CN109149592B - 基于母线电压变化值的调相机无功自适应控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于母线电压变化值的调相机无功自适应控制系统及方法，利用母线电压变化值计算模块，对母线电压实时值与母线电压设定值进行取差比较，计算出母线电压变化值；接收母线电压变化值，进行绝对值计算；进行控制无功PID控制器的控制模式的切换；自动生成无功PID控制器的比例系数和积分时间，动态调整无功PID控制器的调节参数，改变调节系统的调节速度；根据母线电压设定值与母线电压实时值的偏差，进行动态调节，生成电压调节指令送无功调节控制装置，进行电压调节，使母线电压实时值等于母线电压的设定值完成系统电压调节。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于母线电压变化值的调相机无功自适应控制系统及方法。
背景技术
随着电力设备及新技术的成熟发展，电力系统建设过程中，新建大容量发电机组越来越多，风电、太阳能、核电等清洁能源并网负荷也越来越大。特高压输电技术得到推广应用，交直流混联的特高压电网逐步成为远距离输电的骨干网架。这些新技术发展过程中，对于电网运行中常规的调频调压技术手段也提出了更高的技术要求，比如特高压直流输电、风电以及大容量机组的非计划停运等都对电网线路电压等参数影响都比较大，因此研究适应电力系统发展需求的调频调压控制技术方案是十分必要的。
目前，在电压自动调节系统中一般采用固定参数的调节器，即无论母线电压变化多大，无功调节系统都是按固定的速度进行电压调整。但是，在电网实际运行过程中，当出现母线电压异常大幅波动时，需要无功调节系统及时响应，快速调整系统电压，将系统电压调整至正常值。当母线电压正常小幅波动时，无功调节系统调整速度可以适当放慢，减小系统超调，缩短稳定时间，提高系统的调节精度。大型调相机目前在电网特高压输电网中已得到推广应用，设计一种能够克服当前无功调节系统弊端，更适应电网运行需求的无功调节系统尤为重要。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种基于母线电压变化值的调相机无功自适应控制系统及方法，本发明根据母线电压变化值得大小，自动调整调相机无功PID控制器的比例积分控制参数设定，改变系统的调节速度，可在不同工况下完成对母线电压的有效调整，兼顾到电网电压调节的速度与精度，提升电网安全稳定运行能力。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于母线电压变化值的调相机无功自适应控制系统，包括：
母线电压变化值计算模块，对母线电压实时值与母线电压设定值进行取差比较，计算出母线电压变化值；
绝对值计算模块，接收母线电压变化值，进行绝对值计算；
投入切换模块，配置为进行控制无功PID控制器的控制模式的切换；
参数调整模块，自动生成无功PID控制器的比例系数和积分时间，动态调整无功PID控制器的调节参数，改变调节系统的调节速度；
无功PID控制器，根据母线电压设定值与母线电压实时值的偏差，进行动态调节，生成电压调节指令送无功调节控制装置，进行电压调节，使母线电压实时值等于母线电压的设定值完成系统电压调节。
进一步的，所述参数调整模块和无功PID控制器之间设置有限幅限速模块，对无功PID控制器的调节参数进行保护限制，防止调节参数变化过程无功PID控制器输出发生突变现象，保证系统稳定运行。
进一步的，所述投入切换模块，当投入开关为1时，系统投入根据母线电压变化值动态调整无功PID控制器控制参数功能。
进一步的，所述投入切换模块，当投入开关为0时，屏蔽动态调整无功PID控制器参数功能，采用定参数调节。
进一步的，所述参数调整模块包括第一模块和第二模块，分别配置无功PID控制器比例系数和积分时间。
一种基于母线电压变化值的调相机无功自适应控制方法，包括以下步骤：
对母线电压实时值与母线电压设定值进行取差比较，计算出母线电压变化值，并进行变化值的绝对值计算；
自动生成无功PID控制器的比例系数和积分时间，动态调整无功PID控制器的调节参数，改变调节系统的调节速度；
根据母线电压设定值与母线电压实时值的偏差，进行动态调节，生成电压调节指令，进行电压调节，使母线电压实时值等于母线电压的设定值完成系统电压调节。
进一步的，对无功调节参数进行保护限制，防止调节参数变化过程发生突变现象，保证系统稳定运行。
进一步的，当投入开关为1时，投入根据母线电压变化值动态调整无功控制参数功能。
进一步的，当投入开关为0时，屏蔽动态调整无功参数功能，采用定参数调节。
进一步的，当母线电压变化超过设定值时，调节速度自动加快，快速调节系统母线电压，使母线电压在最短时间内返回至母线电压设定值；当母线电压变化小与设定值时，系统调节速度自动减慢。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
相对于常规的固定调节参数无功调节器不考虑母线电压的变化影响，任何情况都采用定速调节方式，本专利根据母线电压变化值得大小，自动调整无功控制器的比例积分参数设定，动态改变系统的调节速度。当母线电压变化较大时，系统调节速度自动加快，快速调节系统母线电压，使母线电压在最短时间内返回至母线电压设定值；当母线电压变化较小时，系统调节速度自动减慢，有利于减小母线电压调节过程中的超调，缩短系统电压调整稳定时间，提升电网稳定运行能力。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明基于母线电压变化值的自动变速调节AVC控制系统结构框图；
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，一种基于母线电压变化值的调相机无功自适应控制方法，即根据母线电压变化值得大小，自动调整调相机无功PID控制器的比例积分控制参数设定，改变系统的调节速度，可在不同工况下完成对母线电压的有效调整，兼顾到电网电压调节的速度与精度，提升电网安全稳定运行能力。
基于母线电压变化值的调相机无功自适应控制系统的实施步骤如下：
(1)母线电压变化值计算模块ADD,将母线电压实时值与母线电压设定值进行取差比较，计算出母线电压变化值，送绝对值计算模块。
(2)绝对值计算模块，完成母线电压变化值的绝对值计算，为后续F1(x)、F2(x)参数计算提供数据参考。
(3)投入切换模块T，投入开关为1时，系统投入根据母线电压变化值动态调整无功PID控制器控制参数功能；投入开关为0时，屏蔽动态调整无功PID控制器参数功能，控制系统采用定参数调节。
(4)调节系统无功PID控制器动态调整参数生成模块F1(x)、F2(x)。根据母线电压变化值的大小，F1(x)、F2(x)自动生成无功调节系统PID控制器的比例系数和积分时间，动态调整调节系统PID控制器的调节参数，改变调节系统的调节速度。
例如，某无功调节系统PID控制器采用定参数运行时的调节参数分别为：比例系数Kp0、积分时间Ti0，此时控制系统的综合技术指标最优。该系统临界调节参数(即系统稳定状态下最快调节速度时)分别为：比例系数Kpmax、积分时间Timin，且Kp0≤Kpmax，Timin≤Ti0。母线电压额定值为V0。
表1比例系数动态生成函数
| 母线电压变化绝对值x | F1(x)输出的比例系数 |
| 0 | Kp0 |
| 2％V0(可调整) | Kp0 |
| 10％V0(可调整) | Kpmax |
| V0 | Kpmax |
表2积分时间动态生成函数
| 母线电压变化绝对值x | F2(x)输出的比例系数 |
| 0 | Ti0 |
| 2％V0(可调整) | Ti0 |
| 10％V0(可调整) | Timin |
| V0 | Timin |
(5)限幅限速模块，对调节系统无功PID控制器的调节参数进行保护限制，防止调节参数变化过程控制器输出发生突变现象，保证系统稳定运行。
(6)调节系统无功PID控制器，根据母线电压设定值与母线电压实时值的偏差，进行动态调节，生成电压调节指令送无功调节控制装置，进行电压调节，使母线电压实时值等于母线电压的设定值完成系统电压调节。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种基于母线电压变化值的调相机无功自适应控制系统，其特征是：包括：
母线电压变化值计算模块，对母线电压实时值与母线电压设定值进行取差比较，计算出母线电压变化值；绝对值计算模块，接收母线电压变化值，进行绝对值计算；投入切换模块，配置为进行控制无功PID控制器的控制模式的切换；参数调整模块，自动生成无功PID控制器的比例系数和积分时间，动态调整无功PID控制器的调节参数，改变调节系统的调节速度；无功PID控制器，根据母线电压设定值与母线电压实时值的偏差，进行动态调节，生成电压调节指令送无功调节控制装置，进行电压调节，使母线电压实时值等于母线电压的设定值完成系统电压调节；
参数调整模块和无功PID控制器之间设置有限幅限速模块，对无功PID控制器的调节参数进行保护限制，防止调节参数变化过程无功PID控制器输出发生突变现象，保证系统稳定运行；
根据母线电压变化值的大小，自动调整无功控制器的比例积分参数设定，动态改变系统的调节速度，当母线电压变化较大时，系统调节速度自动加快，快速调节系统母线电压，使母线电压在最短时间内返回至母线电压设定值；当母线电压变化较小时，系统调节速度自动减慢，减小母线电压调节过程中的超调，缩短系统电压调整稳定时间，实现实时适应性调整，提升电网稳定运行能力。
2.如权利要求1所述的一种基于母线电压变化值的调相机无功自适应控制系统，其特征是：所述投入切换模块，当投入开关为1时，系统投入根据母线电压变化值动态调整无功PID控制器控制参数功能。
3.如权利要求1所述的一种基于母线电压变化值的调相机无功自适应控制系统，其特征是：所述投入切换模块，当投入开关为0时，屏蔽动态调整无功PID控制器参数功能，采用定参数调节。
4.如权利要求1所述的一种基于母线电压变化值的调相机无功自适应控制系统，其特征是：所述参数调整模块包括第一模块和第二模块，分别配置无功PID控制器比例系数和积分时间。
5.一种基于母线电压变化值的调相机无功自适应控制方法，其特征是：包括以下步骤：
对母线电压实时值与母线电压设定值进行取差比较，计算出母线电压变化值，并进行变化值的绝对值计算；
自动生成无功PID控制器的比例系数和积分时间，动态调整无功PID控制器的调节参数，改变调节系统的调节速度；
根据母线电压设定值与母线电压实时值的偏差，进行动态调节，生成电压调节指令，进行电压调节，使母线电压实时值等于母线电压的设定值完成系统电压调节。
6.如权利要求5所述的一种基于母线电压变化值的调相机无功自适应控制方法，其特征是：对无功调节参数进行保护限制，防止调节参数变化过程发生突变现象，保证系统稳定运行。
7.如权利要求5所述的一种基于母线电压变化值的调相机无功自适应控制方法，其特征是：当投入开关为1时，投入根据母线电压变化值动态调整无功控制参数功能。
8.如权利要求5所述的一种基于母线电压变化值的调相机无功自适应控制方法，其特征是：当投入开关为0时，屏蔽动态调整无功参数功能，采用定参数调节。
9.如权利要求5所述的一种基于母线电压变化值的调相机无功自适应控制方法，其特征是：当母线电压变化超过设定值时，调节速度自动加快，快速调节系统母线电压，使母线电压在最短时间内返回至母线电压设定值；当母线电压变化小于 设定值时，系统调节速度自动减慢。
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