仿真狀態量最優控制電力系統穩定器的製作方法

2023-10-21 01:11:37 1

專利名稱:仿真狀態量最優控制電力系統穩定器的製作方法
本發明是用於抑制電力系統出現的低頻振蕩的自動裝置。
在電力系統的發電機上廣泛採用快速的勵磁系統和調節器，用以改善運行質量和增大遠距離輸送電功率的能力。但是自可控矽勵磁系統及其它的快速勵磁控制系統採用以來，電力系統的發電機的輸送功率上升到功率角為60度左右時，就會出現影響整個電力系統的低頻振蕩現象。從而成為電力系統要解決的一個技術課題。
現有技術中為克服低頻振蕩的現象，主要採用電力系統穩定器(P.S.S)和勵磁最優控制等兩種措施。這兩種措施的共同之處是，僅依靠測量電壓偏差和維持電壓是不能實現理想的控制效果，難以解決電力系統的低頻抑蕩，因此它必須還要測量電壓偏差以外的反映穩定狀態的量，作為電壓偏差以外的附加反饋調節量。一般來說，用電力系統穩定器的效果不夠理想;用最優控制則過於複雜而不太現實，並且都有實現困難和失真等問題及測量裝置複雜、笨重，整個控制系統的運行可靠性較低。
關於抑制電力系統振蕩的措施，國外也有大量的文獻、著作談及，例如 蘇聯專利No.546057;No.410514;No.468333;No.449419;No.546057;No.658653等，但都未提及本發明所提出的類似方案。
鑑於現有技術中抑制電力系統低頻振蕩所採用的措施在原理或實現方法上所存在的不足。本發明提出一種簡單、可靠的電路，實現接近於理論要求的最優控制，抑制低頻振蕩，使發電機的出力增加到接近外功率極限而仍保持穩定。
本發明的特點在於不用複雜的附加反饋量直接測量的手段以解決電力系統的低頻振蕩問題，僅利用現成的電壓偏差量，實現可變增益的全狀態最優控制。實現最優控制所需的全部狀態量是來源於一個以電壓偏差△V為輸入量的模擬電路，其輸出即為所需的各個狀態量的仿真形式。本發明提出的模擬電路，可在原勵磁控制系統中的放大環節處併入後即可抑制電力系統低頻振蕩。
以下結合附圖和兩個實施例，說明本發明所說的仿真狀態量的模擬電路的構成型式圖1為一型仿真狀態量穩定器模擬電路;
圖2為二型仿真狀態量穩定器模擬電路;
圖3為仿真狀態穩定器模擬電路在原勵磁裝置中的聯結方式舉例。
一型的仿真狀態量穩定器的構成型式為將電壓偏差ΔV在電阻(1)上輸入，經過電阻(1)、(2)、(4)和運算放大器(3)構成的反相器，再經由電阻(7)，電容(5)、(6)和運算放大器(8)構成Δω實現環節在運算放大器(8)的輸出端(25)得到角頻率偏差Δω，角頻率偏差Δω再分別經過電阻(9)，電容(12)和電位器(17)構成的包含微分電路的電路，得到功率偏差ΔP，電位器(17)用於功率偏差ΔP的係數Kp的調整;經過電阻(10)和電位器(18)構成的分壓電路，得到角頻率偏差Δω的調整量，電位器(18)用於角頻率偏差Δω的係數Kω的調整;經過電阻(11)、(13)、(16)，電容(14)，運算放大器(15)和電位器(19)構成的包含積分電路的電路，得到功角偏差Δδ，電位器(19)用於功角偏差Δδ的係數Kδ的調整，然後將所得到的角頻率偏差Δω、功率偏差ΔP、功率偏差Δδ經電阻(20)、(21)、(22)、(23)和運算放大器(24)構成的總加器，將上述電位器(17)、(18)、(19)按最優控制理論計算方法整定後，即可在輸出端(26)處獲得仿真狀態量的輸出。
二型的仿真狀態量穩定器的構成型式為將電壓偏差ΔV在電阻(27)上輸入，經過電阻(27)、(28)、(30)和運算放大器(29)構成的反相器，再經由電阻(32)，電容(31)，運算放大器(33)，以及電阻(34)、(41)、(44)、(46)，電容(39)運算放大器(40)、(45)構成的積分器和反相器，在電阻(46)上取得反饋信號經導線(54)反饋到運算放大器(33)的輸入端，最後在運算放大器(33)的輸出端(53)獲得角頻率偏差Δω，角頻率偏差Δω再分別經過電阻(36)，電容(50)和電位器(38)構成的包含微分電路的電路，得到功率偏差ΔP，電位器(38)用於功率偏差ΔP的係數Kp的調整;經過電阻(35)和電位器(37)構成的分壓電路，得到角頻率偏差Δω的調整量，電位器(37)用於角頻率偏差Δω的係數Kω的調整;經過電阻(34)、(42)，電容(39)，運算放大器(40)和電位器(43)構成的包含積分電路的電路，得到功角偏差Δδ，電位器(43)用於功角偏差Δδ的係數Kδ的調整，然後將所得到的角頻率偏差Δω、功率偏差ΔP、功角偏差Δδ經過電阻(47)、(48)、(49)、(51)和運算放大器(52)構成的總加器，將上述電位器(37)、(38)、(43)按最優控制理論計算方法整定後，即可在輸出端(55)處獲得仿真狀態量的輸出。
在原勵磁控制系統中的各個放大環節處，均可將上述的一型或二型仿真狀態量穩定器模擬電路串入，如圖3所示，即可達到抑制電力系統低頻振蕩的目的。
值得提出的是，從本發明提出的兩個實施例中可見，只要使該電路能夠實現將電壓偏差Δν轉變成角頻率偏差Δω，然後將角頻率偏差Δω再轉變成功角偏差Δδ和功率偏差ΔP，三者進行總加後得所需的輸出量的電路均可能實現其抑制振蕩的目的。
在電力系統的原快速勵磁控制電路中接入本發明提出的裝置，可取代現有技術中所採用的電力系統穩定器或最優控制器。原電路的整定可保持不變，Δν增益的影響可在附件整定中計及。利用本發明後，可以省去一整套功率檢測、角頻率檢測、功角檢測及其形成偏差量的反饋裝置，因此，消除了由測量帶來的附加延時失真和偏差量相減過程的失真問題。本發明可以使對遠距離輸送功率的發電廠出力能力增加近一倍左右，與現有技術相比具有調整方便，適應能力強和體積小、成本低、安裝簡單、可靠性高等優點。
權利要求
1.一種由電子線路構成的安裝在快速勵磁控制電路中的電力系統穩定器，其特徵在於，所說的電力系統穩定器的電子線路的構成，是將輸入信號的電壓偏差△υ通過實現角頻率偏差△ω的電路環節，將電壓偏差△υ轉變成角頻率偏差△ω，然後將角頻率偏差△ω分別通過包含微分電路的電路、分壓電路和包含積分電路的電路轉變成功率偏差△p、角頻率偏差△ω、功角偏差△δ，最後將所得到的三種偏差△p、△ω、△δ經總加器後得到輸出信號。
2.利用權利要求
1所說的電力系統穩定器，其特徵在於，所說的電力系統穩定器的電子線路，可併入在勵磁控制系統中的各個放大環節處。
專利摘要
仿真狀態量最優控制電力系統穩定器為抑制電力系統低頻振蕩的自動裝置。由一個併入在原勵磁調節器中的電子線路構成，該線路可將輸入的電壓偏差Δν轉變為角頻率偏差Δω、功率偏差ΔP、功角偏差Δδ的仿真狀態量，按最優控制原理總加輸出。採用本發明所述的裝置能使遠距離輸送功率的發電廠出力能力增加近一倍左右，可以取消一整套檢測及反饋裝置，避免測量時帶來的失真，與目前的現有技術比較有體積小、成本低、安裝簡單、可靠性高等優點。
文檔編號H02P9/10GK85103037SQ85103037
公開日1985年12月20日 申請日期1985年4月18日
發明者任元, 陳賢治, 俸遠禧, 李國久, 黃大可, 張永立, 孫全忠 申請人:華中工學院, 葛洲壩水利發電廠導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan