本发明专利技术涉及一种交流励磁抽水蓄能机组最优功率的协同控制方法，属于抽水蓄水技术领域。改进综合惯性调频控制策略包括分时参与，用于协调综合惯性调频控制策略中下垂环与惯性环参与调频时序；惯性环功率微增量，用于将电网频率变化率与机组输出功率微增量建立联系，使机组在频率突变初期参与电网调频，抑制电网频率突变速度；下垂环功率微增量，用于将电网频率频差与机组输出有功功率微增量建立联系，使机组在电网频率突变中后期参与电网调频，减少电网频率跌落最低值和稳态频率偏差；转速越限保护，用于防止机组参与调频过程中，由于机组失速而导致电网频率二次跌落。本发明专利技术能够挖掘机组参与电网调频能力。能够挖掘机组参与电网调频能力。能够挖掘机组参与电网调频能力。
【技术实现步骤摘要】
一种交流励磁抽水蓄能机组最优功率的协同控制方法
[0001]本专利技术属于抽水蓄水领域，涉及一种交流励磁抽水蓄能机组最优功率的协同控制方法。
技术介绍
[0002]交流励磁变速抽水蓄能机组作为电力系统中的“快速部队”，具有毫秒级的功率支撑速度，逐渐成为抽水蓄能电站的主流机型。同时，随着新能源发电渗透率的不断增加，利用交流励磁抽水蓄能机组弥补新能源电力系统调频资源的不足，已成为研究热点。但是，由于交流励磁抽水蓄能机组的转子转速与系统频率完全解耦，不具备常规同步电机的惯性响应特性和下垂特性，因此，机组本身不具备电网频率的调节作用。目前，国内外关于交流励磁抽水蓄能机组的研究主要集中在机组的建模及变流器和调速器控制方面，对于其参与电网的调频控制策策略研究较少。虽然风电领域已经对交流励磁电机参与电网调频进行大量研究，但都是对其发电工况调频特性进行研究，而交流励磁抽水蓄能机组运行工况多样，分别包括：发电工况、发电调相工况、抽水工况及抽水调相工况，不同工况下机组的运行特性及功率调节能力大有不同。因此，为了充分挖掘交流励磁抽水蓄能机组参与电网调频能力，提高电力系统频率稳定性，急需一种适用于交流励磁抽水蓄能机组参与电网频率调节的控制方法。
技术实现思路
[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种交流励磁抽水蓄能机组最优功率的协同控制方法。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种交流励磁抽水蓄能机组最优功率的协同控制方法，该方法包括分时参与、惯性环功率微增量、下垂环功率微增量及转速越限保护；
[0006]其中：
[0007]分时参与，用于协调综合惯性调频控制策略中下垂环与惯性环参与调频时序；
[0008]惯性环功率微增量，用于将电网频率变化率与机组输出功率微增量建立联系，使机组在频率突变初期参与电网调频，抑制电网频率突变速度；
[0009]下垂环功率微增量，用于将电网频率频差与机组输出有功功率微增量建立联系，使机组在电网频率突变中后期参与电网调频，减少电网频率跌落最低值和稳态频率偏差；
[0010]转速越限保护，用于防止机组参与调频过程中，由于机组失速而导致电网频率二次跌落。
[0011]可选的，所述协同控制方法中，调频功率微增量为：
[0012][0013]其中，ΔP表示调频功率微增量，ΔP
f1
表示调频下垂环功率微增量，ΔP
f2
表示调频
惯性环功率微增量，ΔP
n
表示转速越限保护功率微增量，k1`为下垂环增益，k2`为惯性环增益，f为电网频率，Δf为实际工作频率与参考频率之差，Max/Min为最大值、最小值判断模块，由Δf正负确定。
[0014]可选的，所述分时参与根据下垂环功率微增量与惯性环功率微增量大小决定下垂环与惯性环参与调频时序，当
△
f＞0时，
△
P
f1
和
△
P
f2
大于0，则Max/Min取Max，即Max/Min{
△
P
f1
，
△
P
f2
}＝Max{
△
P
f1
，
△
P
f2
}，当
△
f＜0时，
△
P
f1
和
△
P
f2
小于0，则Max/Min取Min，即Max/Min{
△
P
f1
，
△
P
f2
}＝Min{
△
P
f1
，
△
P
f2
}。
[0015]可选的，所述惯性环功率微增量按照下述公式确定所述惯性环增益：
[0016][0017]其中，*表示标幺值，H为机组总惯量，ω
M
及n
M
分别为机组转子角速度及机组转速极限值，负荷突增时取0.9pu，负荷突增时取1.1pu；n为机组转速，可以实时获得；f
0*
为电力系统稳态频率1pu；f
M
为电力系统允许最大频率偏差，本文取49Hz和50.1Hz，则f
M*
在负荷突增时取0.98pu，负荷突增时取1.02pu。
[0018]可选的，所述下垂环功率微增量按照下述公式确定所述下垂环增益：
[0019][0020]其中，P0为频率超过调频死区时，机组输出功率，P
N
为实时水头和转速所确定机组最大输出功率，P
L
为实时水头和转速所确定机组最小输出功率。
[0021]可选的，所述转速越限保护按照下述公式确定所述转速越限保护功率微增量：
[0022][0023]其中，β为无量纲参数，为满足转速越限保护功率微增量
△
P
n
越靠近极限转速增加速度越快，则当n∈(0.9,0.91)时，β＝400，当n∈(1.09,1.1)时，β＝
‑
400。
[0024]本专利技术的有益效果在于：该方法通过惯性环与下垂环分时参与调频，不仅充分利用机组转子动能，有效抑制电网频率变化率，而且通过充分利用机组备用功率参与调频，有效减少电网最大频率偏差及稳态频率偏差。同时，加于转速越限保护，有效防止机组参与调频过程中，由于机组失速而导致电网频率二次跌落，有利于提高机组运行稳定性和电网频率稳定性。
[0025]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可
以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0027]图1为本专利技术实施例中改进综合惯性调频控制策略对应的原理图；
[0028]图2为本专利技术实施例中含交流励磁抽水蓄能机组的3机系统的仿真模型图；
[0029]图3为本专利技术实施例中3机电力系统中的仿真波形一；
[0030]图4为本专利技术实施例中3机电力系统中的仿真波形二；
[0031]图5为本专利技术实施例中3机电力系统中的仿真波形三；
[0032]图6为本专利技术实施例中3机电力系统中的仿真波形四；
[0033]图7为本专利技术实施例中3机电力系统的仿真结果数据分析图一；
[0034]图8为本专利技术实施例中3机电力系统的仿真结果数据分析图二。
具体实施方式
[0035]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种交流励磁抽水蓄能机组最优功率的协同控制方法，其特征在于：该方法包括分时参与、惯性环功率微增量、下垂环功率微增量及转速越限保护；其中：分时参与，用于协调综合惯性调频控制策略中下垂环与惯性环参与调频时序；惯性环功率微增量，用于将电网频率变化率与机组输出功率微增量建立联系，使机组在频率突变初期参与电网调频，抑制电网频率突变速度；下垂环功率微增量，用于将电网频率频差与机组输出有功功率微增量建立联系，使机组在电网频率突变中后期参与电网调频，减少电网频率跌落最低值和稳态频率偏差；转速越限保护，用于防止机组参与调频过程中，由于机组失速而导致电网频率二次跌落。2.根据权利要求1所述的一种交流励磁抽水蓄能机组最优功率的协同控制方法，其特征在于：所述协同控制方法中，调频功率微增量为：其中，ΔP表示调频功率微增量，ΔP
f1
表示调频下垂环功率微增量，ΔP
f2
表示调频惯性环功率微增量，ΔP
n
表示转速越限保护功率微增量，k1`为下垂环增益，k2`为惯性环增益，f为电网频率，Δf为实际工作频率与参考频率之差，Max/Min为最大值、最小值判断模块，由Δf正负确定。3.根据权利要求2所述的一种交流励磁抽水蓄能机组最优功率的协同控制方法，其特征在于：所述分时参与根据下垂环功率微增量与惯性环功率微增量大小决定下垂环与惯性环参与调频时序，当
△
f>0时，
△
P
f1
和
△
P
f2
大于0，则Max/Min取Max，即Max/Min{
△
P
f1
，
△
P
f2
}＝Max{
△
P
f1
，
△
P
f2
}，当
△
f<0时，
...
【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，谢宁宁，姚然，向学位，周芷汀，谭宏涛，彭瀚锋，李青和，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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