变速可逆式水泵水轮机调节系统功率控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种变速可逆式水泵水轮机调节系统功率控制方法及装置，所述方法包括变速发电状态功率控制，具体包括：步骤11：PTG判断是否具备功率调节条件；若是，执行步骤12；步骤12：PTG接收CCU下发的变速发电状态令并向所述CCU上传变速发电模式确认信号；步骤13：所述CCU对所述变速发电模式确认信号进行确认后，向所述PTG下发有效目标功率P

【技术实现步骤摘要】
变速可逆式水泵水轮机调节系统功率控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及全功率变速可逆式水泵水轮机调节
，具体涉及一种变速可逆式水泵水轮机调节系统功率控制方法及装置。

技术介绍

[0002]目前变速可逆式水泵水轮机组(以下简称为变速机组)分为双馈型和全功率型两种，采用变速机组既可提高水泵水轮机组运行效率和运行范围，还可在水泵抽水工况下实现入力可调，这对平抑电网功率波动、提高电网安全稳定运行水平具有十分重要的意义。双馈型变速机组的转子通过交
‑
直
‑
交变流器连接到电网，双馈型变速机组的转速变化范围很窄，可调运行区域有限。全功率型变速机组的定子通过背靠背交
‑
直
‑
交双向变流器接入电网，其变流器容量与机组最大容量相同，在发电状态，发电电动机定子输出的电能经由全功率变流器交
‑
直
‑
交变换后，变成与电网电压、频率相同的电能，送入电网；在抽水状态，发电电动机作为电动机运行，功率流向相反，发电电动机从电网吸收电能。这种全功率型变速机组可实现转速、开度宽范围变化，功率/入力的可调运行区域大，几乎可在变速机组全范围内高效稳定、无空化运行，可有效平抑新能源高占比电网的功率波动、提高对间歇性新能源资源消纳能力和电网安全稳定运行水平。同时，全功率变速抽蓄作为储能产业的重要方向，还可实现设备小型化、选点布置灵活化，满足今后分布式电源、配电网对储能装置的需求。
[0003]由于全功率型变速机组是定子通过背靠背交
>‑
直
‑
交双向变流器接入电网，机组功率/入力、转速、开度三者高度耦合，对其功率/入力的控制，若仅是单纯移植双馈型变速机组现有的功率优先或转速优先的控制策略，将出现控制过程中被控参量之间的拉锯、不稳定现象。
[0004]申请号为201811052775.8的专利技术专利公开了一种基于工况寻优的变转速抽水蓄能机组协调控制方法，根据水轮机综合特性曲线确定不同转速时的功率、水头关系曲线，寻找最优效率曲线，η
imax
＝f(P,H,N
i
)，利用最大效率曲线和采集的当前水头和当前功率给定，确定当前工况时的最优转速n
o
＝f(P,H)|η
max
，最优转速n
o
即为变速机组在当前水头H和功率给定P下的最优转速，调速系统依此进行闭环调节，保证变速机组处于最优转速。该专利技术减少机组过渡过程调节时间，提高机组运行稳定性。但是，其依然无法解决控制过程中各被控参量之间的拉锯、不稳定现象。

技术实现思路

[0005]为解决以上技术问题中的至少一个，本专利技术提供了一种变速可逆式水泵水轮机调节系统功率控制方法及装置。
[0006]本专利技术的第一方面提供一种变速可逆式水泵水轮机调节系统功率控制方法，包括：变速发电状态功率控制，变速发电状态功率控制包括以下步骤：
[0007]步骤11：水泵水轮机调节系统(pump
‑
turbine governing system，PTG)判断是否具备功率调节条件；若是，执行步骤12；
[0008]步骤12：PTG接收协同控制单元(coordinated control unit，CCU)下发的变速发电状态令并向所述CCU上传变速发电模式确认信号；
[0009]步骤13：所述CCU对所述变速发电模式确认信号进行确认后，向所述PTG下发有效目标功率P
Atv
和调功动作令；
[0010]步骤14：所述PTG接收所述有效目标功率P
Atv
和所述调功动作令后，以转速为主控目标、开度为第二控制目标，执行变开度
‑
变转速调节。
[0011]优选的是，步骤11中，当下述条件均满足时，所述PTG判定为具备功率调节条件：
[0012](1)机组发电方向断路器闭合；
[0013](2)变流器机侧断路器闭合；
[0014](3)变流器网侧断路器闭合；
[0015](4)导叶开度在空载以上；
[0016](5)机组转速≥发电允许转速；
[0017](6)机组功率信号测量通道正常；
[0018](7)目标功率信号通道正常；
[0019](8)水头信号通道正常。
[0020]上述任一方案优选的是，步骤12中，所述CCU向所述PTG下发的变速发电状态令为保持型信号。
[0021]上述任一方案优选的是，步骤12中，所述PTG向所述CCU上传的所述变速发电模式确认信号为保持型信号。
[0022]上述任一方案优选的是，所述步骤13包括以下子步骤：
[0023]步骤131：所述CCU对AGC目标功率C
p
和一次调频目标功率幅度ΔP
PFC
进行叠加，得出有效目标功率P
Atv
；
[0024]步骤132：所述CCU对所述变速发电模式确认信号进行确认后，向所述PTG下发有效目标功率P
Atv
；
[0025]步骤133：所述PTG接收所述有效目标功率P
Atv
信号后，向所述CCU上传其接收的所述有效目标功率P
Atv
；
[0026]步骤134：所述CCU确认其向所述PTG下发的有效目标功率P
Atv
与其接收的所述PTG上传的有效目标功率P
Atv
一致后，向所述PTG下发调功动作令。
[0027]上述任一方案优选的是，步骤131中，根据公式P
Atv
＝C
p
+ΔP
PFC
得出所述有效目标功率P
Atv
。
[0028]上述任一方案优选的是，步骤131中，所述一次调频目标功率幅度ΔP
PFC
根据公式
[0029][0030]计算，其中，P
r
表示机组额定功率，Δf表示电网侧有效频率偏差，C
f
表示电网额定频率，e
p
表示功率调差率。
[0031]上述任一方案优选的是，步骤131中，Δf根据公式
[0032][0033]计算，其中f
w
表示电网侧当前频率，E
f
表示电网规定的人工频率死区。
[0034]上述任一方案优选的是，所述步骤14包括以下子步骤：
[0035]步骤141：PTG对接收的有效目标功率P
Atv
经过斜坡环节进行缓冲后得到发电状态水泵水轮机的轴功率p
m
；
[0036]步骤142：发电状态水泵水轮机的轴功率p
m
通过功率
‑
开度
‑
水头寻优函数y
g
＝f(p
m
，h)插值表和一阶惯性环节平滑后得到目标开度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变速可逆式水泵水轮机调节系统功率控制方法，包括：变速发电状态功率控制，其特征在于：变速发电状态功率控制包括以下步骤：步骤11：PTG判断是否具备功率调节条件；若是，执行步骤12；步骤12：PTG接收CCU下发的变速发电状态令并向所述CCU上传变速发电模式确认信号；步骤13：所述CCU对所述变速发电模式确认信号进行确认后，向所述PTG下发有效目标功率P
Atv
和调功动作令；步骤14：所述PTG接收所述有效目标功率P
Atv
和所述调功动作令后，以转速为主控目标、开度为第二控制目标，执行变开度
‑
变转速调节；所述步骤14包括以下子步骤：步骤141：PTG对接收的有效目标功率P
Atv
经过斜坡环节进行缓冲后得到发电状态水泵水轮机的轴功率p
m
；步骤142：发电状态水泵水轮机的轴功率p
m
通过功率
‑
开度
‑
水头寻优函数y
g
＝f(p
m
，h)插值表和一阶惯性环节平滑后得到目标开度C
y
，作为PID调节器的输入信号及前馈信号；步骤143：发电状态水泵水轮机的轴功率p
m
通过功率
‑
转速
‑
水头寻优函数n
g
＝f(p
m
，h)插值表和一阶惯性环节平滑后得到目标转速C
n
，作为PID调节器的输入信号；步骤144：PID调节器输出导叶随动系统的控制信号y
gc
，通过随动系统使开度跟踪控制信号y
gc
，进而改变机组实际输出功率p
in
以向有效目标功率P
Atv
方向变化。2.如权利要求1所述的变速可逆式水泵水轮机调节系统功率控制方法，其特征在于：步骤11中，当下述条件均满足时，所述PTG判定为具备功率调节条件：(1)机组发电方向断路器闭合；(2)变流器机侧断路器闭合；(3)变流器网侧断路器闭合；(4)导叶开度在空载以上；(5)机组转速≥发电允许转速；(6)机组功率信号测量通道正常；(7)目标功率信号通道正常；(8)水头信号通道正常。3.如权利要求1所述的变速可逆式水泵水轮机调节系统功率控制方法，其特征在于：步骤12中，所述CCU向所述PT...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建明，蔡群，李娜，张治宇，赵珑，刘同安，逯鹏成，于尚北，庞鹏飞，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：