用于发电厂动态无功调节和暂态稳定性改进的方法和装置制造方法及图纸

提供了用于控制至少一个发电机和静态无功补偿器(SVC)以提高发电厂的动态性能的方法和装置。该方法包括以下步骤：获取用于控制所述发电机和SVC的所需输入参数(101)；确定发电机和SVC的控制模式(102)；基于该所需的输入参数以及发电机和SVC的控制模式计算控制基准(103)；以及根据该控制基准对发电机和/或SVC进行控制(104)。该方法可以提高发电厂的有功功率输出容量，扩展动态无功功率调节容量并且增强系统扰动下的发电机暂态稳定性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2012年12月20日提交的题为“Coordinated generator and SVC control for power plant active power throughput improvement”的PCT国际申请No.PCT/CN2012/087001的权益和优先权。上述专利申请的全部公开内容通过引用结合于此。
本专利技术的实施例总体上涉及发电厂，尤其涉及一种用于发电厂动态无功功率调节和暂态稳定性改进的方法和装置。
技术介绍
在新的电力及其辅助服务市场竞争格局下，针对电网电压和无功功率调节研发并应用适当的实时控制系统的需求和兴趣有所增长。功率流中导致一个方向的能量净传输的部分被称作有功(有用或有效)功率。功率流中由于负载中所存储的能量在每个周期中与电源交换所导致的部分被称作无功功率。视在功率是有功功率和无功功率的矢量和。功率因数被定义为有功功率与视在功率的比率。该定义经常在数学上被表示为kW/kVA，其中分子是有功(有效)功率而分母是有功和无功功率的矢量和或者视在功率。功率因数在电压和电流同相时等于1，在电流超前或滞后电压90度时为零。如果负荷完全是无功功率，则电压和电流的相位相差90度并且没有净能量流。对于传送相同大小有功功率的两个交流电力系统而言，具有较低功率因数的系统将由于负载与电源的能量交换而产生较高的环流。电力系统中这些较高的电流将产生较高的损耗并降低整体传输效率。针对相同数量的有功功率传输，较低功率因数的电路将具有更高的视在功率和更高的损耗。因此，期望在交流电力系统中保持高的功率因数。然而，无功功率对于保持电网上适当的电压水平而言是必要的。没有这样的电压支持，有功功率的传输和分配将会受到不利影响。出于该原因，输电运营商经常要求发电机提供某个数量的无功功率以连接该输电运营商所运行的电网。通常，提供这样所要求的无功功率降低了发电机本来能够提供的有功功率的数量并且降低了发电机所生成的功率的功率因数。本专利技术提出了一种通过在发电厂的发电侧安装静态无功补偿器(SVC)而克服这样的缺陷的新颖的解决方案，以提高发电厂的有功功率输出能力，扩展动态无功功率调节能力，并且提升系统扰动下的发电机暂态稳定性。在发电侧安装SVC以承担发电厂的所需无功功率输出的概念已经在美国专利申请公开No.US2011/181044A1中有所公开。本专利技术针对一种用于发电厂动态无功功率调节和暂态稳定性改进的方法和装置。
技术实现思路
该说明书中所描述的该主题的特定实施例能够被实施从而实现以下的一种或多种优势。在一个方面，本专利技术的实施例提供了一种控制至少一个发电机和静态无功补偿器(SVC)以改善发电厂的动态性能的方法，该方法包括：获取用于控制所述发电机和SVC的一个或多个所需输入参数；确定发电机和SVC的控制模式；基于该输入参数以及发电机和SVC的控制模式计算一个或多个控制基准；并且根据该控制基准对发电机和/或SVC进行控制。根据本专利技术的方法包括三种控制模式。该方法包括用于实现具有不同运行点的多个发电机单元的单位功率因数运行的第一控制模式；用于在无内部无功功率消耗的情况下对发电厂进行动态无功功率调节的第二控制模式；和用于改善发电厂在系统扰动下的暂态稳定性的第三控制模式。在一些实施例中，第一控制模式包括步骤：使用所述SVC根据来自上层控制中心的高侧电压基准对单元变压器的高侧电压进行控制；基于同一个SVC高侧电压基准计算不同发电机单元的端电压基准的前馈分量V*G_FF_i；基于闭环控制计算不同发电机单元的端电压基准的反馈分量以去除潜在测量误差或参数误差；并且使用所述发电机的励磁系统根据端电压基准控制发电机单元的端电压。在一些实施例中，该闭环控制进一步包括步骤：根据第i个发电机无功功率QGen_i和第i个发电机无功功率基准Q*Gen_i得到输入到PI模块的输出；从PI模块向加法器输出第i个发电机单元的端电压基准的反馈分量V*G_FB_i以便将第i个发电机单元的端电压基准的前馈分量V*G_FF_i与第i个发电机单元的端电压基准的反馈分量V*G_FB_i进行合并以形成第i个发电机单元的新电压基准V*G_i。在一些实施例中，第二控制模式包括步骤：根据电力系统的需求确定发电厂的无功功率基准；确定发电机和SVC的相应无功功率基准；使用SVC对单元变压器的高侧电压进行控制以对SVC无功功率基准作出响应；并且使用所述发电机的励磁系统控制发电机单元的端电压以对发电机无功功率基准作出响应。在一些实施例中，根据电力系统的需求确定发电厂的无功功率基准进一步包括：计算包括发电机和SVC的发电厂的可用无功功率容量；并且根据可用无功功率容量对发电厂的无功功率输出基准进行限制。在一些实施例中，确定发电机和SVC的相应无功功率基准包括：识别SVC是否能够满足发电厂的无功功率基准；在SVC能够独自满足发电厂的无功功率基准的情况下计算SVC无功功率基准；并且在SVC无法独自满足发电厂的无功功率基准的情况下计算发电机无功功率基准和SVC无功功率基准。在一些实施例中，第三种控制模式包括步骤：识别发电机所经受的扰动的摆动方向；在发电厂处于正向摆动的扰动之下时对SVC使用bang-bang式无功功率控制；并且当发电机处于反向摆动的扰动之下时对所述SVC使用电压控制并计算高侧电压基准增量以实现功率振荡阻尼(POD)。在一些实施例中，处于第三控制模式下的方法进一步包括向励磁系统的发电机端电压基准增加附加的POD分量以便改善反向摆动期间的阻尼扭矩。在另一个方面，提供了一种实施本专利技术第一方面的方法的各个实施例的装置。控制器包括：获取模块，其被配置为获取用于控制所述发电机和SVC的一个或多个所需输入参数；确定模块，其被配置为确定发电机和SVC的控制模式；计算模块，其被配置为基于该输入参数以及发电机和SVC的控制模式计算控制基准；和控制模块，其被配置为根据该控制基准对发电机和/或SVC进行控制。其中该控制器的控制模式包括：用于实现具有不同运行点的多个发电机单元的单位功率因数运行的第一控制模式；用于在无内部无功功率消耗的情况下进行发电厂动态无功功率调节的第二控制模式；用于改善发电厂在系统扰动下的暂态稳定性的第三控制模式。在一些实施例中，当该控制器处于第一控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制至少一个发电机和静态无功补偿器(SVC)以改善发电厂的动态性能的方法，所述方法包括：获取用于控制所述发电机和SVC的一个或多个所需输入参数；确定所述发电机和所述SVC的控制模式；基于所述输入参数以及所述发电机和所述SVC的所述控制模式计算一个或多个控制基准；以及根据所述控制基准对所述发电机和/或所述SVC进行控制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.20 CN PCT/CN2012/0870011.一种用于控制至少一个发电机和静态无功补偿器(SVC)以
改善发电厂的动态性能的方法，所述方法包括：
获取用于控制所述发电机和SVC的一个或多个所需输入参数；
确定所述发电机和所述SVC的控制模式；
基于所述输入参数以及所述发电机和所述SVC的所述控制模式
计算一个或多个控制基准；以及
根据所述控制基准对所述发电机和/或所述SVC进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括三种控制模
式：
用于实现具有不同运行点的多个发电机单元的单位功率因数运
行的第一控制模式；
用于在无内部无功功率消耗的情况下对所述发电厂进行动态无
功功率调节的第二控制模式；
用于改善所述发电厂在系统扰动下的暂态稳定性的第三控制模
式。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一控制模式包括：
使用所述SVC根据来自电力系统的上层控制中心的高侧电压基
准对单元变压器的高侧电压进行控制；
基于同一个SVC高侧电压基准计算不同发电机单元的端电压基
准的前馈分量；
基于闭环控制计算不同发电机单元的端电压基准的反馈分量以
去除潜在测量误差或参数误差；以及
使用所述发电机的励磁系统根据所述端电压基准控制发电机单
元的所述端电压。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述闭环控制进一步包括：
根据第i个发电机的无功功率和所述第i个发电机的无功功率基
准得到输入到PI模块的输出；
从PI模块向加法器输出所述第i个发电机单元的端电压基准的
所述反馈分量以便将所述第i个发电机单元的端电压基准的所述前
馈分量与所述第i个发电机单元的端电压基准的所述反馈分量进行
合并以形成所述第i个发电机单元的新电压基准。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述第二控制模式包括：
根据电力系统的需求确定所述发电厂的无功功率基准；
确定所述发电机和所述SVC的相应的所述无功功率基准；
使用所述SVC对单元变压器的高侧电压进行控制以对所述SVC
的无功功率基准作出响应；以及
使用所述发电机的励磁系统控制发电机单元的所述端电压以对
所述发电机的无功功率基准作出响应。
6.根据权利要求2或5中任一项所述的方法，其中根据电力系
统的需求确定所述发电厂的无功功率基准进一步包括：
计算包括发电机和SVC的所述发电厂的可用无功功率容量；以
及
根据所述可用无功功率容量对所述发电厂的无功功率输出基准
进行限制。
7.根据权利要求2或5所述的方法，其中确定所述发电机和所
述SVC的相应的所述无功功率基准包括：
识别所述SVC是否能够满足所述发电厂的无功功率基准；
在所述SVC能够独自满足所述发电厂的无功功率基准的情况下
计算所述SVC的无功功率基准；以及
在所述SVC无法独自满足所述发电厂的无功功率基准的情况下
计算所述发电机的无功功率基准和所述SVC的无功功率基准。
8.根据权利要求2所述的方法，其中所述第三种控制模式包括：
识别所述发电机...

【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