一种适用于全功率变速抽水蓄能机组的励磁系统控制方法与流程

本发明涉及全功率变速抽水蓄能，更具体地说，它涉及一种适用于全功率变速抽水蓄能机组的励磁系统控制方法。

背景技术：

1、我国“双碳”目标下，新能源风光发电飞速发展；截至2022年，我国风电、光伏发电总装机已突破7亿千瓦，稳居世界第一，然而，新能源风光发电在发挥其绿色能源的优势时，其具有的随机性、间歇性、波动性对电网的调度、稳定运行带来了不利影响，而解决该问题的关键途径为提高电力系统的灵活调节能力。全功率变速抽水蓄能具有调节容量大、响应速度快、运行方式灵活等优势，是提升电力系统的灵活调节能力的不二之选。

2、励磁系统是全功率变速抽水蓄能机组的重要组成部分，维持着机组机端电压的稳定，而优良的机端电压是整个全功率变速抽水蓄能机组平稳运行的基础保障；因此，对全功率变速抽水蓄能机组的励磁系统控制方法进行研究具有重要意义，发明一种简单有效、方便可调的全功率变速抽水蓄能机组的励磁系统控制方法具有重要现场应用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于全功率变速抽水蓄能机组的励磁系统控制方法，能够对全功率变速抽水蓄能机组机端电压进行很好地控制，且方法简单有效、方便可调，为全功率变速抽水蓄能机组的稳定运行提供技术支持。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、第一方面，本申请实施例提供了一种适用于全功率变速抽水蓄能机组的励磁系统控制方法，包括以下步骤：

4、获取待控抽水蓄能机组的发电电动机输出端口的机端输出电压；

5、根据待控抽水蓄能机组的励磁控制系统中预置的机端参考电压，计算得到机端输出电压与机端参考电压之间的电压差；

6、若电压差不小于预置的差值范围，对电压差进行串联补偿处理，得到电压差对应的第一调节量，对第一调节量进行功率放大处理，得到第一调节量对应的第二调节量；

7、对第二调节量进行限幅处理，根据限幅处理后的第二调节量与励磁控制系统的励磁电流和负荷系数，计算得到目标调控值；

8、根据目标调控值，生成与目标调控值对应并用于补偿电压差的励磁电压控制指令。

9、本发明的有益效果是：通过串联补偿处理和功率放大处理两个具体控制环节，使励磁系统的控制结构更简单、易于实现，从而实现对全功率变速抽水蓄能机组机端电压进行很好地控制，方法简单有效、方便可调，为全功率变速抽水蓄能机组的稳定运行提供技术支持。

10、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

11、进一步，上述第一调节量通过第一公式表示，第一公式为：

12、k1＝a*k(1+st1)/(1+st2)；

13、式中，k1表示第一调节量，a表示电压差，k表示串联补偿环节的直流增益，t1和t2均表示串联补偿环节中的时间常数，s表示拉普拉斯变换参数。

14、进一步，上述第二调节量通过第二公式表示，第二公式为：

15、k2＝k1*ka/(1+sta)；

16、式中，k1表示第一调节量，k2表示第二调节量，ka表示功率放大增益，ta表示功率放大环节的时间常数，s表示拉普拉斯变换参数。

17、进一步，上述方法还包括：

18、当机端输出电压的电压跟踪效果较差时，通过增大中间调节量进行调节，中间调节量包括第一调节量和第二调节量；

19、当机端输出电压的响应速度较慢时，通过增大第一调节量进行调节；

20、当机端输出电压的稳定性较差时，通过减小中间调节量进行调节。

21、进一步，上述方法中：

22、增大中间调节量进行调节，通过增大直流增益和/或功率放大增益实现；

23、增大第一调节量进行调节，通过增大时间常数t1和/或减小时间参数t2实现；

24、减小中间调节量进行调节，通过减小直流增益、功率放大增益、时间常数t1和/或增大时间参数t2、时间参数ta实现。

25、第二方面，本申请实施例提供了一种适用于全功率变速抽水蓄能机组的励磁系统控制系统，应用于第一方面中任一项的一种适用于全功率变速抽水蓄能机组的励磁系统控制方法，包括：

26、电压获取模块，用于获取待控抽水蓄能机组的发电电动机输出端口的机端输出电压；

27、电压计算模块，用于根据待控抽水蓄能机组的励磁控制系统中预置的机端参考电压，计算得到机端输出电压与机端参考电压之间的电压差；

28、调节量计算模块，用于若电压差不小于预置的差值范围，对电压差进行串联补偿处理，得到电压差对应的第一调节量，对第一调节量进行功率放大处理，得到第一调节量对应的第二调节量；

29、调控值计算模块，用于对第二调节量进行限幅处理，根据限幅处理后的第二调节量与励磁控制系统的励磁电流和负荷系数，计算得到目标调控值；

30、指令生成模块，用于根据目标调控值，生成与目标调控值对应并用于补偿电压差的励磁电压控制指令。

31、进一步，上述系统还包括：

32、电压跟踪调节模块，用于当机端输出电压的电压跟踪效果较差时，通过增大中间调节量进行调节，中间调节量包括第一调节量和第二调节量；

33、响应速度调节模块，用于当机端输出电压的响应速度较慢时，通过增大第一调节量进行调节；

34、稳定性调节模块，用于当机端输出电压的稳定性较差时，通过减小中间调节量进行调节。

35、进一步，上述系统中，

36、电压跟踪调节模块，用于通过增大直流增益和/或功率放大增益实现增大中间调节量进行调节；

37、响应速度调节模块，用于通过增大时间常数t1和/或减小时间参数t2实现增大第一调节量进行调节；

38、稳定性调节模块，用于通过减小直流增益、功率放大增益、时间常数t1和/或增大时间参数t2、时间参数ta实现减小第一调节量进行调节。

39、第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现第一方面中任一项的方法。

40、第四方面，本申请实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面中任一项的方法。

41、与现有技术相比，本发明至少具有以下的有益效果：

42、在本申请中通过串联补偿处理和功率放大处理两个具体控制环节，使励磁系统的控制结构更简单、易于实现，从而实现对全功率变速抽水蓄能机组机端电压进行很好地控制，方法简单有效、方便可调，为全功率变速抽水蓄能机组的稳定运行提供技术支持。

43、在本申请中通过调控串联补偿处理和功率放大处理中两个控制环节中的各个参数，实现针对机端输出电压的表现情况，精确地调节对应控制参数，使用更方便，达到提高机端输出电压的跟踪效果、响应速度和电压稳定性的目的。

技术特征：

1.一种适用于全功率变速抽水蓄能机组的励磁系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种适用于全功率变速抽水蓄能机组的励磁系统控制方法，其特征在于，所述第一调节量通过第一公式表示，所述第一公式为：

3.根据权利要求2所述的一种适用于全功率变速抽水蓄能机组的励磁系统控制方法，其特征在于，所述第二调节量通过第二公式表示，所述第二公式为：

4.根据权利要求3所述的一种适用于全功率变速抽水蓄能机组的励磁系统控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

5.根据权利要求4所述的一种适用于全功率变速抽水蓄能机组的励磁系统控制方法，其特征在于，所述方法中：

6.一种适用于全功率变速抽水蓄能机组的励磁系统控制系统，应用于权利要求1-5中任一项所述的一种适用于全功率变速抽水蓄能机组的励磁系统控制方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的一种适用于全功率变速抽水蓄能机组的励磁系统控制系统，其特征在于，所述系统还包括：

8.根据权利要求7所述的一种适用于全功率变速抽水蓄能机组的励磁系统控制系统，其特征在于，所述系统中，

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现权利要求1-5中任一项所述的方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行权利要求1-5中任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种适用于全功率变速抽水蓄能机组的励磁系统控制方法，涉及全功率变速抽水蓄能技术领域，该方法包括获取机端输出电压；根据机端参考电压，计算得到电压差；对电压差进行串联补偿处理，得到电压差对应的第一调节量，对第一调节量进行功率放大处理，得到第一调节量对应的第二调节量；对第二调节量进行限幅处理，根据限幅处理后的第二调节量与励磁控制系统的励磁电流和负荷系数，计算得到目标调控值；根据目标调控值，生成与目标调控值对应并用于补偿电压差的励磁电压控制指令，本申请提供控制方法能够对全功率变速抽水蓄能机组机端电压进行很好地控制，且方法简单有效、方便可调，为全功率变速抽水蓄能机组的稳定运行提供技术支持。

技术研发人员：潘鹏宇,史华勃,陈刚,丁理杰
受保护的技术使用者：国网四川省电力公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15