【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及抽水蓄能系统的调频领域，具体涉及一种双馈变速抽水蓄能系统的调频方法及计算机装置。
技术介绍
1、目前，国内关于双馈变速抽水蓄能的研究主要集中在机组模型构建，自启动、功率解耦调节、工况转换以及各种故障状态下的运行控制等，缺乏对变速抽水蓄能参与电网一次调频的研究。而大规模新能源接入电网后，将引起电网的惯性降低，系统调频能力不足，危及系统稳定性。
2、目前现有技术一般通过在水泵水轮机的转速调节器中增加功率前馈控制，加快导叶阀门的调节速度，缩短水泵水轮机输出机械力矩的响应时间；或者利用双馈式可变速抽水蓄能机组平抑风电出力波动进而减小系统频率偏差的控制策略。
3、由于常规抽水蓄能机组速度恒定，现有技术存在主要缺点包括不能全范围发电、部分负载时效率降低、抽水工况缺乏频率控制、发电工况下机组响应缓慢以及稳定性差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种双馈变速抽水蓄能系统的调频方法及计算机装置，提高了机组相应速度，有效抑制频率变化率以及减小频率极值，缩短到达稳态时间，增强了双馈变速抽水蓄能系统的稳定性。
2、本专利技术采取如下技术方案实现上述目的，一方面，本专利技术提供一种双馈变速抽水蓄能系统的调频方法，用于对双馈变速抽水蓄能系统进行调频分析，所述双馈变速抽水蓄能系统包括可逆水泵水轮机与双馈感应电机，可逆水泵水轮机通过转轴与双馈感应电机的转子连接，进行机械功率与电磁功率转换，双馈变速抽水蓄能系统的机组在发电工况和抽水工
3、将双馈感应电机模型化，得到双馈感应电机的数学模型；
4、将可逆水泵水轮机模型化，得到可逆水泵水轮机的数学模型；
5、获取双馈变速抽水蓄能系统机组的最优转速，将最优转速作为机组转速参考指令；
6、在发电工况下将频率的偏差整定为有功功率的附加指令，结合最优转速得出的相应转速参考指令，机组根据参考转速指令调节机械导叶开度，通过控制水轮机输出功率进而调整变速抽水蓄能装置进行有功输出；在抽水工况下将频率的偏差整定为有功功率的附加指令，通过转子侧转换器控制跟随参考功率。
7、进一步的是，将双馈感应电机模型化，得到双馈感应电机的数学模型具体包括：
8、将双馈感应电机转子电压方程转化到dq轴上进行表示，方式如下：
9、
10、下标d和q分别表示d轴和q轴分量，下标r和s分别表示转子和定子分量，v表示电压、i表示电流、r表示电阻、l表示电感，ωs为同步角速度，ωr为转子角速度，ωsl为同步角速度与转子角速度之间的滑差；
11、定、转子的磁链方程为：
12、
13、式中，定、转子电感表示为：
14、lls,llr为定子绕组和转子绕组漏感，lm为定子绕组与转子绕组之间的互感；
15、转子的机械运动方程为：
16、
17、式中，j为转子转动惯量，te、tl分别为电磁转矩和机械转矩，np为电机的极对数
18、进一步的是，将双馈感应电机模型化，得到双馈感应电机的数学模型具体还包括：
19、基于定子磁链定向时，令旋转坐标系的d轴定子磁链保持一致，则q轴分量为0，定子磁链方程转化为：
20、
21、将定子磁链方程转化后的方程代入双馈感应电机转子电压方程转化到dq轴上的公式以及转子的机械运动方程，则得到：
22、
23、则双馈感应电机转子电压方程转化为：
24、
25、式中，im为通用励磁电流，σ为漏磁系数；
26、当定子磁链的幅值和角速度保持恒定时，电磁转矩仅与转子电流q轴分量有关，而定子侧发出有功功率与电磁转矩和转子角速度乘积成正比，转子电流的q轴分量作为有功电流，则在对有功电流进行控制时，分别选择电磁转矩、有功功率或转速为控制目标。
27、进一步的是，将可逆水泵水轮机模型化，得到可逆水泵水轮机的数学模型具体包括：
28、发电工况下水泵水轮机包括转速调速器、导叶开度调节器、引水系统以及水轮机模型，引水系统压力管道假设为一个刚性管道；
29、发电工况下水泵水轮机的导叶阀门是速度和水头的函数，如下式所示：
30、
31、式中，gt为导叶开度；h为水头；q为引水管道中的水流量；fp为水头损失系数；tw为水流惯性时间常数；at为比例系数；qnl为空载流量；d为水轮机阻尼系数；δω为机组转速变化量；
32、在水泵模型中，工作时将导叶阀门完全打开以防止由于节流效应而造成的任何能量损失，水流速度q是水头h和机组转速n的函数，与导叶开度无关，则水泵模型中水头和水流速度之间的关系为：h＝a-bqi.75，，a、b为拟合系数；
33、水头、水流速度、机组工作效率之间的数学方程依据关联原则得出，方程如下：
34、其中q0，h0，和n0分别为水泵水轮机在额定功率下工作时所对应额定水流速度、额定水头和同步转速；
35、将水头、水流速度、机组工作效率之间的数学方程代入水泵模型中水头和水流速度之间的关系式，则水泵模型中水头和水流速度之间的关系转换为：
36、
37、进一步的是，获取双馈变速抽水蓄能系统机组的最优转速，将最优转速作为机组转速参考指令具体包括：
38、选择转速作为机组的控制目标，并通过调节导叶开度控制水泵水轮机输出机械力矩，进而控制机组输出的有功功率，水泵水轮机的出力曲线为：
39、式中，d1为水泵水轮机的转轮直径；pt为双馈变速抽水蓄能机组的发电功率；
40、水泵水轮机的最高出力曲线为：p1＝f1(q1)＝9.81q1ηmax，q1为单位流量，ηmax为水泵水轮机最高效率；
41、依据水泵水轮机运行特性表查找单位流量对应的水泵水轮机效率，根据效率峰顶曲线计算最优转速，则最优转速为：效率峰顶曲线为：
42、另一方面，本专利技术提供一种计算机装置，包括存储器，所述存储器存储有程序指令，所述程序指令运行时，执行上述所述的双馈变速抽水蓄能系统的调频方法。
43、本专利技术的有益效果为：
44、本专利技术构建了双馈感应电机的数学模型与可逆水泵水轮机的数学模型，获取了双馈变速抽水蓄能系统机组的最优转速，将最优转速作为机组转速参考指令；在发电工况下将频率的偏差整定为有功功率的附加指令，结合最优转速得出的相应转速参考指令，机组根据参考转速指令调节机械导叶开度，通过控制水轮机输出功率进而调整变速抽水蓄能装置进行有功输出；在抽水工况下将频率的偏差整定为有功功率的附加指令，通过转子侧转换器控制跟随参考功率。通过该方式提高了机组相应速度，有效抑制频率变化率以及减小频率极值，缩短到达稳态时间，增强了双馈变速抽水蓄能系统的稳定性。
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1.一种双馈变速抽水蓄能系统的调频方法，用于对双馈变速抽水蓄能系统进行调频分析，所述双馈变速抽水蓄能系统包括可逆水泵水轮机与双馈感应电机，可逆水泵水轮机通过转轴与双馈感应电机的转子连接，进行机械功率与电磁功率转换，双馈变速抽水蓄能系统的机组在发电工况和抽水工况下分别向电网输入和吸收功率，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的双馈变速抽水蓄能系统的调频方法，其特征在于，将双馈感应电机模型化，得到双馈感应电机的数学模型具体包括：
3.根据权利要求2所述的双馈变速抽水蓄能系统的调频方法，其特征在于，将双馈感应电机模型化，得到双馈感应电机的数学模型具体还包括：
4.根据权利要求3所述的双馈变速抽水蓄能系统的调频方法，其特征在于，将可逆水泵水轮机模型化，得到可逆水泵水轮机的数学模型具体包括：
5.根据权利要求4所述的双馈变速抽水蓄能系统的调频方法，其特征在于，获取双馈变速抽水蓄能系统机组的最优转速，将最优转速作为机组转速参考指令具体包括：
6.一种计算机装置，包括存储器，所述存储器存储有程序指令，其特征在于，所述程序
...【技术特征摘要】
1.一种双馈变速抽水蓄能系统的调频方法，用于对双馈变速抽水蓄能系统进行调频分析，所述双馈变速抽水蓄能系统包括可逆水泵水轮机与双馈感应电机，可逆水泵水轮机通过转轴与双馈感应电机的转子连接，进行机械功率与电磁功率转换，双馈变速抽水蓄能系统的机组在发电工况和抽水工况下分别向电网输入和吸收功率，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的双馈变速抽水蓄能系统的调频方法，其特征在于，将双馈感应电机模型化，得到双馈感应电机的数学模型具体包括：
3.根据权利要求2所述的双馈变速抽水蓄能系统的调频方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂兴，郭小龙，亢朋朋，孙谊媊，常喜强，李渝，宋朋飞，王衡，翟文辉，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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