用于提高发电厂有功功率生产量的发电机和SVC的经协调的控制方法及其控制器技术

本发明专利技术提供用于提高发电厂有功功率生产量的发电机和SVC的经协调的控制方法及其控制器。该方法包括：测量用于发电机和SVC控制所需要的输入参数；判断系统拓扑和SVC的控制模式，以确定工作模式；以及，计算基于所述工作模式的控制基准，以控制发电机和/或SVC。所提出的方法和经协调的控制器能够使SVC分担发电厂所需要的无功功率输出，将发电机转换为“单位功率因数发电机”，因而扩展发电厂的有功功率输出容量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提高发电厂有功功率生产量的发电机和SVC的经协调的控制方法及其控制器
本专利技术涉及电力系统
，更具体地，涉及用于提高发电厂有功功率生产量的发电机和SVC(静态无功补偿器)的协调控制方法及其控制器。
技术介绍
随着电力负荷的持续增长，需要相应地扩大发电容量，以总能达到发电和用电之间的平衡。对于现有的发电厂以及新的发电厂来说，总是期望能够充分地利用发电设施。为了实现该目标，行业内最常采用的方式是为发电厂的大规模辅助电机安装变频驱动，这有助于大幅降低厂用电(in-house)负载。另一种解决方案是降低厂用电系统的无功功率消耗，这也使发电机在产生更多有功功率的同时仍然向电网保持相同水平的无功功率支持。然而，厂用电系统仅占发电容量的一小部分，例如对于火力发电厂大约占10％，这在提高发电厂有功功率输出容量方面限制了上述方案的潜在贡献。本专利技术从发电机的视角提出实现这一目标的新的技术方案，即，在发电侧安装SVC，以分担发电厂所要求的无功功率输出。现有技术中已经公开了主要的电路拓扑，例如2011年1月21日提交的标题为“用于提高热力发电厂中发电的方法和装置(MethodandApparatusforImprovingPowerGenerationinaThermalPowerPlant)”的PCT申请：PCT/US2011/181044。以下，通过引用将前述专利申请合并于此。通过对发电机和SVC进行操作，控制发电机的功率因数来提高发电厂的有功功率容量，这至少需要解决三个问题：利用协调控制器获得的控制基准取决于多个因素，例如，主电路拓扑、发电机和SVC所采用的本地控制等等。然而，当前尚无现有技术提及如何通过考虑不同的可能的因素来确保所设计的协调控制器能够通用化。SVC所要求的无功功率输出随着连接到该SVC的发电机和电力系统的工作状况而改变。尚无现有技术提及如何确定SVC的工作点以使发电机在整个工作范围内以单位功率因数进行运行。要解决的第三个问题是如何确保协调控制器的性能，主要指以下两方面：基于可获得的信息保证控制的精确度，以及实现快速响应速度而不影响发电机的稳定工作。由于上述问题，本专利技术中提出用于协调发电机和SVC的控制方法及控制器，以提高发电厂的有功功率生产量。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术提出一种用于提高发电厂有功功率生产量的发电机和SVC的经协调的控制方法及其控制器；该控制方法和控制器使得SVC能够分担发电厂所需要的无功功率输出，将发电机转换为“单位功率因数发电机”，因此扩展发电厂的有功功率输出容量。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出用于提升发电厂的有功功率生产量的发电机和SVC的经协调的控制方法。该经协调的控制方法包括：测量用于发电机和SVC控制所需要的输入参数；判断系统拓扑和SVC控制模式，以确定工作模式；以及计算基于所述工作模式的控制基准，以控制发电机和/或SVC。根据本专利技术优选的实施例，工作模式可以分成四种类型；其中第一种类型是SVC被连接到发电机变压器的低压侧，并且SVC执行无功功率控制；第二种类型是SVC被连接到发电机变压器的高压侧，并且SVC执行无功功率控制；第三种类型是SVC被连接到发电机变压器的高压侧，并且SVC执行电压控制；以及第四种类型是SVC被连接到发电机变压器的低压侧，并且SVC执行电压控制。根据本专利技术优选的实施例，其中在第一种类型的工作模式中，经协调的控制方法还包括：根据发电机有功功率基准PGen*、发电机无功功率基准QGen*以及发电机变压器高压侧电压基准VH*，计算SVC无功功率基准QSVC*；根据发电机有功功率基准PGen*、以及发电机变压器高压侧电压基准VH*，计算发电机端电压基准VGen*，以及将QSVC*发送到SVC的本地控制器，并且将VGen*发送到发电机的励磁电压控制器。根据本专利技术优选的实施例，其中在第二种类型的工作模式中，经协调的控制方法还包括：根据发电机有功功率基准PGen*、发电机无功功率基准QGen*以及发电机变压器高压侧电压基准VH*，计算发电机端电压基准VGen*；根据发电机有功功率基准PGen*、发电机无功功率基准QGen*、发电机变压器高压侧电压基准VH*，以及发电机端电压基准VGen*，计算SVC无功功率输出基准QSVC*，以及将QSVC*发送到SVC的本地控制器，并且将VGen*发送到发电机的励磁电压控制器。根据本专利技术优选的实施例，其中在第一种类型和/或第二种类型的工作模式中，经协调的控制方法还可以包括：根据发电机变压器低压侧电压基准VL*设定发电机端电压基准VGen*；根据发电机有功功率基准PGen*、发电机无功功率基准QGen*和发电机端电压基准VGen*计算SVC无功功率基准QSVC*，以及将QSVC*发送到SVC的本地控制器，并且将VGen*发送到发电机的励磁电压控制器。根据本专利技术优选的实施例，其中在第三种类型的工作模式中，经协调的控制方法还包括：根据发电机变压器高压侧电压基准VH*设定SVC电压基准VSVC*；根据发电机有功功率基准PGen*、发电机无功功率基准QGen*和SVC电压基准VSVC*计算发电机端电压基准VGen*，以及将VSVC*发送到SVC的本地控制器，并且将VGen*发送到发电机的励磁电压控制器。根据本专利技术优选的实施例，其中在第三种类型的工作模式中，经协调的控制方法还可以包括：根据发电机变压器低压侧电压基准VL*设定发电机端电压基准VGen*；根据发电机有功功率基准PGen*、发电机无功功率基准QGen*和发电机端电压基准VGen*计算SVC电压基准VSVC*，以及将VSVC*发送到SVC的本地控制器，并且将VGen*发送到发电机的励磁电压控制器。根据本专利技术优选的实施例，其中在第四种类型的工作模式中，经协调的控制方法还包括：根据发电机有功功率基准PGen*、以及发电机变压器高压侧电压基准VH*计算SVC电压基准VSVC*；根据发电机有功功率基准PGen*、发电机变压器高压侧电压基准VH*计算发电机端电压基准VGen*；以及将VSVC*发送到SVC本地控制器，并且将VGen*发送到发电机的励磁电压控制器。根据本专利技术优选的实施例，其中在第四种类型的工作模式中，经协调的控制方法还可以包括：根据发电机变压器低压侧电压基准VL*设定SVC电压基准VSVC*；根据发电机变压器低压侧电压基准VL*设定发电机端电压基准VGen*；以及将VSVC*发送到SVC的本地控制器，并且将VGen*发送到发电机的励磁电压控制器。根据本专利技术优选的实施例，其中发电机端电压基准VGen*还可以包括通过发电机无功功率闭环控制器计算的发电机侧反馈分量。根据本专利技术优选的实施例，其中SVC无功功率基准QSVC*和/或SVC电压基准VSVC*还可以包括通过发电机无功功率闭环控制器计算的SVC侧反馈分量。根据本专利技术优选的实施例，其中用于第四种类型的工作模式的发电机端电压基准VGen*还可以包括通过发电机无功功率下垂控制器计算的发电机侧下垂分量。根据本专利技术优选的实施例，其中用于第四种类型的工作模式的SVC电压基准VSVC*还可以包括通过SVC无功功率下垂控制器计算的SVC侧下垂分量。根据本专利技术的其它方面，本专利技术还提供一种用于控制发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提高发电厂有功功率生产量的发电机和静态无功补偿器(SVC)的经协调的控制方法，该经协调的控制方法包括：测量用于所述发电机和SVC控制所需要的输入参数；判断系统拓扑和SVC的控制模式，以确定工作模式；以及计算基于所述工作模式的控制基准，以控制所述发电机和/或SVC。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于提高发电厂有功功率生产量的发电机和静态无功补偿器SVC的经协调的控制方法，该经协调的控制方法包括：测量用于所述发电机和SVC控制所需要的输入参数；判断系统拓扑和SVC的控制模式，以确定工作模式为第一种类型的工作模式、第二种类型的工作模式、第三种类型的工作模式或第四种类型的工作模式；以及计算基于所述工作模式的控制基准，以控制所述发电机和/或SVC；其中：第一种类型是所述SVC被连接到发电机变压器的低压侧，并且所述SVC执行无功功率控制；第二种类型是所述SVC被连接到所述发电机变压器的高压侧，并且所述SVC执行无功功率控制；第三种类型是所述SVC被连接到所述发电机变压器的高压侧，并且所述SVC执行电压控制；以及第四种类型是所述SVC被连接到所述发电机变压器的低压侧，并且所述SVC执行电压控制。2.根据权利要求1所述的经协调的控制方法，其中在所述第一种类型的工作模式中，所述经协调的控制方法还包括：根据发电机有功功率基准PGen*、发电机无功功率基准QGen*以及发电机变压器高压侧电压基准VH*，计算SVC无功功率基准QSVC*；根据发电机有功功率基准PGen*以及发电机变压器高压侧电压基准VH*，计算发电机端电压基准VGen*，以及将所述QSVC*发送到SVC的本地控制器，并且将所述VGen*发送到发电机的励磁电压控制器。3.根据权利要求1所述的经协调的控制方法，其中在所述第二种类型的工作模式中，所述经协调的控制方法还包括：根据发电机有功功率基准PGen*、发电机无功功率基准QGen*以及发电机变压器高压侧电压基准VH*，计算发电机端电压基准VGen*；根据发电机有功功率基准PGen*、发电机无功功率基准QGen*、发电机变压器高压侧电压基准VH*以及发电机端电压基准VGen*，计算SVC无功功率基准QSVC*，以及将所述QSVC*发送到SVC的本地控制器，并且将所述VGen*发送到发电机的励磁电压控制器。4.根据权利要求1所述的经协调的控制方法，其中在所述第一种类型和/或第二种类型的工作模式中，所述经协调的控制方法还包括：根据发电机变压器低压侧电压基准VL*，设定发电机端电压基准VGen*；根据发电机有功功率基准PGen*、发电机无功功率基准QGen*和发电机端电压基准VGen*，计算SVC无功功率基准QSVC*，以及将所述QSVC*发送到SVC的本地控制器，并且将所述VGen*发送到发电机的励磁电压控制器。5.根据权利要求1所述的经协调的控制方法，其中在所述第三种类型的工作模式中，所述经协调的控制方法还包括：根据发电机变压器高压侧电压基准VH*，设定SVC电压基准VSVC*；根据发电机有功功率基准PGen*、发电机无功功率基准QGen*和SVC电压基准VSVC*，计算发电机端电压基准VGen*，以及将所述VSVC*发送到SVC的本地控制器，并且将所述VGen*发送到发电机的励磁电压控制器。6.根据权利要求1所述的经协调的控制方法，其中在所述第三种类型的工作模式中，所述经协调的控制方法还包括：根据发电机变压器低压侧电压基准VL*，设定发电机端电压基准VGen*；根据发电机有功功率基准PGen*、发电机无功功率基准QGen*和发电机端电压基准VGen*，计算SVC电压基准VSVC*，以及将所述VSVC*发送到SVC的本地控制器，并且将所述VGen*发送到发电机的励磁电压控制器。7.根据权利要求1所述的经协调的控制方法，其中在所述第四种类型的工作模式中，所述经协调的控制方法还包括：根据发电机有功功率基准PGen*以及发电机变压器高压侧电压基准VH*，计算SVC电压基准VSVC*；根据发电机有功功率基准PGen*以及发电机变压器高压侧电压基准VH*，计算发电机端电压基准VGen*；以及将VSVC*发送到SVC本地控制器，并且将VGen*发送到发电机的励磁电压控制器。8.根据权利要求1所述的经协调的控制方法，其中在所述第四种类型的工作模式中，所述经协调的控制方法还包括：根据发电机变压器低压侧电压基准VL*，设定SVC电压基准VSVC*；根据发电机变压器低压侧电压基准VL*，设定发电机端电压基准VGen*；以及将所述VSVC*发送到SVC的本地控制器，并且将VGen*发送到发电机的励磁电压控制器。9.根据权利要求2-8中任一项所述的经协调的控制方法，其中所述发电机端电压基准VGen*还包括：通过发电机无功功率闭环控制器所计算的发电机侧反馈分量。10.根据权利要求2-4中任一项所述的经协调的控制方法，其中所述SVC无功功率基准QSVC*还包括：通过发电机无功功率闭环控制器所计算的SVC侧反馈分量。11.根据权利要求5-8中任一项所述的经协调的控制方法，其中所述SVC电压基准VSVC*还包括：通过发电机无功功率闭环控制器所计算的SVC侧反馈分量。12.根据权利要求7或8所述的经协调的控制方法，其中用于所述第四种类型的工作模式的所述发电机端电压基准VGen*还包括：通过发电机无功功率下垂控制器所计算的发电机侧下垂分量。13.根据权利要求7或8所述的经协调的控制方法，其中用于所述第四种类型的工作模式的所述SVC电压基准VSVC*还包括：通过SVC无功功率下垂控制器所计算的SVC侧下垂分量。14.一种用于控制发电机和静态无功补偿器SVC的经协调的控制器，其中所述经协调的控制器包括：测量模块，其被配置为测量用于所述发电机和SVC控制所需要的输入参数；判断模块，其被配置为判断系统拓扑和SVC的控制模式为第一种类型的工作模式、第二种类型的工作模式、第三种类型的工作模式或第四种类型的工作模式，以确定工作模式；以及计算模块，其被配置为计算基于所选的工作模式的控制基准，以控制所述发电机和/或SVC；其中：第一种类型是所述SVC被连接到发电机变压器的低压侧，并且所述SVC执行无功功率控制；第二种类型是所述SVC被连接到所述发电机变压器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑶，张国驹，查尔斯·圣，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH