CN105449695B - 一种发电机阻尼控制的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于电网广域信息的发电机阻尼控制实现方法。其包括通过前置数据处理模块接收广域量测数据信息，实时判别当前广域数据的有效性，同步转发广域数据至广域控制模块，广域控制模块实现电网区间低频振动状态的判别并下发控制信号至控制接口单元，通过将控制信号转换为调制模拟量信号，调节发电机功率，抑制电网区间低频振动状态，提升系统阻尼。

Description

一种发电机阻尼控制的实现方法

技术领域

本发明属于电力系统的稳定控制领域，是一种针对发电机阻尼控制的实现方法。

背景技术

随着电力系统的快速发展，互联大电网中区域间低频振荡等弱阻尼问题已逐渐凸显，成为影响输电通道传输极限与电网动态稳定性的重要因素。电网区间低频振荡由于是发电机群间的振荡，参与的机组涉及到全网，目前多台本地PSS(电力系统稳定器)需相互协调抑制区间低频振荡，实现形式复杂，并且由于本地PSS采用本地信号作为反馈信号，对区间低频振荡模式的可观性较弱，抑制效果较差；基于广域测量系统的发展，广域阻尼控制凸显优势；通过控制器，全局的可观性，从而控制器能够在更全面的信息下做出更为准确和有效的操作，进而逐步改变了电力系统中本地控制器间难以协调和全局优化的局面。

以振荡模式来划分，电力系统振荡模式一般分为两种类型：地区性振荡模式和区域间振荡模式。地区性振荡模式振荡频率较高、参与机组较少，涉及同一电厂内的发电机或者电气距离较近的几个发电厂的发电机，而区域性振荡模式，振荡频率低、影响阻尼的因素多、涉及机组范围广，是系统发电机群间的振荡，因此抑制区域间低频振荡比地区性低频振荡要复杂和困难的多。

目前我国抑制低频振荡、提高系统动态稳定性的基本措施是在发电机上配置PSS(电力系统稳定器)。发电机电压调节器是产生负阻尼的最重要因素，在少数相关发电机励磁端安装PSS提供附加阻尼，能够从源头上消除负阻尼，对地区性低频振荡有比较好的抑制作用。但传统PSS是以本地信号作为反馈，难以反映区域间低频振荡信息，对互联大电网的可观性较差，因此常规的阻尼控制器对于区域间的低频振荡抑制效果并不理想。广域相量测量技术实现了实时监测大范围系统动态，为采集广域信息提供了有效手段，基于电网广域信息的广域PSS对大规模互联电网有较强的可观性，解决了常规阻尼控制控制器以本地信号作为反馈无法理想地抑制区域间低频振荡的难题，对区域间低频振荡能起到了良好的抑制效果。

发明内容

针对发电机本地PSS的控制方式不能充分抑制区域间低频振荡状态的情况，本发明提出了一种基于广域量测数据信息的发电机阻尼控制方法，能够有效的抑制区域间低频振荡对电网的影响，提升系统阻尼特性。

本发明采用以下技术方案：

一种发电机广域阻尼控制的实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)实时采集广域量测数据信息即各量测点数据，包括各量测点的相量、频率、功率、频率变化率；

(2)将广域量测数据信息实时传送至前置数据处理模块；

(3)前置数据处理模块判别各量测点数据同步状态和数据有效性：通过各量测点数据上送的时间标志进行同步对比，所述上送的时间标志表示数据量测点采集时定义的时间标志，当量测点数据同步标志优于1us即给同步相量测量装置授时的时钟时间与GPS时间偏差小于1us时，则判别量测点数据当前同步状态正常；当量测点数据同步标志不优于1us，则判别量测点数据当前同步状态为不同步；将同步状态为不同步的量测点数据直接置为无效状态；针对同步状态正常的量测点数据进行数据有效性判断，当量测点数据处于设定的有效阈值范围内时，则将该量测点数据置为有效状态，否则为无效状态；所述前置数据处理模块将有效状态的量测点数据上传至广域控制模块；

(4)广域控制模块根据步骤(3)获取的有效状态的量测点数据，实时在线计算区间低频振荡状态；基于量测点数据中的频率变化率数值计算区间频率差值，以区间频率差值信号作为区间状态判别输入信号，当区间频率差值满足广域控制模块预设的低频振荡设定值时，广域控制模块判别当前区间状态为低频振荡状态；进一步通过获取的被控发电机功率状态，判别发电机当前功率是否不低于20％额定功率，当发电机当前功率不低于20％额定功率时，认为该发电机的运行状态为可控制状态；当发电机当前功率低于20％额定功率时，认为该发电机的运行状态为不可控制状态；在检测到发生区间低频振荡状态且发电机状态为可控状态后，所述广域控制模块将控制输出调制信号输出至控制接口单元，其中，针对不同额定功率的发电机，所述广域控制模块对控制输出调制信号预设了对应的调制比例参数；

(5)控制接口单元通过接收步骤(4)广域控制模块下发的控制输出调制信号，通过AD/DA方式将控制输出调制信号转换为模拟量调制信号后输出至发电机端电力系统稳定器PSS；

(6)发电机端电力系统稳定器PSS通过接收步骤(5)控制接口单元下发的模拟量调制信号，实时调节发电机运行功率。

本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提出了一种针对电网广域区间低频振荡的抑制方法，通过获取广域数据信息并进行在线实时判别处理，实现基于广域数据信息的发电机阻尼控制方法，解决了传统PSS不能有效抑制电网区间低频振荡的问题，可有效提升系统阻尼特性。

附图说明

图1是本发明公开的一种发电机阻尼控制的实现方法实施流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细介绍

如图1所示，为本发明的具体实施流程。本申请公开的一种发电机阻尼控制的实现方法具体包括以下步骤：

(1)前置数据处理模块实时接收广域量测数据信息，对广域数据A、广域数据B等若干量测点数据进行同步状态判断、有效性判断、对齐处理，量测点数据类型含相量、频率、功率、频率变化率。各量测点数据通过同步相量测量装置进行采集，数据上送方式采用电力系统动态监测系统的通信规约方式进行。

(2)前置数据处理模块是一个运行在计算机服务器的应用程序，作为广域量测数据的接收程序，实时接收广域量测数据；实时判别同一时刻量测点数据的同步状态和数据有效性状态，对数据有效状态字置位。

(3)前置数据处理模块判别各量测点数据同步状态和数据有效性：通过各量测点数据上送的时间标志进行同步对比，所述上送的时间标志表示数据量测点采集时定义的时间标志，当量测点数据同步标志优于1us,数据同步标志优于1us是指给量测采集装置授时的时钟时间与GPS时间偏差小于1us，则判别量测点数据当前同步状态正常；当量测点数据同步标志不优于1us，则判别量测点数据当前同步状态为不同步；针对同步状态为不同步的量测点数据,直接置为无效状态；针对同步状态正常的量测点数据进行数据有效性判断，例如频率数据正常情况下应为50HZ上下偏差不超过1％,通过数据有效性判断的量测点数据置为有效状态，否则为无效状态。前置数据处理模块判别当前量测点数据同步且有效后，实时转发至广域控制模块。

(4)广域控制模块实现控制逻辑、防误逻辑、数据存储、离线数据分析及人机接口功能。控制逻辑接收经过前置数据处理模块根据步骤(1)(2)(3)处理后的有效广域量测数据，通过对广域量测数据进行在线实时计算，判别当前区间低频振荡状态，基于量测点数据中的频率变化率数值计算区间频率差值，以区间频率差值信号作为区间状态判别输入信号，当区间频率差值满足广域控制模块预设的低频振荡设定值时，广域控制模块判别当前区间状态为低频振荡状态；进一步通过获取的被控发电机功率状态，判别发电机当前功率是否不低于20％额定功率，当发电机当前功率不低于20％额定功率时，认为该发电机的运行状态为可控制状态；当发电机当前功率低于20％额定功率时，认为该发电机的运行状态为不可控制状态；当检测到发生区间低频振荡状态且发电机状态为可控状态时，进入控制输出计算逻辑，经过滤波、移相、增益、限幅环节，计算出控制输出调制信号，并且通过以太网下发控制输出调制信号至控制接口单元，针对不同的控制输出调制信号，预设了对应的调制比例参数，调制比例即针对额定功率不同的发电机设置不同的调制比例。防误逻辑根据当前系统数据状态及通信状态，判别系统是否满足可控条件。数据存储逻辑负责将广域量测数据及控制逻辑下发的控制输出数据进行实时存储，产生分钟级数据文件。人机接口可实时显示控制逻辑接收的广域数据及下发的控制输出数据、当前区间低频振荡的状态、控制输出状态。离线数据分析工具可通过人机界面进行调用，通过读写存储的数据文件，分析广域控制模块的控制状态。

(5)控制接口单元通过以太网接收广域控制模块下发的控制输出调制信号，通过AD/DA方式将控制输出调制信号实时转换为模拟量调制信号，输出至发电机PSS；控制接口单元支持信号模式和投入模式，信号模式时控制接口单元响应控制状态但不下发模拟量调制信号，即开环运行模式；投入模式时控制接口单元响应控制状态下发模拟量调制信号，即闭环运行模式。开环运行仅用于控制方式的测试，闭环运行则为正式投入运行的状态。

(6)发电机PSS通过接收控制接口单元下发的模拟量调制信号，实时调节发电机运行功率，提升系统阻尼状态，抑制区间低频振动状态。

申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种发电机广域阻尼控制的实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)实时采集广域量测数据信息即各量测点数据，包括各量测点的相量、频率、功率、频率变化率；

(2)将广域量测数据信息实时传送至前置数据处理模块；

(3)前置数据处理模块判别各量测点数据同步状态和数据有效性：通过各量测点数据上送的时间标志进行同步对比，所述上送的时间标志表示数据量测点采集时定义的时间标志，当量测点数据同步标志优于1us即给同步相量测量装置授时的时钟时间与GPS时间偏差小于1us时，则判别量测点数据当前同步状态正常；当量测点数据同步标志不优于1us，则判别量测点数据当前同步状态为不同步；将同步状态为不同步的量测点数据直接置为无效状态；针对同步状态正常的量测点数据进行数据有效性判断，当量测点数据处于设定的有效阈值范围内时，则将该量测点数据置为有效状态，否则为无效状态；所述前置数据处理模块将有效状态的量测点数据上传至广域控制模块；

(4)广域控制模块根据步骤(3)获取的有效状态的量测点数据，实时在线计算区间低频振荡状态；基于量测点数据中的频率变化率数值计算区间频率差值，以区间频率差值信号作为区间状态判别输入信号，当区间频率差值满足广域控制模块预设的低频振荡设定值时，广域控制模块判别当前区间状态为低频振荡状态；进一步通过获取的被控发电机功率状态，判别发电机当前功率是否不低于20％额定功率，当发电机当前功率不低于20％额定功率时，认为该发电机的运行状态为可控制状态；当发电机当前功率低于20％额定功率时，认为该发电机的运行状态为不可控制状态；在检测到发生区间低频振荡状态且发电机状态为可控状态后，所述广域控制模块将控制输出调制信号输出至控制接口单元，其中，针对不同额定功率的发电机，所述广域控制模块对控制输出调制信号预设了对应的调制比例参数；

(5)控制接口单元通过接收步骤(4)广域控制模块下发的控制输出调制信号，通过DA转换方式将控制输出调制信号转换为模拟量调制信号后输出至发电机端电力系统稳定器PSS；

(6)发电机端电力系统稳定器PSS通过接收步骤(5)控制接口单元下发的模拟量调制信号，实时调节发电机运行功率。