[发明专利]一种电力孤网系统频率调节的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力孤网系统频率调节的控制方法。

背景技术

国内电力系统，无论大网、小网或孤网，电网调频的常规手段通常有两点：一是通过检测频率的波动，借助大数据量的功率负荷统计，通过专用调频模型，电力调度对各电厂进行负荷设定，各电厂根据设定的负荷曲线(数据)进行调整有功，从而进行系统的频率调整，但仅依据该调整方法不能满足频率的控制要求；二是针对频率的小波动调节，在发电机组调速器中，控制环节采用调差公式进行调频，该公式是频率和机组开度(有功)的变动关系，但该公式无法克服固有静态频差，无法达到频率的精准控制，且会引起系统频率的震荡。

对于孤网系统，电压和频率的波动范围较大，受负荷运行的影响较为明显。由于其容量较小，其中旋转惯量储存的动能小，故要求机组的调速系统具有更高的灵敏度、更小的迟缓率和更快的动态响应。

目前电力系统频率调节方式采用的都是调差公式，简化如下：公式中，分子Δf/50为频差的百分比(％)，分母bp为永态转差系数。Δy为导叶开度(％)，其决定着水轮机(或汽轮机)的输入能量。

业内，调速器bp设定在3％-8％之间，一般设定为4％或6％。由公式可见：bp设置的越大，导叶开度对频率变化的调节量就越小，调频效果越不明显，静态误差越大；bp设置的过小，导叶开度对频率变化的调节量就越大，但容易引起频率振荡。bp设置的准确性、正确性很难确定，且不易得到验证。

该调差公式，对水轮机(或汽轮机)调节器控制装置而言，是检测频率偏差，然后对频差进行一个简单的线性计算，高频时产生一个负向开度，以降低原动机(水轮机或汽轮机)能量，减低频率；低频产生一个正向开度，增加能量，提高转速。机频在死区以内时，导叶开度又复归到原给定数值，频率会产生二次波动，调节器再次循环如上调整。其存在下述不足：

第一、国内采用调差公式进行调频，该公式仅仅是频率和导叶开度的一个简单的比例关系，频率和导叶之间的内联系没有体现，无法达到频率的精准控制；

第二、国内bp一般设定为4％或6％，该数值没有经过严密的数学推导，而是经验参数，只是借鉴前苏联，有失科学性，而且该参数没有根据不同的电网结构进行相应变动，采用该参数无法实现系统的频率最优控制；

第三、业内采用调差公式进行调节，频率回到死区内，电力系统稳定后，由于bp的负反馈作用，导叶开度会返回到动作前的开度，这种复归会引起频率的二次震荡和调节器的二次调节，若无人为干涉，会循环周期性调节，系统频率稳定性差。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种电力孤网系统频率调节的控制方法，解决电力系统尤其是孤网系统的频率控制误差大、精度差和不稳定问题，从而达到电网频率的精准、稳定控制，保障了电力系统的电能质量，防止电网事故扩大化，实现事故电网快速恢复。

名称解释：

孤网系统：即孤立运行的小网，一个本地电力系统或若干个本地电力系统经公共连接点联结，且和其余电力系统在电气上分离的一种电网运行状态，亦包括特例：几台机组并列运行、单机带负荷和甩负荷带厂用电。

水轮机调节器：检测水轮机转速，产生与转速偏差成比例的信号，并向水轮机主接力器产生相应的液压控制输出。

空载开度：机组达到额定转速后投入电网的瞬间，导叶所达到的开度。

永态转差系数bp：缓冲装置衰减后，在稳态时的转差系数。而转差系数即为调速系统静态特性曲线上，某一规定运行点处斜率的负数。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种电力孤网系统频率调节的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、根据电网要求，设置永态转差系数bp、PID参数、调频死区0.05Hz和调取调频模块的频率范围±0.05Hz-±θHz，θ为大于0.05的正数；

步骤2、调速器检测当前机组频率；

步骤3、求取检测到的当前机组频率与额定频率50Hz之间的差值Δf；

步骤4、根据频差Δf的数值范围进行调节，具体如下：

A、若频差Δf的绝对值大于调频死区0.05Hz且小于θHz，则调速器调取调频模块，采用调频公式对机组出力进行调节；

式中，Δa为导叶开度变化量，a为导叶空载开度，f₀为导叶空载开度a下对应的系统频率，f₁为变动后的频率；

B、若频差Δf的绝对值大于θHz，则调速器采用PID控制和调差公式对机组出力进行调节；