的純比例、純積分、純微分、ki+bp等環(huán)節(jié)測試；

(2)靜態(tài)情況控制模式參數(shù)切換測試

step1：進(jìn)行調(diào)頻切孤網(wǎng)、孤網(wǎng)切調(diào)頻切換測試。以調(diào)頻切孤網(wǎng)閾值±0.60hz、延時(shí)3s；孤網(wǎng)切調(diào)頻閾值±0.05hz、延時(shí)120s為例子，設(shè)置測試頻差波形，如下圖7至圖10所示。

step2：進(jìn)入孤網(wǎng)模式以后，為了測試孤網(wǎng)模式下的pid計(jì)算邏輯是否正確，以調(diào)頻切孤網(wǎng)閾值±0.60hz、延時(shí)3s；孤網(wǎng)切調(diào)頻閾值±0.05hz、延時(shí)120s為例子，進(jìn)行頻率隨機(jī)振蕩測試、頻率發(fā)散振蕩測試、頻率收斂振蕩測試，如圖11至13所示。

(3)導(dǎo)葉(主接力器、主配壓閥)執(zhí)行機(jī)構(gòu)測試

step1：針對主接力器開展階躍擾動試驗(yàn)，為了保證設(shè)備安全，階躍大小從小到大依次添加，分別施加±1％、±2％、±5％、±10％、±20％、±100％階躍擾動

step2：針對主配壓閥開展階躍擾動試驗(yàn)，為了保證設(shè)備安全，階躍大小從小到大依次添加，分別施加±1％、±2％、±5％、±10％、±20％、±100％階躍擾動

(4)動態(tài)一次調(diào)頻測試：在60％、80％功率平臺分別開展機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)一次調(diào)頻動態(tài)測試，同時(shí)考慮避開機(jī)組振動區(qū)。

step1：投入監(jiān)控功率閉環(huán)情況下，在60％功率平臺上，在考慮死區(qū)情況下，退出分別開展±0.10hz、±0.15hz、±0.20hz階躍擾動，錄取機(jī)組功率、機(jī)組頻率、導(dǎo)葉開度、導(dǎo)葉反饋、蝸殼壓力、尾水壓力、機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速通道數(shù)據(jù)。

step2：投入監(jiān)控功率閉環(huán)情況下，在80％功率平臺上，在考慮死區(qū)情況下，退出分別開展±0.10hz、±0.15hz、±0.20hz階躍擾動，錄取機(jī)組功率、機(jī)組頻率、導(dǎo)葉開度、導(dǎo)葉反饋、蝸殼壓力、尾水壓力、機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速通道數(shù)據(jù)。

step3：退出監(jiān)控功率閉環(huán)情況下，在60％功率平臺上，在考慮死區(qū)情況下，退出分別開展±0.10hz、±0.15hz、±0.20hz階躍擾動，錄取機(jī)組功率、機(jī)組頻率、導(dǎo)葉開度、導(dǎo)葉反饋、蝸殼壓力、尾水壓力、機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速通道數(shù)據(jù)。

step4：退出監(jiān)控功率閉環(huán)情況下，在80％功率平臺上，在考慮死區(qū)情況下，退出分別開展±0.10hz、±0.15hz、±0.20hz階躍擾動，錄取機(jī)組功率、機(jī)組頻率、導(dǎo)葉開度、導(dǎo)葉反饋、蝸殼壓力、尾水壓力、機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速通道數(shù)據(jù)。

(5)動態(tài)監(jiān)控?cái)_動測試：機(jī)組調(diào)頻投入自動，在60％機(jī)組額定功率、80％機(jī)組額定功率水平下，分別開展+3％pn、－3％pn、+6％pn、－6％pn監(jiān)控外環(huán)功率階躍擾動試驗(yàn)，測試機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)在外來手動監(jiān)控?cái)_動情況下導(dǎo)葉開度指令響應(yīng)過程以及主配響應(yīng)、功率響應(yīng)過程。

(6)動態(tài)情況控制模式參數(shù)切換測試：擾動方式如第(2)步靜態(tài)情況控制模式參數(shù)切換測試所示，盡量減少擾動的次數(shù)。分別在60％機(jī)組額定功率、80％機(jī)組額定功率水平下開展參數(shù)切換擾動測試。

(7)孤網(wǎng)模式下的擾動測試：假設(shè)機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)孤網(wǎng)投入閾值為±0.60hz，延時(shí)3s，孤網(wǎng)模式死區(qū)設(shè)置±0.10hz；退出閾值為±0.05hz，延時(shí)120s。

step1：投入監(jiān)控功率閉環(huán)情況下，機(jī)組并網(wǎng)，在60％功率平臺上，進(jìn)行階躍擾動：開展±0.61hz階躍擾動，使得機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)控制參數(shù)進(jìn)入孤網(wǎng)模式參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，開展扣除死區(qū)后的±0.15hz、±0.2hz、±0.25hz階躍擾動，錄取機(jī)組功率、機(jī)組頻率、導(dǎo)葉開度、導(dǎo)葉反饋、蝸殼壓力、尾水壓力、機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速通道數(shù)據(jù)。

step2：投入監(jiān)控功率閉環(huán)情況下，機(jī)組并網(wǎng)，在80％功率平臺上，進(jìn)行階躍擾動：開展±0.61hz階躍擾動，使得機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)控制參數(shù)進(jìn)入孤網(wǎng)模式參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，開展扣除死區(qū)后的±0.15hz、±0.2hz、±0.25hz階躍擾動，錄取機(jī)組功率、機(jī)組頻率、導(dǎo)葉開度、導(dǎo)葉反饋、蝸殼壓力、尾水壓力、機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速通道數(shù)據(jù)。

step3：退出監(jiān)控功率閉環(huán)情況下，機(jī)組并網(wǎng)，在60％功率平臺上，進(jìn)行階躍擾動：開展±0.61hz階躍擾動，使得機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)控制參數(shù)進(jìn)入孤網(wǎng)模式參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，開展扣除死區(qū)后的±0.15hz、±0.2hz、±0.25hz階躍擾動，錄取機(jī)組功率、機(jī)組頻率、導(dǎo)葉開度、導(dǎo)葉反饋、蝸殼壓力、尾水壓力、機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速通道數(shù)據(jù)。

step4：退出監(jiān)控功率閉環(huán)情況下，機(jī)組并網(wǎng)，在80％功率平臺上，進(jìn)行階躍擾動：開展±0.61hz階躍擾動，使得機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)控制參數(shù)進(jìn)入孤網(wǎng)模式參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，開展扣除死區(qū)后的±0.15hz、±0.2hz、±0.25hz階躍擾動，錄取機(jī)組功率、機(jī)組頻率、導(dǎo)葉開度、導(dǎo)葉反饋、蝸殼壓力、尾水壓力、機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速通道數(shù)據(jù)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。