一种防止水电机组功率调节振荡的控制方法技术

一种防止水电机组功率调节振荡的控制方法，本发明专利技术步骤为：1）通过提出的在水电机组功率控制回路中增加机组水头等对机组功率影响较大的参数自适应控制环节，达到机组在运行主参数变化较大时不影响功率控制的调节品质；2）通过提出的在水轮机组功率调节的被控参数测量环节增加滤波环节，增加机组闭环调节回路的阻尼，避开与电网的共振带，使机组功率控制更稳定；3）通过增加水轮机导叶开度控制的线性化校正，提高了水轮机开度线性化水平，促使机组的功率调节更平稳。本发明专利技术具有可极大的减少水电机组功率振荡引发的电力系统低频振荡，提高机组与电网的安全稳定性水平的显著优点。

【技术实现步骤摘要】
一种防止水电机组功率调节振荡的控制方法
本专利技术属于水电站自动控制领域，是一种针对目前水电机组普遍存在功率控制振荡风险，通过此控制方法的应用，可极大的减少水电机组功率控制振荡引发的电力系统低频振荡，提高机组与电网的安全稳定运行水平。
技术介绍
近年来国内水电机组的功率低频振荡时有发生，给电网的稳定运行带来了极大威胁，机组的稳定运行直接关系到电网的安全稳定运行水平。机组的功率振荡会引发电网的振荡，严重威胁电网的安全稳定运行。虽目前如有的电网已经实施了机组低频振荡的监测与解列的保护控制，但针对机组源头的功率振荡预防与振荡解除的研究还很少。励磁系统有可能削弱机组的阻尼转矩，甚至导致阻尼转矩为负，因此负阻尼机理广泛应用于低频振荡分析和抑制方法研究，通过在励磁侧配有电力系统稳定器（PSS）的投入，对电网的低阻尼引起的振荡起到了很好的抑制效果，但对于发电机组复杂的控制对象与控制系统引起的功率低频振荡还在不停发生。从水电机组被控对象与控制方案着手深入研究，从共振、非线性等特性来分析，并研究可完善解决机组功率振荡引起的电网低频振荡的方法。针对机组功率被控对象受机组水头等主参数的非线性影响较大，提出了机组功率PID的参数自适应控制方法，达到机组在运行主参数变化较大时不影响功率控制的调节品质；针对机组功率PID闭环易受机组与电网谐振频带的影响，通过在机组功率闭环控制回路中增加被控量功率测量的阻尼滤波，避开了共振引发的机组功率振荡；在机组功率发生振荡时，通过提出的功率振荡判断方法，可及时解除机组闭环控制，有效阻止机组的功率控制振荡。
技术实现思路
本专利技术的目的是：基于水电机组运行中机组功率被控对象受运行工况影响较大，易发生机组功率控制的振荡，提出了基于机组功率被控制对象特性的控制自适应方法，极大减少功率控制回路的振荡。本专利技术目的是这样实现的：(一)通过在水电机组功率控制回路中增加机组水头与导叶开度对机组功率影响较大的参数自适应控制环节，达到机组在运行主参数变化较大时不影响功率控制的调节品质；通过计算机组功率调节的自适应因子，来自动校正机组功率PID的动态调节参数，自适应因子为：R=1×f1(h)×f2(V)（1）h—水头；f1(h)—机组水头对功率形成的函数；f2(V)—机组导叶开度对功率形成的函数；机组功率控制采用单回路PID调节方式，计算的机组功率自适应因子用于P、I、D变参数调节，或变PID输入偏差增益等方式，实现机组功率的自适应控制：Kp=k1/R（3）TI=k2·R（4）TD=k3/R（5）其中，KP、TI、TD—分别为并联型PID调节器的比例系数、积分时间、微分时间；k1～k3—整定的控制参数；R—机组功率PID调节的自适应因子；对于无PID变参数的控制系统，采用在PID外的偏差输入端乘以R0/R实现机组工况的自适应校正，R0为机组额定工况下计算的自适应因子；（二）通过在水轮机组功率调节的机组功率信号测量环节中增加滤波环节，增加机组闭环调节回路的阻尼，避开与电网有功与频率控制的共振带，使机组功率控制更稳定；在机组功率控制的测量环节加入滤波：LPV=Filter(L)（6）L—机组功率；LPV—滤波后的机组功率。本专利技术的有益效果是，提出了机组功率PID的参数自适应控制方法，达到机组在运行主参数变化较大时不影响功率控制的调节品质；针对机组功率PID闭环易受机组与电网谐振频带的影响，通过在机组功率闭环控制回路中增加被控量功率测量的阻尼滤波，避开了共振引发的机组功率振荡；在机组功率发生振荡时，通过提出的功率振荡判断方法，可及时解除机组闭环控制，有效阻止机组的功率控制振荡。本专利技术具有能够极大的减少水电机组功率振荡引发的电力系统低频振荡，提高机组与电网的安全稳定性水平的显著优点。附图说明图1为本专利技术的防止水电机组功率调节振荡的原理仿真图。具体实施方式一种防止水电机组功率调节振荡的控制方法，实施的平台为水轮机组的主控制系统，实施方式包括下列步骤：一、针对主控系统进行的控制功能组态：(一)通过在水电机组功率控制回路中增加机组水头与导叶开度对机组功率影响较大的参数自适应控制环节，达到机组在运行主参数变化较大时不影响功率控制的调节品质；R=1×f1(h)×f2(V)（1）h—水头；f1(h)—机组水头对功率形成的函数；f2(V)—机组导叶开度对功率形成的函数；机组功率控制采用单回路PID调节方式，计算的机组功率自适应因子用于P、I、D变参数调节，或变PID输入偏差增益等方式，实现机组功率的自适应控制：Kp=k1/R（3）TI=k2·R（4）TD=k3/R（5）其中，KP、TI、TD—分别为并联型PID调节器的比例系数、积分时间、微分时间；k1～k3—整定的控制参数；R—机组功率PID调节的自适应因子；对于无PID变参数的控制系统，采用在PID外的偏差输入端乘以R0/R实现机组工况的自适应校正，R0为机组额定工况下计算的自适应因子；（二）通过在水轮机组功率调节的机组功率信号测量环节中增加滤波环节，增加机组闭环调节回路的阻尼，避开与电网有功与频率控制的共振带，使机组功率控制更稳定；在机组功率控制的测量环节加入滤波：LPV=Filter(L)（6）L—机组功率；LPV—滤波后的机组功率。二、在机组运行时进行控制功能的调试与投用；三、进行机组各种容易发生功率振荡的工况的扰动试验；四、进行控制方案实施后的试运与优化调整，并正式投运。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防止水电机组功率调节振荡的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：(一)通过在水电机组功率控制回路中增加机组水头与导叶开度对机组功率产生非线性影响的参数自适应控制环节，达到机组在运行主参数变化较大时不影响功率控制的调节品质；通过计算机组功率调节的自适应因子，来自动校正机组功率PID的动态调节参数，自适应因子为：R=1×f1(h)×f2(V)??（1）h—水头；f1(h)—机组水头对功率形成的函数；f2(V)—机组导叶开度对功率形成的函数；机组功率控制采用单回路PID调节方式，计算的机组功率自适应因子用于P、I、D变参数调节，或变PID输入偏差增益等方式，实现机组功率的自适应控制：Kp=k1/R??（3）TI=k2·R??（4）TD=k3/R??（5）其中，KP、TI、TD—分别为并联型PID调节器的比例系数、积分时间、微分时间；k1～k3—整定的控制参数；R—机组功率PID调节的自适应因子；对于无PID变参数的控制系统，采用在PID外的偏差输入端乘以R0/R实现机组工况的自适应校正，R0为机组额定工况下计算的自适应因子；（二）通过在机组功率PID调节的机组功率信号测量环节中增加滤波环节，增加机组闭环调节回路的阻尼，避开与电网有功与频率控制的共振带，使机组功率控制更稳定；在机组功率控制的测量环节加入滤波：LPV=Filter(L)??（6）L—机组功率；Filter—滤波模块；LPV—滤波后的机组功率。...

【技术特征摘要】
1.一种防止水电机组功率调节振荡的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：(一)通过在水电机组功率控制回路中增加机组水头与导叶开度对机组功率产生非线性影响的参数自适应控制环节，达到机组在运行主参数变化较大时不影响功率控制的调节品质；通过计算机组功率调节的自适应因子，来自动校正机组功率PID的动态调节参数，自适应因子为：R=1×f1(h)×f2(V)（1）h—水头，V—导叶开度；f1(h)—机组水头对功率形成的函数，f1(h)表示对应机组水头的功率；f2(V)—机组导叶开度对功率形成的函数，f2(V)表示对应机组导叶开度的功率；机组功率控制采用单回路PID调节方式，计算的机组功率自适应因子用于P、I、D变参数调节，或变PID输入偏差增益方式，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘友宽，高东磊，李晓娇，张建辉，李萍，杜景琦，李长更，
申请(专利权)人：云南电力试验研究院集团有限公司电力研究院，云南电网公司技术分公司，
类型：发明
国别省市：