基于PLC的抽水蓄能双调整调速器

抽水蓄能机组工况多,转换复杂、频繁,其控制更加复杂.基于可编程控制器(PLC)的抽水蓄能双调整调速器,以PLC为调速器电气部分的核心单元,用步进电机作为电-液转换部件,与液压放大部分一起构成调速系统.该系统具有导叶、轮叶双重调节功能,控制策略采用变参数PID控制,在水轮机调节和水泵控制两方面都具有良好的调节品质,安全可靠,维护工作量小.     

抽水蓄能机组空载工况分数阶PID调节控制

抽水蓄能机组运行在低水头空载工况易进入"S"特性区域,进而引起机组频率大范围波动和运行不稳定。针对传统比例—积分—微分(PID)控制在低水头空载工况下不能较好地调节抽水蓄能机组频率波动的不足,基于全特性曲线对数曲线投影变换的水泵水轮机数学模型,提出了适用于抽水蓄能机组低水头空载工况运行的分数阶PID(FOPID)调节系统模型,并运用粒子群优化算法优化FOPID控制参数,重点讨论了FOPID控制在低水头空载开机和空载频率扰动时的应用。仿真分析表明:相较于传统PID控制,FOPID控制使得低水头空载运行时机组频率和导叶开度的过渡过程有了明显的改进,提高了抽水蓄能机组调节系统的速动性与稳定性。     

基于可变速抽水蓄能技术提升区域电网新能源消纳水平的研究

可变速抽蓄机组相较于传统恒速运行抽蓄机组在抽水工况下的有功调节、无功补偿方面有明显优势，能够更好地匹配新能源出力波动并进行消纳。基于可变速抽水蓄能技术对比总结了交流励磁、全功率变频2种技术路线的系统配置、工作机理和技术特点，以某省级电网9大地区为节点搭建简化网架模型进行8 760 h时序生产模拟仿真，结果表明可变速抽水蓄能技术可提高区域电网新能源消纳水平、减少火电调峰，对未来变速抽蓄项目在电网应用的技术经济效益评估提供了参考。     

抽水蓄能机组孤网运行稳定特性分析

由于抽水蓄能机组抽水调相转为抽水工况,后加负荷速度不可控,启停过程中负荷跃变剧烈,孤网期间容易影响电网频率稳定.为着力解决长期以来困扰海南电网"大机小网"下的频率稳定问题以及排查可能存在的安全稳定威胁,文章依据抽水蓄能机组同步机、水轮机及其调速器的数学模型,构建了水轮机调速器环节与同步机转子运动环节的动态反馈线性化模型.通过BPA仿真计算,研究了水轮机调速器动态对抽水蓄能机组的频率稳定性的影响.通过计算海南电网频率稳定性与机组功角稳定性,确定了抽水蓄能机组单机最大容量.该研究为未来海南电网稳定运行、抽水蓄能机组孤网运行提供了可靠的借鉴.     

基于调速器通信的抽水蓄能机组仿真测试系统的设计与实现

建立了抽水蓄能机组的实时仿真模型,通过调速器电气调节器通信与调速器组成混合仿真系统。其中采用影响因子可变智能仿真方法,能更准确地仿真不同工况下抽水蓄能机组的特性。该测试系统参数调整灵活、与调速器连接方便,可作为应用于抽水蓄能机组或一般机组的水轮机调速器的开发设计及实时测试仿真试验平台。     

双馈变速抽水蓄能全工况转换过程建模与仿真

双馈变速抽水蓄能机组具有运行范围宽、功率调节速度快并能兼顾发电、抽水工况最优效率的优点,同时也赋予了其运行工况多、工况转换频繁的特点。然而,现有双馈变速抽蓄的仿真建模仅以单一发电或抽水工况为主,并未充分体现变速抽蓄工况转换的特性和优势。因此,文章建立了可在发电与抽水工况间转换的双馈变速抽水蓄能机组机电暂态模型。该模型不仅可以在稳态运行时实现有功无功解耦控制和最佳导叶开度及最优转速的跟踪,还可以平滑地实现发电工况和抽水工况下的转换过渡过程。基于Matlab/Simulink建立了双馈变速抽水蓄能机电暂态模型,以停机、发电、抽水等工况间转换等场景为例,仿真验证了所建模型的有效性和正确性。     

柔性直流输电系统的变速抽水蓄能机组直流电压辅助控制策略

柔性直流输电是新能源并网消纳的主要输电形式。由于新能源出力波动性会导致柔性直流输电系统的直流电压波动,影响其安全稳定运行。为了有效抑制柔性直流输电系统中直流电压波动,提出变速抽水蓄能机组直流电压辅助控制策略。首先建立了变速抽水蓄能机组、四端柔性直流电网、风电场及光伏电站的仿真模型。其次,以直流电压偏差乘以相应系数作为变速抽水蓄能机组有功功率参考值微增量,且通过低通滤波器滤去直流电压稳态分量对直流电压辅助控制的影响,提出基于直流电压辅助控制的变速抽水蓄能机组有功功率控制策略。最后,以变速抽水蓄能机组电动和发电工况为例,对变速抽水蓄能机组抑制柔性直流输电系统直流电压波动能力进行仿真,并与传统直接功率控制策略进行对比分析。仿真结果表明新能源出力波动引起的直流电压波动频率集中在10 Hz以下,且所提变速抽水蓄能机组控制策略可以有效抑制柔性直流系统直流电压波动。     

分布式光伏-抽蓄系统联合优化运行策略

在分布式光伏大规模接入电力系统的背景下,为利用分布式抽水蓄能电站可与其他能源出力互补的特性,使光伏-抽水蓄能联合系统出力最大程度满足调度要求的同时减少弃光电量,建立了分布式光伏和更加符合实际运行状态的分布式抽水蓄能机组的出力模型.在此基础上建立光伏与抽蓄的联合调度模型,采用确定性转化的方法求解目标函数中含有随机变量预测误差的调度模型,并引入欧氏距离作为对于调度曲线匹配程度的度量;最后,算例仿真结果表明在所提策略在抽水蓄能配合下分布式光伏出力更好地满足调度需求,促进系统对分布式光伏发电的消纳。     

抽水蓄能机组分数阶PID控制及参数优化研究

由于抽水蓄能机组水泵水轮机调节系统结构复杂,工况类型多且转换频繁,容易受水泵水轮机全特性曲线反"S"特性的影响,因此其运行稳定问题比一般机组更加严峻,严重时甚至会影响到电网的供电质量和安全稳定。本文针对传统PID控制在抽水蓄能机组应用中的不足,提出了抽水蓄能机组的分数阶PID(FOPID)控制及其参数优化方法。为提高FOPID控制参数优化效果,提出了一种模糊引力搜索算法(FGSA),该算法在迭代搜索过程中,对引力衰减指数进行动态的模糊推理,使之随搜索代数的改变不断自适应调整,从而通过控制引力常数的大小实现对算法局部和全局搜索进行动态调整,提高算法优化能力。以我国某抽水蓄能电站机组为研究对象建立其调节系统仿真模型,运用不同优化方法和控制规律的组合控制策略进行控制,对比试验结果表明,本文提出的FGSA-FOPID控制策略能有效改善抽水蓄能机组水泵水轮机调节系统在空载工况下频率扰动时的动态性能。     

全功率变速抽水蓄能机组控制策略与调节特性

全功率变速抽水蓄能机组协调控制中通常采用变流器控制机组功率、调速器控制机组频率(转速)的快速功率控制,其忽视了对机组频率安全与效率的影响,且控制模式单一。分析了机组多控制模式振荡特性和功频响应特性,提出了机组发电工况快速频率控制与快速功率控制相结合的协调控制策略,以及水泵工况定导叶开度变转速控制策略。设计了常规试验与性能优化试验结合的变速工况调试方法并应用于我国第一台全功率变速抽水蓄能机组启动调试中,验证了控制策略和调试方法的有效性。现场测试结果表明,调速器和变流器控制不协调易引发机组振荡,采取所提协调策略后机组安全高效运行,且具备百毫秒级的有功、无功快速调节能力。     

光伏功率扰动下的水电机组海鸥优化模糊PID控制研究

光伏发电机组输出功率的随机性和波动性影响着供电系统的安全稳定运行。为了提高水光供电系统的频率稳定能力,根据水轮机调速系统的数学模型,结合海鸥算法的寻优能力和模糊控制的推理能力,提出基于海鸥优化模糊PID（SOAFPID）控制的水电机组控制策略,使其能够快速调节光伏和负荷波动引起的系统频率偏差。通过搭建Simulink仿真模型,分析其在不同扰动工况下的频率稳定能力。仿真结果表明：与传统PID控制方法相比,采用SOAFPID控制的水电机组在光伏和负荷功率扰动下具有更小的超调量和更快的稳定速度,在水光供电系统中表现出了优越的动态调节性能。     

双模糊控制法在光伏并网发电系统MPPT中的应用

提出一种在光伏并网发电系统中进行最大功率点跟踪(MPPT)的双模糊控制法,将非对称模糊MPPT与模糊PID相结合,在设定参考电压环节使用模糊控制代替诸如扰动观察法等传统方法,在消除实际电压与参考电压偏差这一环节用模糊PID替换普通的PID控制。此外,还提出了4个反映MPPT性能的指标:环境缓慢变化时的MPPT时间、光伏阵列发出的能量大小、稳态时的功率波动大小和环境剧烈变化时光伏阵列发出的能量大小。设计了4个算例,在MATLAB/Simulink环境下对5种控制方法分别进行了仿真分析。通过对比各方法的性能指标和相应的输出功率波形图,验证了所提出的双模糊控制法是一种比传统方法更优的MPPT控制方法。     

一种基于PSS和模糊PID控制的运行工况波动下柴油发电机调速系统研究

核电厂柴油发电机需要具备起动速度快、有功功率大、供电时间长、可靠性高、带载性能好等特点,而机组的调速系统作为机组的核心控制部件,对机组的稳定可靠运行起着至关重要的作用。为解决柴油发电机在外电网运行状况波动时传统调速控制方法引起的低频振荡等问题,提出了一种基于电力系统稳定器（PSS）和模糊PID控制的柴油发电机调速方法。基于MATLAB Simulink仿真软件搭建柴油发电机调速系统模型,将实际工程运行数据与基于PSS和PID的转速控制方法进行仿真对比。结果表明该方法具有较高的适应性和鲁棒性,不仅提高了柴油机转速的控制精度,还加强了端电压与功率的稳定。     

基于模糊控制的电池储能系统辅助AGC调频方法

针对AGC控制中火电机组响应时滞长、机组爬坡速率低的问题,提出了一种基于模糊控制策略的电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)辅助AGC调频方法。该方法以区域控制偏差(Area Control Error,ACE)及其变化率作为模糊控制器的输入量,BESS的参考功率变化量作为输出量,根据系统的运行状态调节BESS输出功率,辅助火电机组改善电网的动态调频性能。基于Matlab/Simulink平台的仿真结果表明,BESS能够迅速响应负荷扰动,减小了系统频率偏差和联络线功率偏差,降低了系统的超调作用,有助于提高电网AGC调频能力和增强系统的稳定性。     

泵房恒压模糊自整定PID控制系统仿真

针对泵房恒压供水的复杂大滞后系统,传统PID控制难以保证任何工况下始终具有较好的控制性能和快速响应。提出泵机组恒压调速控制系统采用模糊自整定PID控制策略,从而实现PID参数实时整定,并设计出一种模糊自整定PID控制器。根据一个实际泵房恒压参数模型在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,仿真结果表明模糊自整定PID的控制器比传统PID具有输出响应快、调节时间短、无超调、稳态精度高、对参数具有较强的鲁棒性等优点,能够很好地解决泵房复杂大滞后系统问题。     

计及电网频率稳定的抽水蓄能电站控制策略研究

针对抽水蓄能电站参与系统频率调节问题,分别研究了定速与变速抽水蓄能电站对区域电网频率稳定的调节作用。对于定速抽水蓄能电站,分析了不同网架结构下定速抽水蓄能电站基于负荷频率调节效应的频率恢复结果;对于变速抽水蓄能电站,建立PSCAD平台下可变速抽水蓄能电站机组的数学模型,基于ω-f曲线自适应整定比例-积分-微分（PID）控制器环节参数,实时控制抽水蓄能机组电机转速调节系统频率。仿真分析表明,定速与变速抽水蓄能电站均能有效实现电力系统能量存储与时序转移,调节供需失衡进而保障系统频率稳定。     

模糊RBF自整定PID控制器在过热汽温控制中应用

过热汽温控制是电厂锅炉控制系统的一个重要环节。针对电厂过热汽温对象具有较大的惯性、时滞、非线性和动态特性随运行工况变化的特点,提出一种模糊径向基函数(RBF)神经网络的自整定PID控制器应用于过热汽温控制中,它结合了传统PID及神经网络和模糊控制的优点,可在线调整得到一组最优的PID控制参数。介绍了所提控制器在超临界机组过热汽温控制中的应用。对负荷为100%、88%、62%、44%的仿真结果表明,所提控制器能获得满意结果,优于PID控制器。     

模糊前馈与模糊PID结合的风力发电机组变桨距控制

大型变桨距风电机组在额定风速以上通常采用PID控制器调节机组桨距角以达到功率恒定的目的,但由于从额定风速到切出风速之间的风速变化范围很大,一组固定的PID参数难以在不同风速下均有好的控制效果。该文在分析PID变桨距控制器缺点的基础上,提出模糊前馈与模糊PID结合的新型变桨距控制方法。模糊PID控制器能够保证在不同风速下均有较好的控制结果,而模糊前馈控制器则能够根据风电机组的桨叶气动特性,在额定风速以上的不同风速段,根据风速给出不同的适当的前馈桨距角,实现动态前馈补偿,提高控制系统的响应速度。对一个300kW的变桨距风电机组的仿真表明,该方法在额定风速以上的不同风速段都能够有效地减小系统的超调量,缩短调节时间,具有较为满意的控制效果。     

基于模糊PID的离网型风力发电系统功率控制

对离网型风力发电系统的结构特性进行了分析,提出不测量风速及不使用机械传感器,利用模糊PID控制器实现系统在不同工作模式下的功率控制.在额定风速以下,采用最佳功率给定法进行最大功率追踪和负载跟踪控制;在额定风速以上,利用耗能负载卸荷和机械折尾翼限速相互结合,限制系统功率输出.仿真结果表明,该方法能够实现离网型风力发电系统在工作风速范围内的最佳功率输出.