一種發電機進相運行控制器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力系統運行和控制技術領域，具體涉及一種發電機進相運行控制器。
【背景技術】
[0002]隨著超高電壓、大容量、遠距離輸送的現代化電網的建設和發展，高壓架空線路和電纜線路大量增加，線間和線對地的電容也相應增大，從而引起系統電容電流及容性無功功率的增長。在系統負荷處于低谷時，尤其是在節假日、午夜時間，線路產生無功功率過剩。當充電無功功率大于無功負荷時，負荷側的電壓就偏高，從而使得電力系統中某些樞紐點的電壓偏高，以至接近或超過系統運行電壓的上限值。這將會使輸變電及用電設備的絕緣承受過電壓，壽命大大縮短，嚴重地影響著送變電設備和用戶設備的安全運行。
[0003]同步發電機與常規無功補償設備相比，具有調壓平滑、不需要額外增加設備投資、雙向補償無功等獨特優勢。從經濟運行的角度考慮，利用發電機進相運行是一項靈活可行的電壓調節手段，在現階段仍有著其他方式不能比擬的優越性。只要改變發電機勵磁運行工況，使發電機在發出有功功率的同時，吸收系統剩余的無功功率，即可達到平衡系統無功功率和調整系統電壓的目的，社會效益和經濟效益十分顯著。
[0004]《電力系統電壓和無功技術導則》規定:“對已投入運行的發電機，應有計劃地按系列進行典型的吸收無功電力能力試驗，根據試驗結果予以應用”。按照國網公司的要求，網省公司已經組織相關人力物力，進行了大量機組進相運行試驗工作。
[0005]隨著機組由滯相運行狀態轉為進相，發電機定子端部溫度、功角靜態穩定、廠用電電壓等都會發生變化，這些因素通常會成為進相容量的限制條件，影響發電機進相運行的安全穩定性。因而需要在進相運行中實施有效的監控措施，以確保發電機進相運行時的安全運行。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在于提供一種發電機進相運行控制器，以便于運行人員有效控制發電機的進相運行。
[0007]本實用新型為實現上述目的，采用如下技術方案:
[0008]一種發電機進相運行控制器，該控制器系統包括限幅濾波模塊、無功參考設定模塊、第一加法器、分數階比例積分模塊、第二加法器、發電機勵磁系統、進相運行的發電機。
[0009]其中，限幅濾波模塊的輸出端與第一加法器的第一輸入端連接，無功參考設定模塊與第一加法器的第二輸入端連接，第一加法器的輸出端與分數階比例積分模塊的輸入端連接，分數階比例積分模塊的輸出端與第二加法器的第一輸入端連接，進相運行的發電機第一輸出端與第二加法器第二輸入端連接，第二加法器的輸出端與發電機勵磁系統的輸入端連接，發電機勵磁系統的輸出端與進相運行的發電機輸入端連接，進相運行的發電機第二輸出端與限幅濾波模塊的輸入端連接；
[0010]從進相運行的發電機輸出的無功功率經過限幅濾波模塊消除噪音后經過第一加法器得到無功功率偏差，無功功率偏差進入分數階比例積分模塊得到消除誤差的無功功率偏差，然后與進相運行的發電機機端反饋電壓經過第二加法器得到發電機勵磁系統的參考輸入電壓。
[0011]所述限幅濾波模塊包括限幅器、量測濾波器和反相器，從進相運行的發電機機端輸出的無功功率經過限幅器、量測濾波器消除噪音后進入反相器取反得到負值的低通無功功率進入第一加法器的第一輸入端。
[0012]所述分數階比例積分模塊包括比例環節比較器和分數階積分環節比較器。
[0013]利用本實用新型與已有的發電機監測系統相配合，可實現對發電機進相運行的有效控制，本實用新型基于分數階控制器實現比例環節和積分環節的比較，提高了系統模型的精確性和控制精度，在實際應用中具有以下特點:安全可靠、相對精度較高、實際應用方便。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型所述一種發電機進相運行控制器示意圖。
[0015]圖2為本實用新型所述按分數階控制器內部結構示意圖。
[0016]圖3為本實用新型中測量濾波模塊的結構圖。
[0017]圖4為本實用新型中分數階放大積分模塊的結構圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本實用新型。
[0019]圖1為本實用新型所述一種發電機進相運行控制器示意圖，該控制器系統包括限幅濾波模塊、無功參考設定模塊、第一加法器、分數階比例積分模塊、第二加法器、發電機勵磁系統、進相運行的發電機。
[0020]其中，限幅濾波模塊的輸出端與第一加法器的第一輸入端連接，無功參考設定模塊與第一加法器的第二輸入端連接，第一加法器的輸出端與分數階比例積分模塊的輸入端連接，分數階比例積分模塊的輸出端與第二加法器的第一輸入端連接，進相運行的發電機第一輸出端與第二加法器第二輸入端連接，第二加法器的輸出端與發電機勵磁系統的輸入端連接，發電機勵磁系統的輸出端與進相運行的發電機輸入端連接，進相運行的發電機第二輸出端與限幅濾波模塊的輸入端連接；
[0021]從進相運行的發電機輸出的無功功率經過限幅濾波模塊消除噪音后經過第一加法器得到無功功率偏差，無功功率偏差進入分數階比例積分模塊得到消除誤差的無功功率偏差，然后與進相運行的發電機機端反饋電壓經過第二加法器得到發電機勵磁系統的參考輸入電壓。
[0022]所述限幅濾波模塊包括限幅器、量測濾波器和反相器，從進相運行的發電機機端輸出的無功功率經過限幅器、量測濾波器消除噪音后進入反相器取反得到負值的低通無功功率進入第一加法器的第一輸入端。
[0023]所述分數階比例積分模塊包括比例環節比較器和分數階積分環節比較器，其中分數階積分環節比較器采用分數階？1入控制加以實現。
[0024]本實用新型把分數階PIλ引入到發電機進相運行控制中，通過選擇適當的參數，可以獲得理想的控制效果。
[0025]圖2為本實用新型所述按分數階微積分階次表示的控制器內部結構示意圖。與整數階PID控制器類似，分數階PIλ控制器的傳遞函數為:
[0026]G(S) = Κρ+Κρ_λ 0< λ彡I (I)其中，Kp為比例增益，K i為積分系數，λ為積分階次。
[0027]由式⑴可知:當λ = 0，G(s) = Kp為整數階P控制器；當λ = l，G(s) = Kp+KjS-1為整數階PI控制器；
[0028]分數階ΡΙλ控制器比傳統整數階PID控制器多出了 I個任意實數的變量λ。假設O < λ < 1，則控制器的階次λ可以在O到I的范圍內任意取值，使得控制器的調節范圍更廣，適應性和精度更好。
[0029]圖3為本實用新型中測量濾波器示意圖。VCC、VSS為電源；GND為接地端；S為電平移動端；IN為濾波輸入端；OUT為濾波輸出端；VCC+為電源正輸入端；VCC-為電源負輸入端；CLKR為時鐘電阻接線端；R為時鐘電阻；C1為濾波電容。圖3中選用了四階開關電容低通濾波器芯片TLC04。時鐘電阻R、濾波電容Cl，其中，時鐘電阻R的取值為4.7kQ ;濾波電容Cl的取值為0.01 yF，發電機輸出的無功功率經由圖1所示的濾波器處理，濾除高頻，保留低頻信號。
[0030]無功參考設定模塊用于輸出發電機無功參考值。
[0031]分數階比例積分模塊如圖4所示，包括:比例環節比較器和分數階積分環節比較器。圖4中Al為比例環節比較器；A2為分數階積分環節比較器；Ui為輸入端；Uol和Uo2為輸出端；Rl、R2、R3為電阻值固定的電阻；RP1和RP2為阻值可變的電阻，C2為分數階積分電容，比例環節起到放大作用，分數階積分環節能減小系統誤差，提高系統控制精度。Rl的電阻值為1k Ω，R2的電阻值為5k Ω，R3的電阻值為10k Ω ；C2的電容值為220 μ F，RPl和RP2為可變電阻，阻值分別為201?Ω、2ΜΩ。
[0032]限幅濾波模塊能將發電機輸出無功中的高頻噪聲信號濾掉；無功參考設定模塊能根據需要隨時調整發電機進相深度的大小，調節靈活；分數階放大積分模塊可以消除系統誤差，提高系統控制精度；發電機與勵磁系統、加法器構成反饋調節系統有效控制了發電機進相深度的恒定。
【主權項】
1.一種發電機進相運行控制器，其特征在于:包括限幅濾波模塊、無功參考設定模塊、第一加法器、分數階比例積分模塊、第二加法器、發電機勵磁系統、進相運行的發電機； 其中，限幅濾波模塊的輸出端與第一加法器的第一輸入端連接，無功參考設定模塊與第一加法器的第二輸入端連接，第一加法器的輸出端與分數階比例積分模塊的輸入端連接，分數階比例積分模塊的輸出端與第二加法器的第一輸入端連接，進相運行的發電機第一輸出端與第二加法器第二輸入端連接，第二加法器的輸出端與發電機勵磁系統的輸入端連接，發電機勵磁系統的輸出端與進相運行的發電機輸入端連接，進相運行的發電機第二輸出端與限幅濾波模塊的輸入端連接； 從進相運行的發電機輸出的無功功率經過限幅濾波模塊消除噪音后經過第一加法器得到無功功率偏差，無功功率偏差進入分數階比例積分模塊得到消除誤差的無功功率偏差，然后與進相運行的發電機機端反饋電壓經過第二加法器得到發電機勵磁系統的參考輸入電壓。
2.根據權利要求1所述的一種發電機進相運行控制器，其特征在于:所述限幅濾波模塊包括限幅器、量測濾波器和反相器，從進相運行的發電機機端輸出的無功功率經過限幅器、量測濾波器消除噪音后進入反相器取反得到負值的低通無功功率進入第一加法器的第一輸入端。
3.根據權利要求1所述的一種發電機進相運行控制器，其特征在于:所述分數階比例積分模塊包括比例環節比較器和分數階積分環節比較器。
【專利摘要】本實用新型公開了一種發電機進相運行控制器，該控制器包括：限幅器、量測濾波器、反相器、無功參考設定模塊、第一加法器、第二加法器、分數階比例積分模塊、發電機勵磁系統、進相運行的發電機。基于分數階控制器實現系統的精確控制，從發電機輸出的無功功率經過量測濾波模塊消除噪音后經過一個加法器得到無功功率偏差，無功功率偏差進入比例積分模塊得到消除誤差的無功功率偏差，消除誤差的無功功率偏差與機端反饋電壓經過另一個加法器得到發電機勵磁系統的參考輸入電壓，實現對進相運行的發電機無功功率的有效控制。本實用新型基于分數階控制器實現積分環節的比較，提高了系統模型的精確性和控制精度。
【IPC分類】H02P9-38
【公開號】CN204361952
【申請號】CN201520085870
【發明人】韋延方, 張濤, 曾志輝, 王曉衛, 鄭征, 司紀凱, 尹秀剛
【申請人】河南理工大學
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月2日