一種基于儲(chǔ)能裝置抑制反調(diào)的一次調(diào)頻控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于儲(chǔ)能裝置抑制反調(diào)的一次調(diào)頻控制系統(tǒng)及方法，給出功頻調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析反調(diào)振蕩的原因；建立儲(chǔ)能裝置等效計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)以有功偏差量為輸入信號(hào)、以恒功率為輸出的控制策略；利用儲(chǔ)能裝置響應(yīng)速度快、瞬時(shí)吞吐量大的特點(diǎn)，建立了一種新的結(jié)合儲(chǔ)能裝置的一次調(diào)頻控制策略，將儲(chǔ)能裝置恒功率輸出作為反饋信號(hào)輸出至PID環(huán)節(jié)抑制反調(diào)振蕩。算例結(jié)果驗(yàn)證了儲(chǔ)能裝置在這種控制策略下參與調(diào)頻的可行性及正確性，為儲(chǔ)能裝置參與調(diào)頻任務(wù)的相關(guān)研究提供了有益參考。
【專利說(shuō)明】
-種基于儲(chǔ)能裝置抑制反調(diào)的一次調(diào)頻控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種基于儲(chǔ)能裝置抑制反調(diào)的一次調(diào)頻控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，不可控負(fù)荷和新能源電源的不斷并網(wǎng)，系統(tǒng)頻率的波 動(dòng)性愈發(fā)嚴(yán)重，導(dǎo)致現(xiàn)有的傳統(tǒng)調(diào)頻技術(shù)難W滿足電網(wǎng)對(duì)調(diào)頻能力的需求。因此，改進(jìn)現(xiàn)有 發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻功能來(lái)適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展，是維持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定、提高電能質(zhì)量的重要方法。
[0003] 近幾年，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者圍繞一次調(diào)頻做了大量的研究工作，主要包括:數(shù)學(xué)模型的 改進(jìn)研究;控制方式的改良設(shè)計(jì);調(diào)節(jié)品質(zhì)的改善提高。但在實(shí)際生產(chǎn)中一次調(diào)頻響應(yīng)速度 仍然不理想。由于鍋爐汽機(jī)的安全性限制導(dǎo)致調(diào)頻速度慢，頻率死區(qū)設(shè)置不合理導(dǎo)致機(jī)組 不參與一次調(diào)頻，頻率波動(dòng)初期測(cè)量功率和實(shí)際功率的不同步導(dǎo)致汽口 "反調(diào)"等問(wèn)題的存 在，使得現(xiàn)有調(diào)頻效果未達(dá)到預(yù)期的效果，有時(shí)甚至不如機(jī)械液壓式調(diào)速機(jī)組的調(diào)頻效果。 汽口的反調(diào)對(duì)一次調(diào)頻效果和發(fā)電機(jī)汽機(jī)的安全穩(wěn)定性造成很大的影響:反調(diào)期的存在使 得一次調(diào)頻效果不理想，初始階段的反調(diào)加劇了系統(tǒng)頻率的變化;汽口開(kāi)度頻繁變化導(dǎo)致 主蒸汽壓力不斷波動(dòng)，給汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行造成了巨大的安全隱患。目前消除反調(diào)措施 的方法主要有四種：（1)"延遲"反饋信號(hào)；（2)利用dN/dt信號(hào)；（3)根據(jù)甩負(fù)荷時(shí)切除功率給 定信號(hào)；（4)增大調(diào)頻死區(qū)。運(yùn)些方法對(duì)抑制反調(diào)提供了基礎(chǔ)。但是，運(yùn)些方法仍然存在一定 的不足，主要包括汽口頻繁動(dòng)作、操作不可靠、反調(diào)現(xiàn)象消除效果不理想等。
[0004] 由于機(jī)械功率和發(fā)電機(jī)機(jī)端有功功率不同步是導(dǎo)致反調(diào)現(xiàn)象出現(xiàn)的根本原因，考 慮到儲(chǔ)能裝置響應(yīng)速度快、瞬時(shí)吞吐能力強(qiáng)的特點(diǎn)，提出一種利用儲(chǔ)能裝置參與一次調(diào)頻 的控制策略。建立功頻調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析汽口出現(xiàn)反調(diào)現(xiàn)象的原因。在"延遲"信號(hào) 的基礎(chǔ)上，將儲(chǔ)能納入一次調(diào)頻，W功率偏差值為輸入值，W恒功率輸出為反饋值，在"延 遲"效果結(jié)束前給POC環(huán)節(jié)提供一個(gè)正反饋信號(hào)，從而起到抑制反調(diào)振蕩的作用。經(jīng)過(guò)算例 驗(yàn)證此種方法具有可行性和正確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種基于儲(chǔ)能裝置抑制反調(diào)的一次調(diào)頻控制系 統(tǒng)及方法，本方法在RX異常探測(cè)算法來(lái)對(duì)拍攝的眼底圖像進(jìn)行預(yù)處理的基礎(chǔ)上，使用改進(jìn) 的LBP和AMBP算法，優(yōu)化特征提取步驟，進(jìn)一步提高識(shí)別率。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種基于儲(chǔ)能裝置抑制反調(diào)的一次調(diào)頻控制方法，包括W下步驟：
[000引（1)將儲(chǔ)能裝置通過(guò)逆變器經(jīng)變壓器接入電力系統(tǒng)，構(gòu)建儲(chǔ)能裝置的控制模型；
[0009] (2)根據(jù)儲(chǔ)能裝置的控制模型，W發(fā)電機(jī)端有功功率變化量為控制變量，W恒定放 電功率為輸出值，將輸出值作為反饋信號(hào)輸出至PID環(huán)節(jié)抑制反調(diào)振蕩，使其參與原有的功 頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)頻，建立抑制反調(diào)的控制系統(tǒng)；
[0010] (3)確定抑制反調(diào)的控制系統(tǒng)中反饋通道和前向通道的個(gè)數(shù)，求取相應(yīng)控制通道 的傳遞函數(shù)，進(jìn)行一次調(diào)頻控制。
[0011] 所述步驟(1)中，具體方法為:建立儲(chǔ)能裝置通過(guò)逆變器經(jīng)變壓器接入電力系統(tǒng)的 等效模型，確定儲(chǔ)能裝置的端電壓、經(jīng)逆變后的電壓、儲(chǔ)能裝置的放電電流、儲(chǔ)能裝置放電 時(shí)連接到電網(wǎng)的等值線路阻抗和儲(chǔ)能裝置放電時(shí)接入的電網(wǎng)額定電壓。
[0012] 所述步驟(1)中，儲(chǔ)能裝置的放電模式采用恒功率模式，通過(guò)控制逆變器的逆變角 改變儲(chǔ)能裝置由于放電而產(chǎn)生的電壓變化量。
[0013] 所述步驟(2)中，儲(chǔ)能裝置W發(fā)電機(jī)端有功功率變化量為控制變量，W恒定的放電 功率為輸出值，參與調(diào)頻，提供正反饋抑制反調(diào)振蕩，輸出功率至發(fā)電機(jī)端，彌補(bǔ)功率變化 差值。
[0014] 所述步驟(2)中，調(diào)控環(huán)節(jié)的暫態(tài)變化過(guò)程包括：
[0015] (a)功率變化，延遲器作用，儲(chǔ)能裝置還未做出響應(yīng)，此時(shí)一次調(diào)頻不動(dòng)作，頻率會(huì) 產(chǎn)生短暫下降；
[0016] (b)功率持續(xù)變化，延遲器作用，儲(chǔ)能裝置做出響應(yīng)，輸出功率至發(fā)電機(jī)端并給功 頻調(diào)速系統(tǒng)的功率輸出環(huán)節(jié)一個(gè)正反饋，頻率由最低點(diǎn)開(kāi)始回復(fù)上升；
[0017] (C)功率持續(xù)變化，延遲器作用結(jié)束，儲(chǔ)能裝置持續(xù)做出相應(yīng)，正反饋信號(hào)與負(fù)反 饋信號(hào)疊加后輸出給功率輸出環(huán)節(jié)，當(dāng)正反饋信號(hào)足夠大時(shí)，將不會(huì)出現(xiàn)反調(diào)振蕩。
[0018] 所述步驟(3)中，將儲(chǔ)能裝置的控制模型的輸出值與轉(zhuǎn)速增量引起的功率變化值 進(jìn)行疊加，送入原有的功頻調(diào)速系統(tǒng)的PID控制環(huán)節(jié)，依次經(jīng)過(guò)電液轉(zhuǎn)換器、油動(dòng)機(jī)和汽輪 機(jī)調(diào)控環(huán)節(jié)。
[0019] 所述步驟(3)中，功頻調(diào)速系統(tǒng)將發(fā)電機(jī)端有功功率變化量經(jīng)過(guò)延遲器使信號(hào)延 遲輸入到疊加器中，避免瞬時(shí)反調(diào)。
[0020] -種基于儲(chǔ)能裝置抑制反調(diào)的一次調(diào)頻控制系統(tǒng)，包括功頻調(diào)速系統(tǒng)和儲(chǔ)能裝置 控制模塊，所述儲(chǔ)能裝置控制模塊接收功頻調(diào)速系統(tǒng)的原給定信號(hào)，W發(fā)電機(jī)端有功功率 變化量為控制變量，W恒定的放電功率為輸出值，參與調(diào)頻，儲(chǔ)能裝置控制模塊的輸出輸入 功頻調(diào)速系統(tǒng)的功率給定環(huán)節(jié)，且發(fā)電機(jī)端有功功率變化量經(jīng)過(guò)延遲器使信號(hào)延遲輸入到 功率給定環(huán)節(jié)，依次通過(guò)PID控制環(huán)節(jié)、電液轉(zhuǎn)換器、油動(dòng)機(jī)和汽輪機(jī)調(diào)控環(huán)節(jié)后，進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量的調(diào)控。
[0021] 優(yōu)選的，所述儲(chǔ)能裝置控制模塊綜合歐姆內(nèi)阻、極化電阻和極化電容的影響，并結(jié) 合了荷電狀態(tài)對(duì)放電功率的影響。
[0022] 優(yōu)選的，所述儲(chǔ)能裝置電壓輸出增量包括儲(chǔ)能裝置為補(bǔ)償系統(tǒng)有功變化的改變量 和補(bǔ)償儲(chǔ)能裝置因持續(xù)放電電流變小的改變量。
[0023] 本發(fā)明的有益效果為：
[0024] (1)本發(fā)明構(gòu)建了一種利用儲(chǔ)能裝置參與一次調(diào)頻，抑制功頻調(diào)速系統(tǒng)反調(diào)振蕩 的控制策略，能夠有效的抑制功頻調(diào)速器的反調(diào)振蕩現(xiàn)象；
[0025] (2)將原有負(fù)反饋信號(hào)則經(jīng)過(guò)延遲器使信號(hào)延遲輸入到疊加器中，有效地避免瞬 時(shí)反調(diào)。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為本發(fā)明的功頻調(diào)速系統(tǒng)利用有功功率作前饋的控制框圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置等效模型示意圖；
[0028] 圖3為本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置的控制框圖；
[0029] 圖4為本發(fā)明的計(jì)及儲(chǔ)能裝置的功頻調(diào)速控制系統(tǒng)示意圖；
[0030] 圖5為本發(fā)明的汽輪機(jī)機(jī)械功率輸出對(duì)比圖；
[0031] 圖6為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子頻率對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0032] 下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0033] 如圖1所示，1、傳統(tǒng)一次調(diào)頻模型，W裡離子電池儲(chǔ)能裝置為例，對(duì)其進(jìn)行反調(diào)原 理分析：
[0034] (1)功頻調(diào)速系統(tǒng)頻率控制模型
[0035] 目前汽輪機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)已經(jīng)有較為成熟的研究，高參數(shù)大容量的汽輪機(jī)組廣泛 采用功頻調(diào)速控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為功率給定環(huán)節(jié)(PVS)和功率輸出控制環(huán)節(jié) (POC)，在POC環(huán)節(jié)中W汽輪機(jī)機(jī)械功率信號(hào)Pm作為負(fù)反饋輸入至PID控制，但是考慮到實(shí)際 運(yùn)行中機(jī)械功率測(cè)量非常困難，一般工程應(yīng)用中利用發(fā)電機(jī)有功功率信號(hào)Pe來(lái)代替Pm。
[0036] (2)反調(diào)分析
[0037] -次調(diào)頻的反調(diào)及振蕩是由于在閉環(huán)系統(tǒng)中引入了外干擾負(fù)反饋信號(hào)參與調(diào)節(jié)， 運(yùn)時(shí)系統(tǒng)在擾動(dòng)初期會(huì)產(chǎn)生汽口反調(diào)，使機(jī)械功率變化與實(shí)際電網(wǎng)側(cè)變化時(shí)完全反向，使 轉(zhuǎn)速迅速變化并開(kāi)始振蕩、汽口頻繁動(dòng)作、蒸汽壓力也隨之不斷波動(dòng)。
[0038] 由圖1中所示，設(shè)初始有功功率和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速分別為口6*^和《"*^等于系統(tǒng)的設(shè)定值1^6: 和CO ref，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，有功功率將發(fā)生A Ps的變化，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將發(fā)生A CO m的變化，從 而我們可^得到下述兩個(gè)公式:Pm=Pm*^+A ?。和Om= A ?m。
[0041 ] 轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方括可W用下式來(lái)表示：
[0039] 設(shè)ND梓制的輸入為A Ptntal，柏即開(kāi)環(huán)前饋控制的功率總偏差，則有；
[0040] Cl)
[0042]
(2)
[0043] 其中:H為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；WO為初始轉(zhuǎn)速；A Om為轉(zhuǎn)速增量;Tm為機(jī)械力矩;Te為電 磁力矩。
[0044] 對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程整理并兩側(cè)同時(shí)積分求得轉(zhuǎn)速增量：
[0045]
符）
[0046] 將式(3)帶入式(1)最終可W得到：
[0047]
C 4}
[004引當(dāng)A Ptotal與A Pe異號(hào)時(shí)，也即APtOtal A Pe<0時(shí)，汽口的變化方向與實(shí)際發(fā)電機(jī)有 功功率變化是完全反向的，我們稱之為反調(diào)，而當(dāng)A PtDtal與A Pe同號(hào)時(shí)，也即A PtDtal A Pe> 0時(shí)，汽口的變化方向與實(shí)際發(fā)電機(jī)有功功率變化是同向的。
[0049] 在電網(wǎng)出現(xiàn)擾動(dòng)初期，在很短的時(shí)間內(nèi)上式第二項(xiàng)可W近似為零，從而調(diào)速系統(tǒng) 必然出現(xiàn)反調(diào)作用，并且通過(guò)計(jì)算我們?nèi)菀椎玫椒凑{(diào)時(shí)間近似為：t = 2恥。其中S為發(fā)電機(jī) 調(diào)差系數(shù)，H為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
[0050] 2、儲(chǔ)能裝置結(jié)合一次調(diào)頻的控制策略
[0051] 由于機(jī)械功率跟隨速度慢，考慮到儲(chǔ)能裝置響應(yīng)速度快、瞬時(shí)吞吐能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)， 在"延遲"信號(hào)的基礎(chǔ)上提出了一種利用儲(chǔ)能裝置抑制消除調(diào)頻系統(tǒng)反調(diào)現(xiàn)象的控制策略， 具體包括:給出儲(chǔ)能裝置數(shù)學(xué)模型;建立系統(tǒng)控制策略框圖；求取系統(tǒng)傳遞函數(shù)并分析。
[0052] 2.1儲(chǔ)能裝置的數(shù)學(xué)模型
[0053] 圖2所示為儲(chǔ)能裝置通過(guò)逆變器經(jīng)變壓器接入系統(tǒng)等效模型。圖中Vb為儲(chǔ)能裝置 的端電壓;Vb功經(jīng)逆變后的電壓；Ib為儲(chǔ)能裝置的放電電流;Xo為儲(chǔ)能裝置放電時(shí)連接到電 網(wǎng)的等值線路阻抗;Vs為儲(chǔ)能裝置放電時(shí)接入的電網(wǎng)額定電壓。
[0054] 根據(jù)逆變的基本原理得到Vb和Vbi的關(guān)系式：
[0055] Vb = -Vbicos(P) (5)
[0056] 其中0為逆變器的逆變角。
[0057] 儲(chǔ)能裝置的放電功率為：
[005引 Pb = VbIb = -VbiIbcos(0) (6)
[0059] 進(jìn)而得到儲(chǔ)能裝置的放電功率微增量公式可W由儲(chǔ)能裝置端電壓的改變量和放 電電流改變量來(lái)表示：
[0060] APb = Vb(O) A Ib+A VbIb(O) (7)
[0061] 式中：VbW、IbW分別為儲(chǔ)能裝置放電時(shí)電壓、電流的初始穩(wěn)態(tài)值，A Vb、A Ib分別 為儲(chǔ)能裝置由于放電而產(chǎn)生的電壓、電流變化量。
[0062] 儲(chǔ)能裝置放電模式可W采取恒功率、恒電流或者恒電壓模式。為使儲(chǔ)能裝置更方 便于參加調(diào)頻控制，本發(fā)明采用恒功率模式，通過(guò)控制逆變角e改變輸出電壓值A(chǔ) Vb。將電 壓輸出增量A Vb分解為Vbi A Vp和Vbi A Vi兩部分，其中Vbi A Vp是儲(chǔ)能裝置為補(bǔ)償系統(tǒng)有功變 化的改變量;Vbi A V是為補(bǔ)償儲(chǔ)能裝置因持續(xù)放電電流變小的改變量，并且令其為AVI = -A IbcosWVIb(O)O
[0063] 當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)有功功率變化時(shí)，測(cè)量設(shè)備獲取信號(hào)后給予儲(chǔ)能裝置獲得儲(chǔ)能裝置有 功輸出變化量為：
[0064] A Pb = Vb(O) A Ib+Ib(〇)(Vbi A Vi+Vbi A Vp)
[00化]=Vb(O) A Ib+Ib(〇)Vbi A Vi+Ib(〇)Vbi A Vp
[0066] =Vb(W A Ib+IbWVbi(-A Ibcos(0)/IbW)+IbWVbiA Vp
[0067] =Ib(O)VbiAVp (8)
[0068] 若系統(tǒng)有功功率變化AP，儲(chǔ)能裝置參與頻率控制的控制信號(hào)為：
[0069]
巧）
[0070] 式中：A P是系統(tǒng)反饋信號(hào);Kb是系統(tǒng)反饋信號(hào)到儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制增益;Tb是測(cè)量系 統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)。
[0071] 由上述分析可知，儲(chǔ)能裝置是W發(fā)電機(jī)端有功功率變化量為控制變量，W恒定放 電功率為輸出值，參與系統(tǒng)調(diào)頻。其控制框圖如圖3所示，儲(chǔ)能裝按戴維南電池儲(chǔ)能模型簡(jiǎn) 化分析，其中考慮了儲(chǔ)能裝置的歐姆內(nèi)阻、極化電阻、極化電容等影響，綜合考慮了整體的 荷電狀態(tài)對(duì)放電功率的影響。
[0072] 2.2利用儲(chǔ)能裝置抑制反調(diào)的控制策略
[0073] 如圖4所示，功頻調(diào)速控制系統(tǒng)的"反調(diào)"現(xiàn)象和系統(tǒng)頻率振蕩的根本原因是在于 在電網(wǎng)側(cè)初期出現(xiàn)干擾時(shí)，Pe和Pm的變化不同步，導(dǎo)致功率輸出控制(POC)環(huán)節(jié)變成開(kāi)環(huán)前 饋控制。利用儲(chǔ)能裝置響應(yīng)快、瞬時(shí)吞吐量的優(yōu)勢(shì)，將儲(chǔ)能裝置引入到功頻調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)。儲(chǔ) 能裝置是W A Pe為控制變量，WPb為輸出量，一方面為控制系統(tǒng)提供正反饋抑制反調(diào)振蕩， 另一方面輸出功率至發(fā)電機(jī)端，彌補(bǔ)系統(tǒng)功率變化差值。原有負(fù)反饋信號(hào)則經(jīng)過(guò)延遲器使 信號(hào)延遲輸入到疊加器中，避免瞬時(shí)反調(diào)。
[0074] 圖4中，虛框內(nèi)為儲(chǔ)能裝置的簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型，為更簡(jiǎn)潔的說(shuō)明控制流程，W當(dāng)系統(tǒng) 出現(xiàn)功率升高變化時(shí)，控制系統(tǒng)具體流程為：
[0075] (1)電網(wǎng)側(cè)出現(xiàn)有功功率突然升高，Pe快速跟隨變化升高。
[0076] (2)變化后的Pe與Pref作差獲得-A Pe<0
[0077] (3)-方面-A Pe輸入至延遲器延遲，避免直接作用到PID控制器造成反調(diào)，另一方 面-A Pe作為控制變量輸入至儲(chǔ)能裝置，前述分析表明當(dāng)儲(chǔ)能裝置接收到系統(tǒng)控制信號(hào)-A Pe時(shí)，經(jīng)過(guò)傳遞函數(shù)將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)Pb的輸出量。
[0078] (4)Pb在輸出至發(fā)電機(jī)端補(bǔ)償系統(tǒng)有功變化而引起的功率差值的同時(shí)，也給出一 個(gè)正反饋信號(hào)至延遲器的輸出端。
[0079] (5)當(dāng)負(fù)反饋-APe經(jīng)過(guò)延遲器后輸出后與正反饋Pb作和得到總的頻率偏差值；
[0080] (6)當(dāng)Pb足夠大時(shí)，將會(huì)完全抵消掉-A Pe的負(fù)反饋?zhàn)饔?，輸入至PID控制器的信號(hào) 將為一個(gè)正反饋信號(hào)，至此反調(diào)振蕩的問(wèn)題可W得到解決。
[0081] 需要指出的是，整個(gè)暫態(tài)變化過(guò)程看可W分為3個(gè)時(shí)間段
[0082] (1)系統(tǒng)功率變化，延遲器作用，儲(chǔ)能裝置還未做出響應(yīng)，此時(shí)一次調(diào)頻不動(dòng)作，頻 率會(huì)產(chǎn)生短暫下降
[0083] (2)系統(tǒng)功率持續(xù)變化，延遲器作用，儲(chǔ)能裝置做出響應(yīng)，輸出功率至發(fā)電機(jī)端并 給POC環(huán)節(jié)一個(gè)正反饋，頻率由最低點(diǎn)開(kāi)始回復(fù)上升。
[0084] (3)系統(tǒng)功率持續(xù)變化(但由于儲(chǔ)能裝置的作用變化量減?。?，延遲器作用結(jié)束，儲(chǔ) 能裝置持續(xù)做出相應(yīng)，正反饋信號(hào)與負(fù)反饋信號(hào)疊加后輸出給POC環(huán)節(jié)。當(dāng)正反饋信號(hào)足夠 大時(shí)，將不會(huì)出現(xiàn)反調(diào)振蕩。
[0085] 2.3計(jì)及儲(chǔ)能裝置的調(diào)頻傳遞函數(shù)分析
[0086] 圖4給出了結(jié)合儲(chǔ)能裝置抑制反調(diào)現(xiàn)象的調(diào)頻控制策略結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)略分析結(jié)構(gòu)，共有 一個(gè)前向通道和四個(gè)反饋通道。
[0087] 對(duì)于反饋通道1 (儲(chǔ)能裝晉輸出巧率至機(jī)端)有：
[008引 (10)
[0089] 其中Ro、Rp分別為儲(chǔ)能裝置的歐姆電阻和極化內(nèi)阻，Cp為儲(chǔ)能裝置的極化電容，Eo 儲(chǔ)能裝置初始電壓，AI為電流變化量。
[0090] 對(duì)于反饋通道2，如果只有單純的反饋調(diào)節(jié)，貝化OC環(huán)節(jié)是開(kāi)環(huán)方式，其開(kāi)環(huán)傳遞函 數(shù)為：
[0091] (11)
[0092] 其中Ge、Gs、GT分別為電液轉(zhuǎn)換器、油動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)的傳遞函數(shù);Kp、Ki、Kd分別為PID 環(huán)節(jié)的比例、積分、微分的增益;Ti、Td分別為積分和微分環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)。
[0093] 并且在實(shí)際工程中存在開(kāi)環(huán)限幅的情況，在運(yùn)里我們將積分環(huán)節(jié)用一階慣性環(huán)節(jié) 代替：
[0094] (12)
[0095] 旭）
[0096]
[0097] (14) 「 n (巧）
[009引
[0099] 其中T為延時(shí)器時(shí)間常數(shù)。[0100] 最終加上反饋通道4可W求取最終的傳遞函數(shù)為：
[0103] 實(shí)施例分析:假設(shè)汽輪機(jī)采用3階模型：
[0101] (16)
[0102] (17)
[0104]
(巧）
[0105] 式中：TcH = 0.2s;TRH=8s;Tco = 0.5s;fi:f2:f3 = 0.3:0.4:0.3
[0106] 功頻調(diào)巧器采用前沐橫巧并目.取參數(shù)為：
[0107] 5 = 5% ；
；Tg = 0.02s；Te = 0.05s；Ts = 0.3s；
[010引取延遲系統(tǒng)參數(shù)為:T = O.7s。
[0109] 儲(chǔ)能裝置采用前述模型并且取參數(shù)為：
[0110] Kb=10kA/kW;Tb = 0.02s;R〇 = 0.013Q ;Cp=lF;Rp = 0.001Q。
[0111] 假設(shè)機(jī)端有功功率在30S時(shí)發(fā)生+10 %的階躍突變，對(duì)比結(jié)合儲(chǔ)能前后的仿真，結(jié) 果見(jiàn)圖5所示。
[0112] 由圖6可見(jiàn)，當(dāng)電網(wǎng)側(cè)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，若無(wú)儲(chǔ)能裝置的配合控制，頻率將會(huì)有一個(gè)巨 大的波動(dòng)和持續(xù)振蕩期，運(yùn)就是由于在前饋的作用下，汽口出現(xiàn)了反調(diào)現(xiàn)象，使得系統(tǒng)頻率 更加惡劣并產(chǎn)生持續(xù)振蕩。但是對(duì)比添加儲(chǔ)能裝置的曲線可W發(fā)現(xiàn)，在添加帶有延遲器的 結(jié)合儲(chǔ)能控制系統(tǒng)后，在很短的時(shí)間內(nèi)，頻率是有下降的，運(yùn)是因?yàn)橄到y(tǒng)延遲器和儲(chǔ)能裝置 的測(cè)量反饋造成有功功率變化沒(méi)有瞬時(shí)送給PID環(huán)節(jié)，汽輪機(jī)的汽口開(kāi)度還是保持原來(lái)開(kāi) 度，所W造成有一短暫下降期。但是經(jīng)過(guò)運(yùn)么一個(gè)極小的時(shí)間段后，儲(chǔ)能裝置的補(bǔ)償功率并 網(wǎng)，改變總的有功功率偏差值，使得反調(diào)量減少，可由圖6中明顯看出汽口的反調(diào)現(xiàn)象已經(jīng) 被很大程度上抑制住了，反調(diào)幅度和振蕩幅度都有很明顯的降低。
[0113] 本發(fā)明通過(guò)建立儲(chǔ)能裝置等效計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)W有功偏差量為輸入信號(hào)、W恒功 率為輸出的控制策略;利用儲(chǔ)能裝置響應(yīng)速度快、瞬時(shí)吞吐量大的特點(diǎn)，建立了一種新的結(jié) 合儲(chǔ)能裝置的一次調(diào)頻控制策略，將儲(chǔ)能裝置恒功率輸出作為反饋信號(hào)輸出至PID環(huán)節(jié)抑 制反調(diào)振蕩。構(gòu)建了一種利用儲(chǔ)能裝置參與一次調(diào)頻，抑制功頻調(diào)速系統(tǒng)反調(diào)振蕩的控制 策略，并對(duì)儲(chǔ)能裝置參與頻率調(diào)解的效果進(jìn)行了算例分析。結(jié)果表明，儲(chǔ)能裝置參與一次調(diào) 頻后，能夠有效的抑制功頻調(diào)速器的反調(diào)振蕩現(xiàn)象。由于儲(chǔ)能技術(shù)的不斷發(fā)展，今后還需要 在發(fā)電機(jī)端配置儲(chǔ)能裝置的容量?jī)?yōu)化和經(jīng)濟(jì)性分析方面進(jìn)一步分析和研究。
[0114] 上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍W內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于儲(chǔ)能裝置抑制反調(diào)的一次調(diào)頻控制方法，其特征是:包括以下步驟： (1) 將儲(chǔ)能裝置通過(guò)逆變器經(jīng)變壓器接入電力系統(tǒng)，構(gòu)建儲(chǔ)能裝置的控制模型； (2) 根據(jù)儲(chǔ)能裝置的控制模型，以發(fā)電機(jī)端有功功率變化量為控制變量，以恒定放電功 率為輸出值，將輸出值作為反饋信號(hào)輸出至PID環(huán)節(jié)抑制反調(diào)振蕩，使其參與原有的功頻調(diào) 速系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)頻，建立抑制反調(diào)的控制系統(tǒng)； (3) 確定抑制反調(diào)的控制系統(tǒng)中反饋通道和前向通道的個(gè)數(shù)，求取相應(yīng)控制通道的傳 遞函數(shù)，進(jìn)行一次調(diào)頻控制。2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于儲(chǔ)能裝置抑制反調(diào)的一次調(diào)頻控制方法，其特征是:所 述步驟（1)中，具體方法為:建立儲(chǔ)能裝置通過(guò)逆變器經(jīng)變壓器接入電力系統(tǒng)的等效模型， 確定儲(chǔ)能裝置的端電壓、經(jīng)逆變后的電壓、儲(chǔ)能裝置的放電電流、儲(chǔ)能裝置放電時(shí)連接到電 網(wǎng)的等值線路阻抗和儲(chǔ)能裝置放電時(shí)接入的電網(wǎng)額定電壓。3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于儲(chǔ)能裝置抑制反調(diào)的一次調(diào)頻控制方法，其特征是:所 述步驟（1)中，儲(chǔ)能裝置的放電模式采用恒功率模式，通過(guò)控制逆變器的逆變角改變儲(chǔ)能裝 置由于放電而產(chǎn)生的電壓變化量。4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于儲(chǔ)能裝置抑制反調(diào)的一次調(diào)頻控制方法，其特征是:所 述步驟(2)中，儲(chǔ)能裝置以發(fā)電機(jī)端有功功率變化量為控制變量，以恒定的放電功率為輸出 值，參與調(diào)頻，提供正反饋抑制反調(diào)振蕩，輸出功率至發(fā)電機(jī)端，彌補(bǔ)功率變化差值。5. 如權(quán)利要求1所述的一種基于儲(chǔ)能裝置抑制反調(diào)的一次調(diào)頻控制方法，其特征是:所 述步驟(2)中，調(diào)控環(huán)節(jié)的暫態(tài)變化過(guò)程包括： (a) 功率變化，延遲器作用，儲(chǔ)能裝置還未做出響應(yīng)，此時(shí)一次調(diào)頻不動(dòng)作，頻率會(huì)產(chǎn)生 短暫下降； (b) 功率持續(xù)變化，延遲器作用，儲(chǔ)能裝置做出響應(yīng)，輸出功率至發(fā)電機(jī)端并給功頻調(diào) 速系統(tǒng)的功率輸出環(huán)節(jié)一個(gè)正反饋，頻率由最低點(diǎn)開(kāi)始回復(fù)上升； (c) 功率持續(xù)變化，延遲器作用結(jié)束，儲(chǔ)能裝置持續(xù)做出相應(yīng)，正反饋信號(hào)與負(fù)反饋信 號(hào)疊加后輸出給功率輸出環(huán)節(jié)，當(dāng)正反饋信號(hào)足夠大時(shí)，將不會(huì)出現(xiàn)反調(diào)振蕩。6. 如權(quán)利要求1所述的一種基于儲(chǔ)能裝置抑制反調(diào)的一次調(diào)頻控制方法，其特征是:所 述步驟(3)中，將儲(chǔ)能裝置的控制模型的輸出值與轉(zhuǎn)速增量引起的功率變化值進(jìn)行疊加，送 入原有的功頻調(diào)速系統(tǒng)的PID控制環(huán)節(jié)，依次經(jīng)過(guò)電液轉(zhuǎn)換器、油動(dòng)機(jī)和汽輪機(jī)調(diào)控環(huán)節(jié)。7. 如權(quán)利要求1所述的一種基于儲(chǔ)能裝置抑制反調(diào)的一次調(diào)頻控制方法，其特征是:所 述步驟(3)中，功頻調(diào)速系統(tǒng)將發(fā)電機(jī)端有功功率變化量經(jīng)過(guò)延遲器使信號(hào)延遲輸入到疊 加器中，避免瞬時(shí)反調(diào)。8. -種基于儲(chǔ)能裝置抑制反調(diào)的一次調(diào)頻控制系統(tǒng)，其特征是：包括功頻調(diào)速系統(tǒng)和 儲(chǔ)能裝置控制模塊，所述儲(chǔ)能裝置控制模塊接收功頻調(diào)速系統(tǒng)的原給定信號(hào)，以發(fā)電機(jī)端 有功功率變化量為控制變量，以恒定的放電功率為輸出值，參與調(diào)頻，儲(chǔ)能裝置控制模塊的 輸出輸入功頻調(diào)速系統(tǒng)的功率給定環(huán)節(jié)，且發(fā)電機(jī)端有功功率變化量經(jīng)過(guò)延遲器使信號(hào)延 遲輸入到功率給定環(huán)節(jié)，依次通過(guò)PID控制環(huán)節(jié)、電液轉(zhuǎn)換器、油動(dòng)機(jī)和汽輪機(jī)調(diào)控環(huán)節(jié)后， 進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的調(diào)控。9. 如權(quán)利要求8所述的一種基于儲(chǔ)能裝置抑制反調(diào)的一次調(diào)頻控制系統(tǒng)，其特征是:所 述儲(chǔ)能裝置控制模塊綜合歐姆內(nèi)阻、極化電阻和極化電容的影響，并結(jié)合了荷電狀態(tài)對(duì)放 電功率的影響。10.如權(quán)利要求8所述的一種基于儲(chǔ)能裝置抑制反調(diào)的一次調(diào)頻控制系統(tǒng)，其特征是： 所述儲(chǔ)能裝置電壓輸出增量包括儲(chǔ)能裝置為補(bǔ)償系統(tǒng)有功變化的改變量和補(bǔ)償儲(chǔ)能裝置 因持續(xù)放電電流變小的改變量。
【文檔編號(hào)】H02J3/24GK105826938SQ201610352552
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】張峰, 牛陽(yáng), 梁軍
【申請(qǐng)人】山東大學(xué)