專利名稱：用于孤島模式下的水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于孤島模式下的水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的控制方法。
背景技術(shù)：
目前，水電機(jī)組的水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)組頻率和功率控制有三種控制方法頻率模式，意即調(diào)速器以一定的頻率給定為目標(biāo)值，以頻率反饋?zhàn)顬榉答亞卧目刂七壿?，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)組頻率達(dá)到給定要求。比如空載狀態(tài)下，調(diào)速器要維持機(jī)組到頻率給定值，頻率死區(qū)Ex和調(diào)差系數(shù)BP皆為0 ；比如發(fā)電狀態(tài)，系統(tǒng)頻率超過(guò)Ex，調(diào)頻動(dòng)作參與調(diào)節(jié)。開(kāi)度模式，意即調(diào)速器以一定的導(dǎo)葉開(kāi)度給定為目標(biāo)值，以導(dǎo)葉開(kāi)度反饋?zhàn)鳛榉答亞卧目刂七壿?，最終實(shí)現(xiàn)導(dǎo)葉開(kāi)度調(diào)整到給定要求。比如發(fā)電狀態(tài)下，調(diào)速器要維持導(dǎo)葉開(kāi)度到給定開(kāi)度，以此維持一定的機(jī)組有功，此時(shí)，Ex和BP有一定的數(shù)值。功率模式，即調(diào)速器以一定的有功功率給定Pgv為目標(biāo)值，以機(jī)組有功反饋?zhàn)鳛榉答?，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)組功率調(diào)整到給定要求。比如發(fā)電狀態(tài)下，調(diào)速器接受監(jiān)控下發(fā)Pgv數(shù)值，自身通過(guò)給定和反饋維持功率到目標(biāo)數(shù)值，此時(shí)，Ex和BP有一定的數(shù)值。孤島模式是目前大電網(wǎng)系統(tǒng)下的一種非常態(tài)的運(yùn)行模式，在國(guó)內(nèi)各電站，會(huì)經(jīng)常因各種因素(遠(yuǎn)方甩負(fù)荷，帶廠用電，帶水電阻，帶地方孤立負(fù)荷等)而存在。這種工況下運(yùn)行的水電機(jī)組往往會(huì)因?yàn)樯鲜隹刂品椒ㄖ腥狈?duì)調(diào)速系統(tǒng)的孤島控制功能或功能不完善而導(dǎo)致調(diào)節(jié)性能差，甚至機(jī)組根本無(wú)法控制。孤島模式還可分成孤島模式穩(wěn)態(tài)運(yùn)行和孤島模式動(dòng)態(tài)運(yùn)行兩種模式機(jī)組帶有一定負(fù)荷或頻率在50士0. 5 Hz以內(nèi)且未收到孤島甩負(fù)荷信號(hào)，屬于孤島模式穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式； 機(jī)組所帶外部負(fù)荷甩掉瞬間到調(diào)節(jié)穩(wěn)定這段時(shí)期為孤島模式動(dòng)態(tài)運(yùn)行模式。目前國(guó)內(nèi)各專業(yè)廠家對(duì)孤島系統(tǒng)下的調(diào)速器控制方法和實(shí)施應(yīng)用都有一定經(jīng)驗(yàn)， 常見(jiàn)的處理方案是
首先，判斷孤島的條件一般有兩個(gè)一個(gè)是機(jī)組頻率偏離50Hz的大小，一個(gè)是機(jī)組頻率的變化速率。當(dāng)二者較大時(shí)被認(rèn)為是小網(wǎng)工況，此時(shí)，油開(kāi)關(guān)合上的前提下，對(duì)調(diào)節(jié)器的處理辦法是
1)、當(dāng)機(jī)組頻率f機(jī)> 52Hz時(shí)，置Ypid (控制輸出)值為0，Pgv置0，^ild (空載開(kāi)度) 保持不變，讓機(jī)組全速關(guān)回；并防止了由于Pgv項(xiàng)太大造成機(jī)組動(dòng)作不夠迅速，機(jī)組穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速太高的問(wèn)題。2)、當(dāng)/ 1 > 0. 5Hz，置E = 0、bp=0,置空載參數(shù)，讓機(jī)組快速穩(wěn)定。3)、當(dāng)(《ft-彡0. 5Hz，還原大網(wǎng)時(shí)參數(shù)，讓機(jī)組進(jìn)入正常的有差調(diào)節(jié)，穩(wěn)定負(fù)荷。對(duì)于孤島的處理目標(biāo)是快速穩(wěn)定至帶孤島負(fù)荷，頻率變化不要太大，過(guò)渡過(guò)程不要太長(zhǎng)。上述技術(shù)方案對(duì)短暫的、無(wú)較高要求的系統(tǒng)而言，基本上能滿足要求。但是，上述方案沒(méi)有專門(mén)的孤島判別裝置發(fā)信號(hào)給調(diào)速器，沒(méi)有單獨(dú)設(shè)置孤島模式下的參數(shù)，對(duì)于孤島常態(tài)化運(yùn)行的目標(biāo)而言，存在較大的差距。同時(shí)，值得指出的是，當(dāng)前智能電網(wǎng)根據(jù)機(jī)組的發(fā)電運(yùn)行狀況，安穩(wěn)裝置會(huì)根據(jù)高頻或低頻自動(dòng)完成切機(jī)或切負(fù)荷，很大程度上還是依賴外在技術(shù)措施完成頻率和有功負(fù)荷的控制，上述技術(shù)方案利用調(diào)速器自身檢查頻率變化作為判據(jù)，判斷是否進(jìn)入孤島并完成空載態(tài)和發(fā)電態(tài)的一些轉(zhuǎn)換，不太合理，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。另外，這種技術(shù)方案無(wú)法解決多臺(tái)機(jī)組并聯(lián)在母線上運(yùn)行，存在的功率震蕩和調(diào)相問(wèn)題。如果是單機(jī)帶一個(gè)孤立小負(fù)荷，目前的處理策略一般是直接甩掉并網(wǎng)信號(hào)，讓調(diào)速器處于空載模式，這種方式存在嚴(yán)重的人工干預(yù)，和電廠的自動(dòng)運(yùn)行原則違背，且只能在單機(jī)帶負(fù)荷的工況下運(yùn)用，無(wú)法解決多臺(tái)機(jī)組并聯(lián)在母線上運(yùn)行，存在的功率震蕩和調(diào)相問(wèn)題。還有另外一種方式，就是在事先知道要進(jìn)入小網(wǎng)模式的前提下，人為在調(diào)速器現(xiàn)地切換大網(wǎng)/小網(wǎng)的把手，程序內(nèi)部是將Bp (調(diào)差系數(shù))調(diào)用一個(gè)比較小的數(shù)值，這樣做比較粗糙，且由于有功功率給定I^gv的存在，根據(jù)調(diào)差特性，機(jī)組要維持一個(gè)較高的頻率才能抵消 Pgv的作用，且頻率會(huì)不穩(wěn)定，在死區(qū)臨界點(diǎn)之外，有一種向高頻方向波動(dòng)趨勢(shì)(只是有一種趨勢(shì)，會(huì)被控制的作用拉回來(lái)，但頻率波動(dòng)大；波動(dòng)大小和Pgv成正比關(guān)系)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述問(wèn)題，提供一種無(wú)需人為干預(yù)、完全可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)和參數(shù)的切換、自動(dòng)調(diào)節(jié)到位且調(diào)節(jié)效果較好的用于孤島模式下的水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是提供用于孤島模式下的水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，其特征在于其采用小積分環(huán)節(jié)和大積分環(huán)節(jié)的雙積分公式計(jì)算導(dǎo)葉開(kāi)度的控制輸出Ypid以調(diào)整水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)，其中
小積分環(huán)節(jié)的積分公式為Yi' = Yi' +KI' *X'，其X' =X' - Bp' * Yi ‘， V =(fg-fs)-Ex'，
小積分環(huán)節(jié)的導(dǎo)葉開(kāi)度的控制輸出Ypid' = Yp' + Yi' + Yd'，而Yp' = -KP' *
X' , Yi' = -KI' * ^dt ’ YD‘ = - KD' *(dX' / dt')；
大積分環(huán)節(jié)的積分公式為=Yi= Yi+KI*X，其中X=X -Bp* Yi, X =(fg-fs)-Ex, 大積分環(huán)節(jié)的導(dǎo)葉開(kāi)度的控制輸出Ypid = Yp+ Yi+ Yd，而
Yp = -KP* X，Yi= -KI* ^fXdt, YD = - KD * ( dX / dt)；
式中，F(xiàn)g為頻率給定，fs為系統(tǒng)頻率，Yi'和Yi為積分折算的導(dǎo)葉開(kāi)度給定、Ex'和 Ex為頻率死區(qū)、ΚΓ和KI為積分增益，KP'和KP為比例增益，KD'和KD為微分增益，X' 和X為頻率偏差，Yp'和Yp為為比例折算的導(dǎo)葉開(kāi)度給定，Yi'和Yi為為積分折算的導(dǎo)葉開(kāi)度給定，Yd'和Yd為為積分折算的導(dǎo)葉開(kāi)度給定，dt'和dt為微分。優(yōu)選的，其根據(jù)水電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)調(diào)整該積分公式中的參數(shù)當(dāng)水電機(jī)組處于常態(tài)運(yùn)行時(shí)，小積分環(huán)節(jié)不調(diào)用，大積分環(huán)節(jié)的積分公式中的Ex為 0. 5Hz、Bp 為 4%, KP=4, KI=3, KD=I；
當(dāng)水電機(jī)組處于孤島模式穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，小積分環(huán)節(jié)和大積分環(huán)節(jié)同時(shí)調(diào)用，設(shè)定式中的 Ex 為 0. 5Ηζ、Βρ 小于等于 1%，KP=4，KI=O. 3，KD=1，Ex'為 0. 05Hz，KI' =0.1，
當(dāng)水電機(jī)組處于孤島模式動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)，小積分環(huán)節(jié)和大積分環(huán)節(jié)同時(shí)調(diào)用，設(shè)定式中的 Ex 為 0. 1Hz, Bp 小于等于 0. 01%, KP=4，KI=O. 3，KD=I, Ex'為 0. 05Hz, KI' =0. 1。優(yōu)選的，在水電機(jī)組處于孤島模式穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的系統(tǒng)頻率小于0. 05Hz后，將積分產(chǎn)生的Yi'給定轉(zhuǎn)移給功率給定I^gv，轉(zhuǎn)移過(guò)程中維持原有的導(dǎo)葉開(kāi)度給定Gv_Give和導(dǎo)葉開(kāi)度Gv_Fdbk。優(yōu)選的，當(dāng)所述水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)接收到孤島甩負(fù)荷信號(hào)且水電機(jī)組頻率在50. 5 Hz以上時(shí)，調(diào)整所述大積分環(huán)節(jié)的參數(shù)為Bp小于等于0.01%，Ex=O. 1Hz，功率給定 1^=0。優(yōu)選的，當(dāng)所述水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)接收到孤島甩負(fù)荷信號(hào)后3分鐘以后，調(diào)整所述積分公式中的參數(shù)為Ex為0. 5Hz、Bp小于等于1%。本發(fā)明的用于孤島模式下的水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的控制方法采用多種調(diào)節(jié)模式相并聯(lián)結(jié)合，一旦系統(tǒng)電網(wǎng)的負(fù)荷波動(dòng)較大，以致引起大的頻率波動(dòng)時(shí)，采用大頻率PID迅速參與閉環(huán)控制，在大積分的作用下，對(duì)系統(tǒng)頻率大波動(dòng)(相對(duì)的)和水力過(guò)渡過(guò)程的大波動(dòng)調(diào)節(jié)非常有利；在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，采用小積分模式以達(dá)到微量、緩慢調(diào)整系統(tǒng)的目的。本發(fā)明具有無(wú)需人為干預(yù)、完全可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)和參數(shù)的切換、自動(dòng)調(diào)節(jié)到位且調(diào)節(jié)效果較好等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的用于孤島模式下的水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的控制方法的功能示意圖； 圖2是水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)在孤島模式下負(fù)荷增減原理圖3是水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)在孤島模式下頻率調(diào)整原理圖； 圖4是水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)在孤島模式下甩負(fù)荷、頻率和開(kāi)度調(diào)整原理圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。如圖1，本發(fā)明的用于孤島模式下的水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，采用正常發(fā)電狀態(tài)下的調(diào)頻模式和孤島模式下的小積分模式相結(jié)合的策略。調(diào)頻模式下的Ex為 0. 5Hz，Bp為1%，而在小積分模式下的Ex'為0. 05Hz，即大頻率PID (控制系統(tǒng)中的重要參數(shù))環(huán)節(jié)。在國(guó)內(nèi)大容量、大范圍的孤島系統(tǒng)，頻率調(diào)節(jié)的功能不僅僅由調(diào)速系統(tǒng)承擔(dān)，為了平衡負(fù)荷，在換流站一般設(shè)置一個(gè)大容量的頻率限制器(FLC)對(duì)孤島系統(tǒng)的負(fù)荷進(jìn)行平衡，進(jìn)而維護(hù)頻率的穩(wěn)定性，所以本發(fā)明采用0.5Hz作為Ex (死區(qū))。小積分模式的特點(diǎn)是，單獨(dú)引用了一個(gè)積分環(huán)節(jié)，且積分環(huán)節(jié)的積分增益要顯著小于大頻率環(huán)節(jié)的積分增益；該環(huán)節(jié)的頻率死區(qū)小于調(diào)頻模式的Ex ；此外，小積分環(huán)節(jié)是一個(gè)開(kāi)環(huán)，即，如果積分的結(jié)果引起的開(kāi)度變化和功率變化已經(jīng)使得系統(tǒng)頻率降低或升高到小死區(qū)以內(nèi)，這個(gè)計(jì)算結(jié)果將在總的導(dǎo)葉開(kāi)度給定上保持當(dāng)前計(jì)算值的效果，以達(dá)到“步進(jìn)”似地改變系統(tǒng)負(fù)荷和頻率，而不是引用反饋(Bp*Yi)，調(diào)節(jié)一旦進(jìn)入死區(qū)，開(kāi)度又返回到初始值，以致存在頻率偏差。這兩種調(diào)節(jié)模式相并聯(lián)結(jié)合策略的優(yōu)點(diǎn)在于，一旦系統(tǒng)電網(wǎng)的負(fù)荷波動(dòng)較大，以致引起大的頻率波動(dòng)時(shí)，大頻率PID環(huán)節(jié)迅速參與閉環(huán)控制，在大積分的作用下，對(duì)系統(tǒng)頻率大波動(dòng)(相對(duì)的)和水力過(guò)渡過(guò)程的大波動(dòng)調(diào)節(jié)非常有利。當(dāng)趨于穩(wěn)定時(shí)，由于大頻率積分環(huán)節(jié)是有差調(diào)節(jié)，如果AGC(自動(dòng)發(fā)電控制automatic generation control of hydropower station)不參與“干涉”，系統(tǒng)頻率必定在Ex的臨界點(diǎn)波動(dòng)，可能不能滿足要求。此時(shí)，引入一個(gè)開(kāi)環(huán)的小積分環(huán)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)頻率進(jìn)行積分“修補(bǔ)”，達(dá)到微量、緩慢調(diào)整系統(tǒng)有功功率的目的。同時(shí)，一旦調(diào)整到頻率的小死區(qū)以內(nèi)，該調(diào)節(jié)過(guò)程計(jì)算得出的數(shù)值，通過(guò)一次初始化，把該值轉(zhuǎn)移到Pgv上，目的是讓Yi'(小積分輸出)清0。初始化過(guò)程中或兩個(gè)環(huán)節(jié)不參與調(diào)節(jié)時(shí)，保持當(dāng)前導(dǎo)葉給定和開(kāi)度結(jié)果不變，并為下面的計(jì)算做好起始準(zhǔn)備， 以防止原來(lái)保持的累積數(shù)值造成影響。孤島系統(tǒng)，單個(gè)電站若干臺(tái)機(jī)組不帶外在任何負(fù)荷，機(jī)組僅靠線路連接，機(jī)組帶廠用電或發(fā)電的機(jī)組帶調(diào)相的機(jī)組，稱為“絕對(duì)孤島系統(tǒng)”。這種模式的發(fā)生一般是“相對(duì)孤島系統(tǒng)”的基礎(chǔ)上發(fā)生甩負(fù)荷引起的。若發(fā)生“絕對(duì)孤島系統(tǒng)”，難于控制的是在發(fā)生過(guò)程中的頻率和有功控制。此時(shí)調(diào)速系統(tǒng)在收到遠(yuǎn)方甩負(fù)荷的命令之后，大頻率的PID環(huán)節(jié)的參數(shù)不變，而此時(shí)的死區(qū)由0. 5 Hz變?yōu)?. 1 Hz, Bp由1%變?yōu)橐粋€(gè)極小值，同時(shí)清除原來(lái)累加的I^gv，且閉鎖監(jiān)控AGC 的控制。該甩負(fù)荷命令一般是一個(gè)瞬動(dòng)的脈沖量。絕對(duì)孤島模式何時(shí)消除，外部并沒(méi)有把該判斷給調(diào)速系統(tǒng)，但根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般發(fā)生類似現(xiàn)象3分鐘之內(nèi)不會(huì)再重新并網(wǎng)，且調(diào)速系統(tǒng)在2分鐘內(nèi)，已經(jīng)能夠穩(wěn)定住了機(jī)組轉(zhuǎn)速。所以在調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)部，做了一個(gè)延時(shí)，三分鐘之后，控制邏輯自動(dòng)恢復(fù)到“相對(duì)孤島系統(tǒng)”模式，以為后面并網(wǎng)帶負(fù)荷做準(zhǔn)備。如圖2所示，在孤島模式下，正常增減負(fù)荷，如果要這種方式具備常態(tài)化，一般系統(tǒng)要設(shè)置頻率調(diào)節(jié)裝置。FLC就是一種手段。目前調(diào)速系統(tǒng)如果在聯(lián)網(wǎng)(大網(wǎng))狀態(tài)下，系統(tǒng)死區(qū)未超過(guò)頻率設(shè)置死區(qū)，調(diào)速器就處于一種開(kāi)度閉環(huán)模式。因?yàn)殡S著計(jì)算機(jī)技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展，無(wú)論軟件還是硬件都非?？煽?，所以國(guó)內(nèi)目前功率閉環(huán)控制功能一般做在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，這樣更有利于集控、調(diào)度更好地實(shí)現(xiàn)，更大發(fā)揮AGC的作用。所以調(diào)速作為一個(gè)執(zhí)行環(huán)節(jié)，在收到監(jiān)控增功(增加令)時(shí)，伴隨著監(jiān)控增加令脈沖的步長(zhǎng)和脈沖間隔時(shí)間的長(zhǎng)短，做相應(yīng)的功率給定Pgv的累積，隨而增加導(dǎo)葉給定，進(jìn)而進(jìn)行相應(yīng)的導(dǎo)葉閉環(huán)調(diào)節(jié)以達(dá)到增加機(jī)組出力的目的，監(jiān)控收到機(jī)組有功的變化作為反饋引入它的功率閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)而調(diào)節(jié)。這和正常聯(lián)大網(wǎng)沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。該功能即便在孤島模式下，也應(yīng)該是保留的。減負(fù)荷類同。假設(shè)孤島模式下，一旦負(fù)荷波動(dòng)，引起頻率超過(guò)死區(qū)，調(diào)速系統(tǒng)將按照如圖3所示進(jìn)行調(diào)節(jié)。假設(shè)孤島PID參數(shù)是:KP=3,KI=0. 3，KD=I ；孤島死區(qū)為0. 5Hz，調(diào)差Bp=l%;小積分死區(qū)為0.05Hz，積分增益Ki' =0.1。空載開(kāi)度=10%。導(dǎo)葉發(fā)電態(tài)，頻率在死區(qū)內(nèi)穩(wěn)定， 開(kāi)度在40%。功率給定 ^ν=30%。假設(shè)此時(shí)頻率突然由50 Hz突變到50. 7Hz (實(shí)際不可能和圖3所示，為了便于描述，繪成垂線)，超過(guò)了設(shè)置的0. 5Hz死區(qū)，根據(jù)調(diào)差特性，對(duì)0. 2Hz進(jìn)行計(jì)算，Ypid會(huì)由0%下調(diào)4%的開(kāi)度。同時(shí)，由于死區(qū)超過(guò)了小積分環(huán)節(jié)的0.05 Hz, 該積分也參與調(diào)節(jié)計(jì)算。假設(shè)過(guò)了 8秒系統(tǒng)頻率恢復(fù)到50Hz，根據(jù)積分的意義，積分增益 Ki' =0. 1，在8秒內(nèi)對(duì)0.65Hz進(jìn)行積分，會(huì)計(jì)算出一個(gè)ΥΓ =1. 04%的下調(diào)量。這樣的一個(gè)積分累積，在系統(tǒng)恢復(fù)在49. 95-50. 05 Hz以內(nèi)后，程序內(nèi)部迅速通過(guò)初始化，將該值轉(zhuǎn)移到Pgv上，Pgv由30%變成28. 94%，但總的導(dǎo)葉給定和導(dǎo)葉開(kāi)度保持小積分調(diào)整后的開(kāi)度不變。這兩種模式相結(jié)合，就非常完美地克服了脆弱孤島系統(tǒng)內(nèi)的功率和頻率大小波動(dòng)問(wèn)題。一旦遇到孤島甩負(fù)荷時(shí)(“絕對(duì)孤島系統(tǒng)，，，動(dòng)態(tài))，如圖3，調(diào)速系統(tǒng)收到孤島甩負(fù)荷信號(hào)，同時(shí)判斷頻率在50. 5 Hz以上時(shí)，立即將Βρ=0，死區(qū)Ex=O. 1Hz，功率給定I^gv=Otj 調(diào)差置0的目的在于給導(dǎo)葉一個(gè)大幅度的調(diào)整范圍，模擬出一種一如正常聯(lián)大網(wǎng)甩負(fù)荷進(jìn)空載態(tài)一樣的環(huán)境；死區(qū)變小目的在于迅速將機(jī)頻拉回額定，并抑制各臺(tái)機(jī)的有功震蕩； Pgv=O目的在于讓各臺(tái)機(jī)組的導(dǎo)葉給定均等，以防止穩(wěn)態(tài)后的深度調(diào)相現(xiàn)象出現(xiàn)，并且I^gv 清0也保證了機(jī)組導(dǎo)葉開(kāi)度迅速下關(guān)，防止機(jī)組升速過(guò)高。如圖4，在頻率上升瞬間，導(dǎo)葉開(kāi)度快速全關(guān)，機(jī)組轉(zhuǎn)速由于慣性繼續(xù)上升，上升到一定數(shù)值，頻率開(kāi)始下降，當(dāng)機(jī)組頻率下降到50Hz左右時(shí)，由于調(diào)速器PID特性，導(dǎo)葉再次抬起。直至機(jī)組頻率穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)速附近，穩(wěn)定。以上實(shí)施例僅為本發(fā)明其中的一種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)， 在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.用于孤島模式下的水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，其特征在于其采用小積分環(huán)節(jié)和大積分環(huán)節(jié)的雙積分公式計(jì)算導(dǎo)葉開(kāi)度的控制輸出Ypid以調(diào)整水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)，其中小積分環(huán)節(jié)的積分公式為Yi' = Yi' +KI' *X'，其X' =X' - Bp' * Yi'， V =(fg-fs)-Ex'，小積分環(huán)節(jié)的導(dǎo)葉開(kāi)度的控制輸出Ypid' = Yp' + Yi' + Yd'，而Yp' = -KP' * X' , Yi' = -KI' *, YD' = - KD' *( dX' / dt')；大積分環(huán)節(jié)的積分公式為=Yi= Yi+KI*X，其中X=X -Bp* Yi, X =(fg-fs)-Ex,大積分環(huán)節(jié)的導(dǎo)葉開(kāi)度的控制輸出Ypid = Yp+ Yi+ Yd，而Yp = -KP* X，Yi= -KI* ^JCdi , YD = - KD * ( dX / dt)；式中，F(xiàn)g為頻率給定，fs為系統(tǒng)頻率，Yi'和Yi為積分折算的導(dǎo)葉開(kāi)度給定、Ex'和 Ex為頻率死區(qū)、ΚΓ和KI為積分增益，KP'和KP為比例增益，KD'和KD為微分增益，X' 和X為頻率偏差，Yp'和Yp為為比例折算的導(dǎo)葉開(kāi)度給定，Yi'和Yi為為積分折算的導(dǎo)葉開(kāi)度給定，Yd'和Yd為為積分折算的導(dǎo)葉開(kāi)度給定，dt'和dt為微分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于孤島模式下的水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，其特征在于其根據(jù)水電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)調(diào)整該積分公式中的參數(shù)當(dāng)水電機(jī)組處于常態(tài)運(yùn)行時(shí)，小積分環(huán)節(jié)不調(diào)用，大積分環(huán)節(jié)的積分公式中的Ex為 0. 5Hz、Bp 為 4%, KP=4，KI=3,KD=I；當(dāng)水電機(jī)組處于孤島模式穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，小積分環(huán)節(jié)和大積分環(huán)節(jié)同時(shí)調(diào)用，設(shè)定式中的 Ex 為 0. 5Ηζ、Βρ 小于等于 1%，KP=4，KI=O. 3，KD=1，Ex'為 0. 05Hz，KI' =0.1，當(dāng)水電機(jī)組處于孤島模式動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)，小積分環(huán)節(jié)和大積分環(huán)節(jié)同時(shí)調(diào)用，設(shè)定式中的 Ex 為 0. 1Hz, Bp 小于等于 0. 01%, KP=4，KI=O. 3，KD=I, Ex'為 0. 05Hz, KI' =0. 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于孤島模式下的水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，其特征在于在水電機(jī)組處于孤島模式穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的系統(tǒng)頻率小于0. 05Hz 后，將積分產(chǎn)生的Yi'給定轉(zhuǎn)移給功率給定I^gv，轉(zhuǎn)移過(guò)程中維持原有的導(dǎo)葉開(kāi)度給定Gv_ Give和導(dǎo)葉開(kāi)度Gv_Fdbk。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于孤島模式下的水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，其特征在于當(dāng)所述水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)接收到孤島甩負(fù)荷信號(hào)且水電機(jī)組頻率在50. 5 Hz以上時(shí)， 調(diào)整所述大積分環(huán)節(jié)的參數(shù)為Bp小于等于0. 01%，Ex=O. 1Hz，功率給定I^gV=0。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于孤島模式下的水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，其特征在于當(dāng)所述水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)接收到孤島甩負(fù)荷信號(hào)后3分鐘以后，調(diào)整所述積分公式中的參數(shù)為Ex為0. 5Hz、Bp小于等于1%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了用于孤島模式下的水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，其采用雙積分環(huán)節(jié)以調(diào)整水電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng),其特征在于其根據(jù)水電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài),調(diào)整該積分公式中的參數(shù):當(dāng)水電機(jī)組處于常態(tài)運(yùn)行時(shí)，式中的Ex為0.5Hz、Bp為4%；當(dāng)水電機(jī)組處于孤島模式運(yùn)穩(wěn)態(tài)行動(dòng)時(shí)，式中的Ex為0.5Hz、Bp等于1%；當(dāng)水電機(jī)組處于孤島模式動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)，式中的Ex為0.1Hz、Bp小于等于0.001%。本發(fā)明采用多種調(diào)節(jié)模式相并聯(lián)結(jié)合，一旦系統(tǒng)電網(wǎng)的負(fù)荷波動(dòng)較大，以致引起大的頻率波動(dòng)時(shí)，采用大頻率PID迅速參與閉環(huán)控制；在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，采用小積分模式以達(dá)到微量、緩慢調(diào)整系統(tǒng)的目的。本發(fā)明具有無(wú)需人為干預(yù)、完全可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)和參數(shù)的切換、自動(dòng)調(diào)節(jié)到位且調(diào)節(jié)效果較好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02P9/04GK102437809SQ20111041704
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者何林波, 吳偉, 周攀, 張雷, 李承兵, 紀(jì)正堂, 胡金飛, 榮紅, 蔡衛(wèi)江, 蔡曉峰, 許棟, 鐘智, 錢(qián)鳳, 龔登位 申請(qǐng)人:華能瀾滄江水電有限公司, 國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院