[发明专利]一种考虑运行方式不确定性的多机电力系统水轮机调速器参数设计方法

说明书

本发明涉及一种考虑运行方式不确定性的多机电力系统水轮机调速器参数设计方法，用于同时设计多个水电厂机组的调速器参数，以在抑制系统超低频振荡现象的同时保证跟踪性能满足要求，属于电网安全技术领域。该评估方法包括：建立含有系统主要发电机组的统一频率模型；选择调速器参数设计目标机组；确定扫频频率；将统一频率模型重构为模型；寻找使得模型在扫频频率内结构奇异值上界小于1的调速器参数为所设计的参数。本发明提出的设计方法简单易实现，对不确定性的模拟精确，且只要运行方式变化带来摄动不超过预设范围就能保证所设计参数的有效性，可应用于多机电力系统考虑运行方式不确定性时水轮机调速器参数设计，使系统安全稳定运行。

技术领域

本发明属于电网安全技术领域，涉及一种水轮机调速器参数设计方法，具体涉及一种考虑方式不确定性的多机电力系统水轮机调速器参数设计方法。

背景技术

交流系统超低频振荡现象在国内外实际电网运行中均有发现，具有持续时间长、振荡频率极低(小于0.1Hz)的特点，威胁系统安全稳定运行。自从云南电网与南方电网主网异步联网后，云南电网也出现了超低频振荡现象。已有研究对超低频振荡问题的机理做了较为深入的剖析，发现水电机组在超低频段内无法为系统提供足够的阻尼转矩，超低频振荡与系统中的水电机组一次调频关系密切。抑制超低频振荡最简单且有效的手段是切除水电机组调速器，然而切除调速器会降低机组跟踪负荷波动的性能，只能作为应急手段。

调速器参数设计需综合考虑系统稳定性与跟踪性能，且应具有足够的鲁棒性应对运行方式变化导致的系统摄动。结构奇异值理论能够兼顾鲁棒稳定与鲁棒性能，是调速器控制参数设计的有力工具，且从未应用于解决超低频振荡问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种抑制超低频振荡问题的水轮机调速器参数设计方法，该方法兼顾了系统的稳定性要求与跟踪性能要求，且只要系统实际运行中由运行方式变化带来的摄动不超过预定值就能保证所设计的调速器参数有效性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种考虑运行方式不确定性的多机电力系统水轮机调速器参数设计方法，包括以下步骤：

1)建立含有全系统主要发电机组在内的统一频率模型；

2)选择调速器参数设计的目标电厂机组；

3)确定扫频频率；

4)将统一频率模型重构为M-Δ模型；

5)基于M-Δ模型扫频设计调速器参数。

进一步，优选的是，所述的步骤1)中的建立含有全系统主要发电机组在内的统一频率模型步骤：

(1)统计全系统所含发电机组调速器和原动机模型的类型以及它们各自占全系统总容量的比例；

(2)对超低频振荡发生时各电厂机组有功功率振幅从大到小排列，选择其中振幅最大的一个或几个电厂机组单独建模；对除单独建模的电厂机组外的剩余机组，将各类型调速器和原动机模型按照其各自占剩余机组有功出力总容量的比例从大到小排序，选择其中占比最大的1～4种模型搭建于统一频率模型中；

(3)对于(2)中选定的调速器和原动机模型，将其参数设置为全系统中出力最大的该类型机组的参数；同时按照以下方式设置统一频率模型中各类型机组的台数：统计各类型机组在全系统中的总有功出力，则统一频率模型中各类型机组的台数等于其在全系统中的总有功出力除以它的单台有功出力；

(4)根据全系统自动发电控制的安排设置统一频率模型中参与自动发电控制的机组台数：将统一频率模型中参与自动发电控制的机组台数设置为全系统中参与自动发电控制的机组总有功出力除以单台机组的有功出力的值。

进一步，优选的是，所述的步骤2)中的选择调速器参数设计的目标电厂机组步骤：