一种变速抽蓄机组快速频率模式低压穿越控制方法和系统与流程

本发明属于变速恒频抽蓄机组低压穿越控制，具体涉及一种变速抽蓄机组快速频率模式低压穿越控制方法和系统。

背景技术：

1、全功率变速恒频抽水蓄能机组(简称全功率变速抽蓄机组)相较于双馈式变速抽蓄机组，具有更宽的变速范围，更强的无功支撑能力，在中小容量场合具有显著技术经济优势，是变速抽蓄领域重要发展方向之一。全功率抽蓄机组主要由水泵水轮机、发电电动机、双向变流器(机侧变流器gsc，网侧变流器psc)、机组控保设备等构成，其主要采用快速功率控制模式或快速频率控制模式，实现机组最优效率控制，并具备快速功率调节能力。

2、由于变流器的使用，这就要求全功率变速恒频抽蓄机组具备相应的低电压穿越能力。而现有技术主要对全功率变速抽蓄机组无扰动运行控制技术进行研究，在系统故障情况下，低电压过程的控制策略仍处于技术空白，给此类全功率变速抽蓄机组的安全运行带来了极大挑战。

技术实现思路

1、为了填补全功率变速抽蓄机组在系统故障情况下，低电压穿越能力控制的技术空白，本发明提供了一种变速抽蓄机组快速频率模式低压穿越控制方法和系统，本发明针对处于发电工况，且采用快速频率控制模式的全功率抽蓄机组，提出了一种转子储能控制、变流器无功补偿、卸荷电阻及功率反调相结合的低压穿越控制策略，为提高全功率变速抽蓄机组的低电压穿越能力以及全功率变速抽蓄机组控制系统设计、优化运行等提供有效的技术支撑。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种变速抽蓄机组快速频率模式低压穿越控制方法，所述控制方法包括：

4、控制全功率变速抽蓄机组工作于快速频率控制模式；

5、当进入低压穿越控制后，退出最优转速控制策略，保持故障前的转速指令进行转速控制；

6、投入卸荷电阻和网侧变流器无功补偿控制策略；

7、投入转子储能控制策略，并检测直流过电压是否超标；

8、如果直流过电压仍高于可耐受值，则投入机组功率反调控制策略；

9、直到电流电压恢复至安全水平后，退出卸荷电阻、转子储能控制策略和机组功率反调控制策略；

10、直到网侧电压恢复至安全水平后，退出网侧变流器无功补偿控制策略。

11、现有技术主要对全功率变速抽蓄机组无扰动运行控制技术进行研究，在系统故障情况下，低电压过程的控制策略仍处于技术空白，这给此类全功率变速抽蓄机组的运行带来了安全隐患；而现有针对双馈式或直驱式风电机组的低压穿越控制技术，不适用全功率变速抽蓄机组的低压穿越控制。而本发明针对工作于发电工况，且采用快速频率控制模式的全功率变速抽蓄机组，提出了一种低压穿越控制方法，具体为：当全功率变速抽蓄机组工作于发电工况，且采用快速频率控制模式，在低压穿越过程中，机组优先采用卸荷电阻及网侧变流器无功补充控制策略，并与转子储能和功率反调控制策略相结合，实现全功率变速抽蓄机组快速频率模式下的低压穿越控制，即机组在故障情况下的控制，保证机组运行的可靠性和稳定性。

12、作为优选实施方式，本发明的快速频率控制模式，即变流器控制机组频率或转速，调速器控制机组功率。

13、作为优选实施方式，本发明的转子储能控制策略具体为：

14、直流电压偏差经过死区和限幅处理后，经pi控制器调节和限幅后输出机组频率或转速调节量，与最优转速指令叠加后形成新的转速调节指令。

15、作为优选实施方式，本发明的机组功率反调控制策略具体为：

16、在调速器功率pid控制器输出端口叠加功率反调指令，所述功率反调指令由附加开度调节指令实现。

17、作为优选实施方式，本发明的机组功率反调控制策略具体包括：

18、在低压穿越控制启动时刻，施加开度上阶跃信号，瞬间增大导叶开度指令；

19、待反调功率达到最大后，缓慢减小导叶开度指令，直至附加开度指令值为0。

20、第二方面，本发明提出了一种变速抽蓄机组快速频率模式低压穿越控制系统，所述控制系统包括：

21、工作模式控制单元，所述工作模式控制单元被配置为执行如下指令：

22、控制全功率变速抽蓄机组工作于快速频率控制模式；

23、检测控制单元，所述检测控制单元被配置为执行如下指令：

24、当检测到进入低压穿越控制后，退出最优转速控制策略，保持故障前的转速指令进行转速控制，并控制投入卸荷电阻、网侧变流器无功补偿控制策略以及转子储能控制策略；当检测到直流电压高于可耐受值，则控制投入功率反调控制策略；

25、以及退出控制单元，所述退出控制单元被配置为执行如下指令：

26、当检测到直流电压恢复至安全水平后，控制退出卸荷电阻、转子储能控制策略和功率反调控制策略；当检测到网侧电压恢复至安全水平后，控制退出网侧变流器无功补偿控制策略。

27、作为优选实施方式，本发明的转子储能控制策略具体为：

28、直流电压偏差经过死区和限幅处理后，经pi控制器调节和限幅后输出机组频率或转速调节量，与最优转速指令叠加后形成新的转速调节指令。

29、作为优选实施方式，本发明的机组功率反调控制策略具体为：

30、在调速器功率pid控制器输出端口叠加功率反调指令，所述功率反调指令由附加开度调节指令实现。

31、第三方面，本发明提出了一种变速抽蓄机组控制系统，所述变速抽蓄机组控制系统采用本发明所述的低压穿越控制系统对工作于发电工况，且采用快速频率控制模式的变速抽蓄机组进行低压穿越控制。

32、第四方面，本发明提出了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明所述方法的步骤。

33、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

34、1、本发明针对处于发电工况，且采用快速频率控制模式的全功率变速抽蓄机组，提出了一种转子储能控制、变流器无功补偿、卸荷电阻及功率反调控制相结合的低压穿越控制措施，采用该控制措施使得全功率变速抽蓄机组快速频率控制模式下的直流过电压得到有效抑制，保障机组运行的平稳性和安全性；

35、2、本发明能够为提高全功率变速抽蓄机组的低压穿越能力以及全功率变速抽蓄机组控制系统设计、优化运行等提供有效且可靠的技术支撑。

技术特征：

1.一种变速抽蓄机组快速频率模式低压穿越控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种变速抽蓄机组快速频率模式低压穿越控制方法，其特征在于，所述快速频率控制模式，即变流器控制机组频率或转速，调速器控制机组功率。

3.根据权利要求1所述的一种变速抽蓄机组快速频率模式低压穿越控制方法，其特征在于，所述转子储能控制策略具体为：

4.根据权利要求1所述的一种变速抽蓄机组快速频率模式低压穿越控制方法，其特征在于，所述机组功率反调控制策略具体为：

5.根据权利要求4所述的一种变速抽蓄机组快速频率模式低压穿越控制方法，其特征在于，所述机组功率反调控制策略具体包括：

6.一种变速抽蓄机组快速频率模式低压穿越控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

7.根据权利要求6所述的一种变速抽蓄机组快速频率模式低压穿越控制系统，其特征在于，所述转子储能控制策略具体为：

8.根据权利要求6所述的一种变速抽蓄机组快速频率模式低压穿越控制系统，其特征在于，所述机组功率反调控制策略具体为：

9.一种变速抽蓄机组控制系统，其特征在于，所述变速抽蓄机组控制系统采用权利要求6-8任一项所述的低压穿越控制系统对工作于发电工况，且采用快速频率控制模式的变速抽蓄机组进行低压穿越控制。

10.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种变速抽蓄机组快速频率模式低压穿越控制方法和系统，本发明针对工作于发电工况，且采用快速频率控制模式的全功率变速抽蓄机组，提出了一种低压穿越控制方法，具体为：当全功率变速抽蓄机组工作于发电工况，且采用快速频率控制模式，在低压穿越过程中，机组优先采用卸荷电阻及网侧变流器无功补充控制策略，并与转子储能和功率反调控制策略相结合，实现全功率变速抽蓄机组快速频率模式下的低压穿越控制，即机组在故障情况下的控制，保证机组运行的可靠性和稳定性。

技术研发人员：史华勃,丁理杰,陈刚,曾雪洋,潘鹏宇,范成围,王曦
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：2024/2/8