一种考虑尾水管水压脉动情况的水电孤岛频率抑制方法
【专利摘要】本发明公开了电力系统运行和控制【技术领域】中的一种考虑尾水管水压脉动情况的水电孤岛频率抑制方法。包括根据水力系统和电力系统的耦合数学模型，计算水电孤岛直流送端系统的固有振荡频率；对水轮机模型进行改进，得到考虑尾水管水压脉动的详细水轮机模型；令详细水轮机模型谐振函数中的特征频率和尾水管压力脉动频率都等于系统的固有振荡频率，采集由尾水管水压脉动引起的水电孤岛直流送端系统振荡频率数据；对由尾水管水压脉动引起的水电孤岛直流送端系统振荡频率数据进行抑制，得到抑制后的水电孤岛直流送端系统振荡频率数据。本发明设计的详细水轮机模型和频率限制器能抑制考虑实际尾水管水压脉动引起的孤岛送端频率振荡，适用范围更广。
【专利说明】一种考虑尾水管水压脉动情况的水电孤岛频率抑制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统运行和控制【技术领域】，尤其涉及一种考虑尾水管水压脉动情况的水电孤岛频率抑制方法。
【背景技术】
[0002]伴随着西电东送战略的推进，一大批水电基地正在或即将在我国西南地区兴建，该类新建水电站装机容量大，受电端一般位于东部沿海城市，水电站提供的电能传输距离较远。而与传统的交流输电相比，高压直流输电具有输送灵活、损耗小、能够实现快速控制等优点，所以很多水电站都采用高压直流输电方式提高外送电力。例如，向家坝-上海、云南-广东以及正在建设中的溪洛渡-浙西±800Kv直流工程都是水电机组采用高压直流输电的典型代表。但值得注意的一点是，该类水电站大都地处偏僻山区，常通过超高压线路与送端主网单点联系，在一定条件下可能形成孤岛，有些甚至直接采用孤岛运行方式，不与送端主网相联，这就形成了水电直流送端孤岛系统。
[0003]水电直流送端孤岛系统自身网架结构单薄，维持频率稳定性能力弱，再加上水轮机尾水管压力脉动与直流系统之间的耦合作用，如果控制措施不当，极有可能引发水轮机组参与下的低频振荡现象。因此，研究高压直流输电送端水电机组孤岛运行方式下的频率抑制方法显得尤为重要。
[0004]目前，在研究水力系统和电力系统耦合作用的方面，由于缺乏实际的尾水管压力脉动数据，建模与仿真中均用正弦或余弦激励信号来模拟尾水管水压脉动，这大大简化了实际的脉动情况，不能真实地展现脉动过程。在频率抑制方法上，也是以采用直流频率限制器为主，但这种直流频率限制器仅能抑制用正弦或余弦激励信号模拟的尾水管水压脉动引发的孤岛频率振荡，不具有普遍适用性。
[0005]故本发明设计了一种谐振函数来模拟尾水管的实际脉动情况，并建立了既考虑尾水管水压脉动又考虑弹性水柱的水轮机模型，由此得到由尾水管水压脉动引起的HVDC (高压直流)送端水电孤岛频率振荡波形，通过新设计的直流频率限制器来抑制由尾水管水压脉动弓I起的孤岛送端频率振荡。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，提供一种考虑尾水管水压脉动情况的水电孤岛频率抑制方法，用于解决传统尾水管水压脉动建模过于简单和孤岛频率抑制方法过于单一的问题。
[0007]为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种考虑尾水管水压脉动情况的水电孤岛频率抑制方法，其特征是所述方法包括:
[0008]步骤1:根据水力系统和电力系统的耦合数学模型，计算水电孤岛直流送端系统的固有振荡频率fF ;
[0009]所述水力系统和电力系统的耦合数学模型包括水力系统模型和电力系统模型；
[0010]所述水力系统模型包括水轮机模型和调速器模型；[0011]所述电力系统模型包括发电机模型和励磁系统模型；
[0012]步骤2:对水轮机模型进行改进，得到考虑尾水管水压脉动的详细水轮机模型；
[0013]所述考虑尾水管水压脉动的详细水轮机模型为:
【权利要求】
1.一种考虑尾水管水压脉动情况的水电孤岛频率抑制方法，其特征是所述方法包括:步骤1:根据水力系统和电力系统的耦合数学模型，计算水电孤岛直流送端系统的固有振荡频率fF; 所述水力系统和电力系统的耦合数学模型包括水力系统模型和电力系统模型； 所述水力系统模型包括水轮机模型和调速器模型； 所述电力系统模型包括发电机模型和励磁系统模型； 步骤2:对水轮机模型进行改进，得到考虑尾水管水压脉动的详细水轮机模型； 所述考虑尾水管水压脉动的详细水轮机模型为:
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤4具体包括:子步骤Al:根据公式Λ消除由尾水管水压脉动引起的水电孤岛直流送端系统振荡频率数据中的直流分量； 其中，fo为由尾水管水压脉动引起的水电孤岛直流送端系统振荡频率数据； f:为消除直流分量后的水电孤岛直流送端系统振荡频率数据； G1为抑制环节增益系数； T1为微分环节时间常数； s为拉普拉斯算子；
【文档编号】H02J1/00GK103779870SQ201410019214
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2014年1月16日
【发明者】刘崇茹, 张梦琳, 张健, 韩玉蓉, 王建明, 魏佛送, 王歆, 李庚银 申请人:华北电力大学, 中国电力科学研究院, 国网上海市电力公司