基于功率调节裕度的船舶汽发机组非线性控制切换策略
发布时间：2021-07-10 05:17
为提高发电机组多工况运行的多目标优化能力,提出一种控制方法随工况变化的切换策略,并以船舶电站汽发机组为对象设计实例。针对船舶电站负荷多变的特点,建立考虑汽压调节特性的汽发机组综合控制模型,选取鲁棒综合控制和暂态最优控制设计加权的混合控制方法。将船舶机组过载情形类比于陆地电网故障,计算机组的过载稳定域边界,建立机组功率调节裕度的量化指标。基于指标值与机组负载率之间的关联性,同时考虑控制切换造成的机组波动,设计了离散、连续两类混合控制权值随指标值变化的方法。模拟船舶孤网的仿真结果表明,相比于单一控制方法,采用切换策略能够整体改善机组对突发变载、故障冲击的响应能力,有助于提高船舶孤网全工况运行的稳定水平。
【文章来源】：中国电机工程学报. 2020,40(19)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
指标值随负载率变化波形200260负载率
峦?氖迪中Ч?Ｉ杷?械脑谕?涸鼐??匾??载，期望在各测试工况全程维持运行，从而对于船舶电网中保持长期运行的大功率泵负载，忽略其占比极少的启停过程，将变工况测试设置为泵负载转矩的增减，增减幅度的计量均以单台电站机组容量为基值进行描述。3.1突发加、减载测试首先，测试切换策略对额定工况内机组突发变载的控制效果。令各机初始负载率为0.3，于20、35、50、65和90、105、120、135s分别突加、突卸负载0.075，以G1为例，记录各切换方式的测试波形分别如图6、7所示。由图6可知，各切换方式均实现了权值a对机组输出功率的跟踪，机组负载率越高、NOSC控制信号占比越大；反之，机组负载率降低、权值a回落，MINRC恢复主导。在同一切换方式下，机组负载率与权值a的对应关系在加、减载的正、反向幅值/pu0.00.60.81.0t/s(a)单次切换0501001500.20.4输出功率权值a幅值/pu0.00.60.81.0t/s(b)多次切换0501001500.20.4输出功率权值a幅值/pu0.00.60.81.0t/s(c)连续切换0501001500.20.4输出功率权值a图6权值与输出功率变化波形Fig.6Waveformsofindexvalueandoutputpower转速/pu0.9961.0001.0041.0080.992t/s050100150单次切换多次切换连续切换图7不同切换方式下正常运行的转速波形Fig.7Speedwaveformsofnormaloperationwithdifferentswitchingmethod切换中基本保持一致、没有畸变，说明2.2节中选取的裕度指标适用于切换策略在模拟船舶孤网的实施。然后，结合2.3节提出的切换设计原则分析机组调速
g.6Waveformsofindexvalueandoutputpower转速/pu0.9961.0001.0041.0080.992t/s050100150单次切换多次切换连续切换图7不同切换方式下正常运行的转速波形Fig.7Speedwaveformsofnormaloperationwithdifferentswitchingmethod切换中基本保持一致、没有畸变，说明2.2节中选取的裕度指标适用于切换策略在模拟船舶孤网的实施。然后，结合2.3节提出的切换设计原则分析机组调速波形。对照图6、7可知，相比于采用单一MINRC，混合NOSC使机组具有更优的变载调速性能。由图7的35、50s处加载波形可见，单次切换曲线对应的是不采用切换策略的情形，面对突发变载，采用切换策略提高了NOSC输入权重，有助于减小机组转速波幅、提高转速稳态恢复水平。参
【参考文献】：
期刊论文
[1]多机系统全局相轨线的暂态稳定性分析[J]. 马美玲,王杰,王子强,李鹏瀚,熊林云. 中国电机工程学报. 2019(15)
[2]电力系统静态电压稳定域边界近似的空间切向量法[J]. 姜涛,李晓辉,李雪,陈厚合,李国庆. 中国电机工程学报. 2020(12)
[3]滚动优化PSS参数搜索小干扰稳定极限边界策略研究[J]. 盛逸标,林涛,陈汝斯,陈宝平,徐遐龄. 电力系统保护与控制. 2018(17)
[4]电力电子化机载电力系统稳定性分析[J]. 车延博,徐健梅,刘校坤. 电力自动化设备. 2018(06)
[5]电力系统静态电压稳定域边界快速搜索的优化模型[J]. 姜涛,张明宇,崔晓丹,李勇,石渠. 电工技术学报. 2018(17)
[6]中间再热式汽轮发电机组的多指标非线性鲁棒综合控制[J]. 陈明媛,李啸骢,从兰美,徐俊华,任子熠. 电力自动化设备. 2017(10)
[7]基于端口能量的含VSC-HVDC的交直流混合系统暂态稳定评估[J]. 陈厚合,王长江,姜涛,李国庆,张健. 电工技术学报. 2018(03)
[8]考虑SVC的电力系统直接法稳定性分析[J]. 尤彬彬,江宁强. 智能电网. 2017(03)
[9]基于能量函数的电网暂态稳定性离线量化指标研究[J]. 刘群英,刘起方,刘登,廖永锋. 电子科技大学学报. 2015(05)
[10]锅炉-汽轮机协调系统的非线性控制分析[J]. 焦圣喜,王大海. 化工自动化及仪表. 2014(03)
本文编号：3275266
【文章来源】：中国电机工程学报. 2020,40(19)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
指标值随负载率变化波形200260负载率
峦?氖迪中Ч?Ｉ杷?械脑谕?涸鼐??匾??载，期望在各测试工况全程维持运行，从而对于船舶电网中保持长期运行的大功率泵负载，忽略其占比极少的启停过程，将变工况测试设置为泵负载转矩的增减，增减幅度的计量均以单台电站机组容量为基值进行描述。3.1突发加、减载测试首先，测试切换策略对额定工况内机组突发变载的控制效果。令各机初始负载率为0.3，于20、35、50、65和90、105、120、135s分别突加、突卸负载0.075，以G1为例，记录各切换方式的测试波形分别如图6、7所示。由图6可知，各切换方式均实现了权值a对机组输出功率的跟踪，机组负载率越高、NOSC控制信号占比越大；反之，机组负载率降低、权值a回落，MINRC恢复主导。在同一切换方式下，机组负载率与权值a的对应关系在加、减载的正、反向幅值/pu0.00.60.81.0t/s(a)单次切换0501001500.20.4输出功率权值a幅值/pu0.00.60.81.0t/s(b)多次切换0501001500.20.4输出功率权值a幅值/pu0.00.60.81.0t/s(c)连续切换0501001500.20.4输出功率权值a图6权值与输出功率变化波形Fig.6Waveformsofindexvalueandoutputpower转速/pu0.9961.0001.0041.0080.992t/s050100150单次切换多次切换连续切换图7不同切换方式下正常运行的转速波形Fig.7Speedwaveformsofnormaloperationwithdifferentswitchingmethod切换中基本保持一致、没有畸变，说明2.2节中选取的裕度指标适用于切换策略在模拟船舶孤网的实施。然后，结合2.3节提出的切换设计原则分析机组调速
g.6Waveformsofindexvalueandoutputpower转速/pu0.9961.0001.0041.0080.992t/s050100150单次切换多次切换连续切换图7不同切换方式下正常运行的转速波形Fig.7Speedwaveformsofnormaloperationwithdifferentswitchingmethod切换中基本保持一致、没有畸变，说明2.2节中选取的裕度指标适用于切换策略在模拟船舶孤网的实施。然后，结合2.3节提出的切换设计原则分析机组调速波形。对照图6、7可知，相比于采用单一MINRC，混合NOSC使机组具有更优的变载调速性能。由图7的35、50s处加载波形可见，单次切换曲线对应的是不采用切换策略的情形，面对突发变载，采用切换策略提高了NOSC输入权重，有助于减小机组转速波幅、提高转速稳态恢复水平。参
【参考文献】：
期刊论文
[1]多机系统全局相轨线的暂态稳定性分析[J]. 马美玲,王杰,王子强,李鹏瀚,熊林云. 中国电机工程学报. 2019(15)
[2]电力系统静态电压稳定域边界近似的空间切向量法[J]. 姜涛,李晓辉,李雪,陈厚合,李国庆. 中国电机工程学报. 2020(12)
[3]滚动优化PSS参数搜索小干扰稳定极限边界策略研究[J]. 盛逸标,林涛,陈汝斯,陈宝平,徐遐龄. 电力系统保护与控制. 2018(17)
[4]电力电子化机载电力系统稳定性分析[J]. 车延博,徐健梅,刘校坤. 电力自动化设备. 2018(06)
[5]电力系统静态电压稳定域边界快速搜索的优化模型[J]. 姜涛,张明宇,崔晓丹,李勇,石渠. 电工技术学报. 2018(17)
[6]中间再热式汽轮发电机组的多指标非线性鲁棒综合控制[J]. 陈明媛,李啸骢,从兰美,徐俊华,任子熠. 电力自动化设备. 2017(10)
[7]基于端口能量的含VSC-HVDC的交直流混合系统暂态稳定评估[J]. 陈厚合,王长江,姜涛,李国庆,张健. 电工技术学报. 2018(03)
[8]考虑SVC的电力系统直接法稳定性分析[J]. 尤彬彬,江宁强. 智能电网. 2017(03)
[9]基于能量函数的电网暂态稳定性离线量化指标研究[J]. 刘群英,刘起方,刘登,廖永锋. 电子科技大学学报. 2015(05)
[10]锅炉-汽轮机协调系统的非线性控制分析[J]. 焦圣喜,王大海. 化工自动化及仪表. 2014(03)
本文编号：3275266
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