基于二次调频的电网小岛运行控制研究

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300MW火电机组小岛运行控制策略探讨

300MW火电机组小岛运行控制策略探讨摘要：通过对东方汽轮机多个工程实例的分析归纳和实际工程中FCB功能逻辑设计，阐述机组发生FCB工况时，相关参数的变化趋势，提出相关系统适应FCB工况的控制策略和主要控制逻辑组态的建议。

关键词：小岛运行厂用电机炉电协调控制Abstract：Through the analysis of the actual FCB function logic design in multiple engineering projects of Dongfang Steam Turbine.The paper presents the variationtrend of the related parameters when the unit is under FCB condition.Hence，providing control strategies as well as recommendations of main control logic configuration for the FCB relevant systems.Key words：Fast cut back，Station service power，Coordination control1.前言发电厂小岛运行FCB(Fast Cut Back)，是指机组快速甩负荷至带厂用电运行，其基本功能是：机组在正常运行工况下，因故与电网解列后，快速甩负荷至带厂用电运行，并在电网允许并网时，重新并网供电。

小岛运行工况是最恶劣的事故工况之一，危及锅炉、汽轮发电机组等核心设备的安全，要求整个机组主、辅机协调配合、合理控制相关参数，保证机组的运行参数在安全范围内，不引起保护动作，不危及设备安全运行。

我们对多个东方汽轮机组项目在FCB功能设计策略进行了归纳分析，应用到我公司在哥伦比亚承建的300MW亚临界循环流化床锅炉机组项目中，对FCB工况时锅炉、汽轮机发电机组及主要辅机的控制策略进行分析。

孤岛运行发电机组DEH系统二次调频PID设计及实践探讨

图１
在各机组负荷分配问题，这类机组的控制方式也与常规机组有很大不同。在并网前，其控制方式与常规机组一样按冲转参数完成３０００转定速；在并网后，其仍然要求采用无差转速调节，
也就是孤岛运行保证厂用电工况，等区域内机组增多后组建成
孤网。
改变后，其调节的手段为一次调频，如图ｌ所示。当测频单元
感受转速偏差后，若ＤＥＨ在负荷闭环投入方式下经频差放大器
蓊一
回路，用转速偏差的无差调节方式实现自动二次调频。７）在孤
岛方式下，不允许再投入功率闭环回路控制，其在孤网中会对
二次调频带来反调干扰作用。
对于单机带负荷这种孤岛模式的机组，我们可以认为是孤网运行模式中的一种。由于没有电网调度的负荷指令，也不存
保持电网频率的稳定。文献［１］提出为适应孤岛运行要求，汽
轮机控制策略要具有以下特性。１）孤岛运行方式时，ＤＥＨ应采
用转速回路方式，由一次调频作为转速回路控制的前馈：缩小或取消一次调频死区，设置调频死区等于增大迟缓率；调速不
众所周知】，脱离大电网的小容量电网，其显著的特点就是最大单机容量大于电网总容量的８％，运行方式由负荷控制转变为频率控制，要求调速系统具有符合要求的静态特性、良好的稳定性和动态响应特性。以保证在用户负荷变换的情况下自动

微电网并网和孤岛运行的二级控制策略研究

微电网并网和孤岛运行的二级控制策略研究黎金英;艾欣【摘要】由于低压微电网并网和孤岛运行受线路阻抗比值较大等因素的影响,采用传统下垂控制的方法,将不能满足低压微电网控制的需求,且孤岛微电网的频率和电压与主电网不同,并网前需进行同步控制.在分析逆变器功率分配的基础上,提出了分层控制方法;同时,根据微电网可以并网和孤岛运行的特性,分层控制包含2个层次.其中,二级控制(Secondary control)通过重新控制逆变器的输出电压幅值和频率,使得微电网公共连接点处电压和频率的偏差在一定范围内.为了验证二级控制策略能使微电网可靠运行,通过Matlab/Simulink仿真,对微电网运行中各分布式电源的功率、电压和频率的变化规律进行了分析.仿真结果表明微电源的二级控制策略的性能优良.【期刊名称】《山东电力技术》【年(卷),期】2016(043)001【总页数】5页(P1-5)【关键词】分布式电源;微电网;下垂控制;二级控制;控制策略【作者】黎金英;艾欣【作者单位】绥和工业学院电气与电子工程学院,越南绥和56000;华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室,北京 102206【正文语种】中文【中图分类】TM727近年来，含有分布式电源（Distributed Generation，DG）的微电网并网运行对配电网影响领域的研究被学术界广泛关注。

从定义上说，微电网包含了多种电气设备，诸如储能装置、保护装置、负荷以及新能源发电电源等［1］。

这些电力设备的协同运行将对电网的电能质量产生一定的威胁［2］。

这种影响与电力电子装置的应用、独特的负荷特性和控制方式密切相关。

另外，微电网电能质量问题与主电网不同，有着自身的特点，因此对微电网电能质量的评估、分析与主电网有所不同。

微电网有两种运行方式：并网运行和孤岛运行。

不管是并网运行或者是孤岛运行，都需要对各自子单元进行有效的电能质量控制，其输出电压和频率和幅值应在一定范围内，电能质量要到达相应的标准［3-4］。

孤岛型微电网分布式二次调节策略及通信拓扑优化_吕振宇

式中，S 1、S 2 分别为发电单元的容量。从式（ 4 ）可知，有功功率分配不仅取决于下垂系数 ke s，还受线路参数、端电压及母线电压的影响。具体分析如下。（ 1 ）当两单元作并联运行模式时，相距较近，，此母线间阻抗忽略不计， V1 ∠ ϕ 1=V2 ∠ ϕ 2=V ∠ 0 ° 时，由式（ 4 ）可知，仅通过本地信息（ R 、 E ）便可确定 ke s 的取值。（ 2 ）当两单元组成微电网供电时，若供电范围大，相距较远，母线间阻抗不可忽略， V1 ∠ ϕ 1≠V2 ∠ ϕ 2≠ V∠ 0° ，此时，除了本地信息外还需全局的母（微电网拓扑）线电压信息。母线电压与线路阻抗 Z L 及负荷分布有关，因此，下垂系数 ke s 无法自适应线路阻抗与负荷的变化，不能始终满足式（ 4 ）。当微电网内发电单元增加时，交流母线电压的分布将更为复杂，因此需通过二次调节寻找满足式（ 4 ）的下垂系数 ke s。集中式与分散式的二次调节应用较为广泛，但集中式方式采集的信息量更多，且依赖于中心控制器，分散式方法控（ R、E、V）制的准确度较差。为此，本文提出一种基于离散一致性算法的分布式二次优化调节策略，仅通过相邻发电单元间有功功率信息的交互动态寻找目标下垂系数，实现有功功率的均匀分配及电压调节。
国家自然科学基金（ 51177015 ），江苏省重点研发计划（ BE2015012-1 ），新世纪优秀人才支持计划（ NCET-13-0129 ）和国家电网公司科技项目（ SGTYHT/14-JS-188 ）项目资助。收稿日期 2015-07-16 改稿日期 2015-11-24
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电工技术学报
1
线路阻抗对下垂控制的影响
基于下垂控制的低压交流微电网等效模型如图

微网孤岛运行模式下新型频率控制方法

微网孤岛运行模式下新型频率控制方法颜湘武;王月茹;王星海【摘要】微电网孤岛运行时,基于下垂控制的并联逆变器可以按照运行要求分担负荷功率,但稳态频率会存在静态偏差.利用有功功率及其延时值,使逆变器在动态过程中具有下垂特性,且不影响频率的稳态值,通过原有下垂系数的调整可以保证频率质量符合要求,保证稳态时有功功率的合理分配.利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,仿真结果表明:所提控制策略具有良好的动态与稳态控制效果.%Parallel inverters based on droop control can share load power according to operation demand for micro-grid in autonomous operating mode,but the steady-state frequency will have static deviation.In this paper,an inverter can have dynamic droop characteristic without influencing the steady-state frequency through using active power and its delayed value.Regulating the original droop coefficient can ensure qualified frequency and reasonable active power sha-ring in steady state.A simulation model is built by MATLAB/Simulink,and the simulation results show that the proposed control strategy has good dynamic and steady state control effects.【期刊名称】《电力科学与技术学报》【年(卷),期】2018(033)001【总页数】5页(P11-15)【关键词】微电网;孤岛运行;频率控制;动态下垂特性【作者】颜湘武;王月茹;王星海【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院,河北保定071003;国网山东省电力公司淄博供电公司,山东淄博255000;国网山东省电力公司淄博供电公司,山东淄博255000【正文语种】中文【中图分类】TM76近年来，分布式发电(Distributed Generation, DG)技术以其能源利用率高、污染小、可靠性高等特点引起了国内外学者的广泛关注，微网作为一种新型能源网络化供应与管理技术，其能给DG的接入提供便利，并实现需求侧管理及现有能源的最大化利用。

孤岛运行发电机组DEH系统二次调频PID设计及实践探讨

时二次调频的 PID 参数也要设计合理。特别是在终端用户电负荷频繁改变的情况下，例如炼钢厂启动钢轧、电解铝厂发生阳极效应等这些用户都可能会使孤岛运行的机组频率在上次改变后还没回到额定值时，下一个尖峰频率又接踵而至，频繁的造成机组转速波动，阀门也随之频繁大幅度摆动，损害机组零部件，减少机组使用寿命。
图2
2 二次调频 PID 调节器在 DEH 系统中的设计方法
2.1 PID 控制算式的基本形式数字 PID 调节器控制算式是将 PID 的模拟表达式进行离散化得到的。文献 [2] 给出 PID 的模拟表达式为（1）式中 P 为调节器的输出信号； e 为调节器的偏差输入信号，是测量值 m 与给定值 r 之差，e=r-m ； KP、Ti、Td 为调节器的比例增益、积分时间常数、微分时间常数。 PID 的离散表达式为： = （2）
给定阀位给定压力 N Y
CCS控制
Y
T
N
CCS 给定压力控制给定功率 +
×
+ 实际压力
PID
T
N Y
功率控制
T +
PID
流量调频不等率（带死区）
× +
y x x
实际功率给定转速 +
y
功控调频不等率（带死区）
× +
N
脱网
T 限制
N
Y
PID
×
实际转速
打闸或超速
T
Y
0
阀门管理
伺服控制机构
位置式PID控制
PID
Y
增量式PID控制（二次调频）
它与理想微分的 PID 控制算式相比，多一项 n-1 次采样的

一种基于分布式二层控制的孤岛式交流微电网频率恢复及功率最优分

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011487721.1(22)申请日 2020.12.16(71)申请人浙江工业大学地址 310014 浙江省杭州市下城区朝晖六区潮王路18号(72)发明人郭方洪　李赫　董辉　张文安　周丹　(74)专利代理机构杭州斯可睿专利事务所有限公司 33241代理人王利强(51)Int.Cl.H02J 3/38(2006.01)H02J 3/48(2006.01)(54)发明名称一种基于分布式二层控制的孤岛式交流微电网频率恢复及功率最优分配方法(57)摘要一种基于分布式二层控制的孤岛式交流微电网频率恢复及功率最优分配方法，对微电网系统进行建模，获得系统动态方程；确定控制目标；并构建分布式控制器；最后通过对系统稳态情况进行分析，实现频率恢复以及有功功率按需分配。

本发明的方法考虑了交流微网中由底层下垂导致的频率偏差问题，所提出的分布式二层控制器不仅能实现频率恢复，而且能让有功功率按需分配，使得微网系统经济效益进一步的提高。

权利要求书1页说明书5页附图6页CN 112671034 A 2021.04.16C N 112671034A1.一种基于分布式二层控制的孤岛式微电网频率恢复及功率最优分配方法,其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1)，建立交流微电网系统模型基于下垂控制策略，获得交流微电网输出频率表达式如式(1)所示：其中τP为滤波时间常数，ω为输出频率，ωd 为频率设定值，k P 为下垂系数，P为输出有功功率，P d 为输出有功功率设定值；步骤2)，当微电网运行在孤岛模式时，采集当前系统的运行数据，确定控制目标，过程如下：2.1)首先，为解决下垂功能导致的频率偏差，实现频率跟踪目标，定义频率邻域跟踪误差定义为式(2)所示：其中ωi 为第i个DG的输出频率，ωj 为第j个DG的输出频率，ωref 为基准频率，为第i 个DG的频率固定增益系数；2.2)为优化输出有功功率分配，实现功率精确按需分配，定义最优有功功率分配误差，如式(3)所示：其中P i 为第i个DG的输出有功功率，P j 为第j个DG的输出有功功率，χi 为第i个DG的有功功率分配比，χj 为第j个DG的有功功率分配比；步骤3)基于上述分析，构建分布式二层控制器如式(4)所示：e ω＝(L c +G)(ω‑ωref )，e P ＝L c χ‑1P其中为控制器增益系数，L c 为微电网网络通信拉普拉斯矩阵，G为频率误差系数，χ为有功功率分配比；步骤4)将底层下垂模型作为被控对象，将基于比例积分的分布式二层控制器应用于被控对象，实现频率恢复。

微电网孤岛运行模式下的协调控制策略

第42卷中国电力电力系统（微电网及分布式发电专栏）微电网孤岛运行模式下的协调控制策略薛迎成1，2，邰能灵1，刘立群1，杨兴武1，金楠1，熊宁1（1．上海交通大学电气工程系，上海200030；2.盐城工学院电气系，江苏盐城224001）摘要：微电网是一种特殊形式的有源配电网，为大规模分布电源控制提供了一种有效方法。

微电网能运行在并网和孤岛状态，并网时可以从主网吸收电能或向主网提供电能，当主网发生电能质量事件时，微电网能从主网脱离单独运行。

微电源和存储设备必须协作才能维持微电网孤岛运行。

列举并讨论微电网孤岛运行，总结不同作者提出的微电网协调控制策略，对这些不同的控制方法进行比较，提出应根据微电网不同运行模式和影响因素对分布式电源采用不同控制策略。

关键词：分布式发电；分布式电源；有源网；微电网；控制中图分类号：TM727文献标识码：A文章编号：1004-9649（2009）07-0036-05收稿日期：2009-03-13基金项目：上海市曙光计划资助项目（07sg11）作者简介：薛迎成（1969—），男，江苏盐城人，博士研究生，从事新能源、分布式发电、继电保护的教学和研究工作。

E -mail:xyc_xyc_xyc@1微电网及其构成为协调大电网与分布式电源（DR ）间的矛盾，充分挖掘DR 潜能，为电网和用户带来更多的价值和效益，美国电气可靠性技术解决方案联合会（CRETS ）研究了DR 对低压电网的冲击，为增强电力系统的可靠性，提出了微电网概念。

微电网是一些负荷和微电源的组合，可作为一个可控系统来运行，一般与用户端的配电网相连，至少含有一个分布式电源和相关负荷。

微电网技术为大规模分布电源应用提供了一种有效方法，是新型电力电子技术、分布式发电、可再生能源发电技术和储能技术的综合。

微电网正常通过变压器并网运行，当微电网从公共连接点脱离后，它本身至少可给其中一部分负荷提供电能，运行于孤岛状态（自治状态）。

现有的电力公司一般不允许电网无计划孤岛运行和自动同步，主要基于人和设备安全考虑。

基于双层MPC的多源孤岛微网经济运行控制策略

基于双层MPC的多源孤岛微网经济运行控制策略张中丹;吕金历;赵宇洋;陆军;苏舒【摘要】含有柴油发电机、光伏发电单元和储能单元的孤岛微网为偏远地区的能源供给提供了有效的解决途径,但是由于光伏出力与负荷需求的双重不确定性,目前尚缺乏行之有效的能量控制策略以同时保证孤岛微网的供电可靠性与经济性.如何在不间断供电的基础上,实现多源孤岛微网的经济运行已是电网公司亟待解决的新问题.为此,提出了一种基于双层模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)的多源孤岛微网经济运行控制策略,以实现运行成本最小化,同时减小负荷和光伏功率波动带来的不利影响.通过仿真分析中国西北某村的经济运行成本验证了所提控制策略的有效性.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2019(047)007【总页数】7页(P168-174)【关键词】多源孤岛微网;光伏出力;负荷需求;双层模型预测;成本最小化【作者】张中丹;吕金历;赵宇洋;陆军;苏舒【作者单位】国网甘肃省电力公司经济技术研究院,甘肃兰州730050;国网甘肃省电力公司经济技术研究院,甘肃兰州730050;国网甘肃省电力公司经济技术研究院,甘肃兰州730050;国网甘肃省电力公司经济技术研究院,甘肃兰州730050;国网电动汽车服务有限公司,北京100053【正文语种】中文0 引言随着全球经济的快速发展，化石燃料的逐渐枯竭与环境问题的日益突出加快了能源系统的转型速度，可再生能源发电单元与储能设备将成为未来电网的重要组成部分[1-2]。

近年来，荷端电力驱动设备含有柴油发电机、光伏发电单元和储能单元的孤岛的大量投入导致了偏远地区电力需求的迅速增加，微网为偏远地区能源供给提供了有效解决途径[3]。

孤岛微网是由可再生能源发电系统、储能装置、能量变换装置等电力电子设备构成的小型独立发配电系统，不同于传统电网的运行方式，孤岛微网在运行中具有可再生能源渗透率高、输电线路损毁风险低等优点[4-7]。

一种考虑经济性的孤岛微电网二次频率和电压控制方法[发明专利]

专利名称：一种考虑经济性的孤岛微电网二次频率和电压控制方法
专利类型：发明专利
发明人：吴宁,张焕亨,吴亮,刘澧庆,刘明波,唐翀
申请号：CN201810207009.8
申请日：20180314
公开号：CN108539797A
公开日：
20180914
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种考虑经济性的孤岛微电网二次频率和电压控制方法，同时考虑系统频率的恢复、关键节点电压的恢复和微电网运行经济的协同配合。

建立了孤岛微电网的频率和电压恢复及经济运行的多目标统一优化模型，既简化了二次控制器的设计，又能够避免三者分别单独调节时存在的冲突。

在求解该多目标优化问题时，采用规格化法平面约束NNC法求取多目标优化问题的帕累托最优解。

本发明提出的调节方法可根据实际情况选取部分可调度DG和储能系统，具有操作简单的优点。

所提出的控制方法以一次下垂控制为基础，在一次下垂控制完成后进行二次控制，即以等时间间隔的方式下给一次控制器的发送调整量，完成频率和电压的控制。

申请人：广州环投设计研究院有限公司,华南理工大学
地址：510000 广东省广州市海珠区新港东路1226号万胜广场C塔7层
国籍：CN
代理机构：广州科粤专利商标代理有限公司
代理人：黄培智
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孤岛微电网的电压不平衡二次控制策略

孤岛微电网的电压不平衡二次控制策略吴丽珍;杨旭生;郝晓弘;杨巧玲;骆作颢【摘要】为了解决微网公共耦合点(point of common coupling,P(C)电压不平衡问题,提出基于二次控制的电压不平衡补偿方法.该方法依据分层控制理论,建立二次控制层,通过二次控制层中的微电网中央控制器对每个分布式电源的本地控制器产生的偏差进行二次控制与调节,并采用低带宽通信网络实现控制层之间的信息交换.而本地控制层则采用改进的下垂控制方法,并加入虚拟阻抗环来控制逆变型微源的等效输出阻抗特性;电压电流环则采用准比例谐振控制实现电流、电压的无静差控制.该方法不仅从全局的角度补偿PCC点的电压偏差,而且实现无功功率的精确分配.最后仿真验证了所提控制策略的有效性.【期刊名称】《兰州理工大学学报》【年(卷),期】2016(042)005【总页数】6页(P84-89)【关键词】微电网;分层控制;电压不平衡度;下垂控制;比例谐振控制【作者】吴丽珍;杨旭生;郝晓弘;杨巧玲;骆作颢【作者单位】兰州理工大学电气工程与信息工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学电气工程与信息工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学电气工程与信息工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学电气工程与信息工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学电气工程与信息工程学院,甘肃兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TM76微电网是一种将分布式电源、储能装置、负荷、变流器以及监控保护装置有机整合在一起的小型发配电系统[1].微电网作为分布式电源的有效载体,是分布式电源接入配电网的重要方式,为局部消纳可再生能源提供了有效途径,也是智能电网的重要组成部分[2].但在电压源型逆变器并网的低压微电网中,基于下垂特性的对等控制带来了电压和频率的偏差,三相负荷不对称以及非线性负载的普遍存在,导致微电网支撑电压出现三相不平衡,从而造成较多的能量损失,影响微电网系统的稳定性[3].当电压存在严重不平衡时,对设备如感应电动机、电力电子转换器和调速驱动器等有严重负面影响.因此,国际电工委员会(IEC)规定电力系统中电压不平衡度应限制在2%以内[4],根据国标《电能质量三相电压允许不平衡度》的规定,电力系统公共耦合点正常电压不平衡度允许值为2%,短时不得超过4%；接于公共连接点的每个用户,引起该点正常电压不平衡度允许值一般为1.3%.因此,研究微电网电压不平衡补偿策略迫在眉睫.现有不平衡电压补偿主要是通过串联电能质量调节器向线路注入负序电压[5-6],或者通过并联电能质量调节器补偿线路电流来实现不平衡补偿[7-8],但是这样对多逆变器的微电网成本高且容易造成调节器过流情况.而微电网可通过调节分布式电源(distributed generator,DG)逆变器输出电压的幅值和相位,调整DG向微电网中注入的有功和无功功率,以支撑微电网电压.因而,Hojo等[9]提出了注入负序电流补偿法,使得线电流变得平衡,以达到微网电压不平衡补偿的目的.Cheng等[10]通过控制负序电导来补偿DG端电压的不平衡,应用负序无功产生一个参考的负序电导,进而产生补偿电流,再将补偿所需的参考量注入到输出的电压控制器中进行控制,从而使微电网电压稳定.但Savaghebi等[11]认为这种方法是不合适的,因为电压控制器将此参考量认为是一种扰动，因此提出在电压控制器之前注入补偿参考量,达到了补偿效果.Savaghebi等[12]用一个比例积分(PI)控制器,来跟踪参考电压的不平衡系数,但该方法基于dq坐标系,需要锁相环,计算量大.因此,本文针对多逆变器并联的微电网电压不平衡问题,提出基于αβ静止坐标系的三相电压不平衡补偿方法,采用改进的下垂控制,并加入基于正序电流的虚拟阻抗环控制,灵活地控制逆变型微源的等效输出阻抗特性；而电压电流环则采用准比例谐振控制实现电压、电流的无静差控制.由于PCC点常作为负载的功率输出端,并接有敏感负荷,故研究PCC点电能质量问题尤为重要.因此,本文针对PCC点电压不平衡问题进行研究,基于分层控制理论,从全局角度出发,提出基于二次控制的电压不平衡补偿策略.目前主流的微电网容量相对较小,电源种类较多,可再生能源的相对比例较高,通过分层控制结构在不同的时间尺度上分别实现电气控制、电能质量调节以及经济运行控制,有助于实现微电网的标准化.所以与传统电力系统相仿,本文提出了微电网集中式二次控制体系结构(如图1所示).按照功能将微电网系统分为三层：一次控制层、二次控制层以及三次控制层[13].一次控制主要限于DG的本地控制,能够使系统变量以最快的响应速度跟踪其设定值；而二次控制和三次控制一般是由微电网中央控制器根据微电网中的各种测量量进行系统调节.二次控制层可以对所有DG进行集中控制；二次控制在初级控制达到稳定后,通过调整DG的设定值,对较长时间尺度下的电压和频率偏移进行修正.三次控制主要根据经济运行以及与主网联网的需要进行调整,因此微电网在三次控制共同作用下,对其接入配电网、孤岛运行及两者之间的无缝平滑切换有很好的控制效果.本文提出的基于二次控制的电压不平衡补偿方法,其控制结构如图2所示.二次控制器通过低带宽通信网络将PCC点的控制信号(电压不平衡补偿系数)发送到DGs的本地控制器,作为电压参考控制从而使得微网中PCC点电压达到设定值.为了降低通信带宽,保证通信可靠性,本文采用基于dq坐标计算不平衡度.其中正负序提取采用如图3所示方法,利用锁相环(phase-locked loop,PLL)获得电压角频率ω,利用低通滤波(low-pass filters,LPFs)提取PCC点的正负序电压,低通滤波器传递函数如下：式中:ωcut和ζ是滤波器的截止频率和阻尼比,ζ=0.7,ωcut=4π,rad/s.根据文献[14],电压不平衡度(voltage unbalance factor,VUF)可定义为负序电压分量与正序电压分量之比,其公式如下：二次控制器如图3所示,其中设VUF*=1%,V+和V-分别为DG逆变器输出电压的正序和负序分量有效值,所得的VUF通过与设定值VUF*作比较,经过PI控制器,最终得到UCRdq如下：其中:UCRdq为在dq坐标系下的电压不平衡补偿系数.由于电压的不平衡因素影响所产生电压不平衡补偿系数,通过通信网络同时送到每个DG本地控制器,作为产生电压环控制参考值进行补偿,进而调整PCC点的不平衡电压,从而提高PCC点的电能质量.图4为本地控制结构图,在两相静止αβ坐标系下,采用二阶广义积分法进行正负序分离,得到DG输出端的正、负序电压电流分量,进而得到所需的正序有功、无功功率,并通过下垂控制和参考发生模块获得正弦电压参考信号.由于PCC点电压不平衡,通过二次控制进行分析补偿,所产生的电压补偿系数对正弦电压参考信号进行补偿,并结合虚拟阻抗产生的虚拟压降,得到标准参考电压,作为标准输入电压经过电压、电流双环控制,获得脉冲信号进而控制逆变器.2.1 改进的V/f下垂控制图4中,首先基于瞬时功率理论[15],计算有功无功的瞬时值,计算公式如下：式中:voα和voβ为αβ下的两相基波电压；ioα和ioβ为αβ下的两相基波电流.瞬时有功功率p和瞬时无功功率q包含了直流分量和交流分量.直流分量即为基波正序,因此,基波正序有功功率P+和无功功率Q+可通过低通滤波器滤除p和q的交流分量得到,且P+和Q+将用于下垂特性计算中.传统的下垂控制虽然能解决简单的功率和幅值的控制,但当线路阻抗、本地负荷不同时,会产生功率分配的误差,造成系统的稳定性受到影响.为此本文提出了改进的PQ下垂控制方法,通过调节有功功率来改变输出角频率,进而实现电压相角差的控制；通过调节无功功率来实现电压幅值的控制,其公式如下所示:式中:E*为参考电压幅值;φ*为参考电压相角;mp为下垂有功比例系数;np为无功比例系数;mD为有功微分系数,为了增加响应速度,在下垂控制中增加微分响应系数有助于改善动态功率控制；ω0、E0分别为额定角频率和额定电压幅值.通过P-f、Q-E下垂控制,各分布式电源能独立调节输出基波频率、电压幅值.因此,各分布式逆变器之间可以实现有功、无功以及不平衡电压补偿的均衡分配. 2.2 虚拟阻抗环传统的下垂控制是基于交流潮流理论,只有在X≫R的条件下,无功出力才主要由电压幅值来控制,但是在低压微网中,输出线路主要体现为阻性即R>X,加入虚拟阻抗可以使P-f、Q-E下垂控制适用于阻性线路,但虚拟阻抗会导致压降过大以及谐波放大[16].针对此问题,本文运用负阻抗,利用原电压减去逆变器输出电流在虚拟负电阻上的压降作为最终的电压,达到用算法模拟虚拟负电阻作用的目的；用虚拟负电阻抵消一部分线路电阻,从而在同样的效果下,减小虚拟阻抗的取值,提高电压质量,其公式表示为其中:Rv、Lv为虚拟电阻、电感.可见,当正序电流通过虚拟负阻抗时,避免了由于DG输出而引起的负序电压不平衡,补偿了线路阻抗大小不一致而造成的无功出力不均.并且虚拟负阻抗没有功率损耗,不会减少效率.此外,式(8,9)中的可采用二阶广义积分器的正序分离法获得.该方法不仅可以实现输入信号的正负序分离,还可以滤除高次谐波.基于二阶广义积分器的正序分离结构如图5 所示.根据图5将逆变器输出的电压、电流信号利用两相静止坐标系变换到αβ坐标下,其变换公式为依据二阶广义积分SOGI正负序分离的原理,对iαβ信号进行90°相角偏移,以此获得两相静止αβ坐标系下的电流正负序分量,其正负序分离计算公式为2.3 基于准PR控制的电压电流环控制器设计因为基于αβ静止坐标系下的电压和电流为交流分量,所以用准比例谐振PR(proportional resonant)控制器来进行电压、电流误差信号控制.通过PR控制器,使系统在谐振频率处实现零稳态误差.PR电压、电流控制器传递函数为[17]其中:kpV、kpI是比例谐振中电压、电流控制系数；krV、krI为谐振增益；ωCV、ωCI是电压、电流控制器的截止频率.最后,将得到的三相基波电流与检测到的三相滤波电感电流iLαβ相减得到电流误差,将其送入电流内环进行控制,结合直流侧电压Udc,在空间矢量SVPWM控制的调节下,得到逆变器开关驱动信号,从而使得逆变器在电压、电流双环控制下,输出额定正弦波电压.为了验证上述控制方法的有效性,采用Matlab/Simulink软件,搭建了如图6所示含有2个分布式电源DG的微网仿真实验平台,主电路和控制系统的仿真参数见表1、表2.图6中,Zl1为分布式电源DG1到PCC的线路阻抗,Zl2为DG2到PCC的线路阻抗,ZB为一个三相负载,ZUB为不平衡负载连接在a、b相,仿真时逆变器的开关频率为10 kHz.为说明文中提出方法的补偿效果,对比仿真了DG和PCC点的电压不平衡度VUF.仿真过程中,二次控制在t=0.5 s时加入电压不平衡补偿,对PCC电压进行补偿,其仿真结果如图7所示.从图7可以看出：在0.5 s后,由于加入电压不平衡补偿环节,使得PCC点的电压不平衡度有了明显的下降；然而,DG1、DG2的电压不平衡度却增加了.说明通过调节DG1、DG2的输出电压提高了PCC点的电压质量.同时,PCC点的电能质量提高是以牺牲DG1、DG2的不平衡度为代价的.此外,由于DG1、DG2在PCC点间的线路阻抗的不同,使得图中DG1的不平衡度略大于DG2.图8为DG1端点和PCC的电压补偿前后变化情况.其中,图8a为PCC补偿前后的电压变化波形,可以看出,补偿前PCC的电压不平衡,因为受到不平衡负载的影响,负载接在a、b相,PCC点c相电压略微较低,在加入补偿环节后,电压趋于平衡.图8b 为DG1端在加入不平衡补偿前后电压变化情况,在0.5 s前电压是平衡的,经过二次控制补偿后,DG1的电压不平衡度增大,电压变得不平衡,是因为控制DG1端的电压对PCC电压进行了补偿,故DG1端电压补偿后出现不平衡.DG2类似于DG1. PCC点补偿前后的输出电流波形如图9所示.由于不平衡负载加在a、b两相,使得c相电流很小(但不能为零,因为线路阻抗的作用),不平衡负载导致电压的不平衡,在加入二次控制的电压不平衡补偿环节之后,三相电压不平衡得到了改善,c相电流有了微小的增大,减少了电流不平衡,从而减小了电压的不平衡,a、b两相电流也相应增加.仿真实验中两个DG单元输出的正序有功P+、正序无功Q+如图10所示.可以看出,图10a仿真很好地实现了对P+的均分效果；图10b中Q+由于负载电感较小,故Q+较小,同样实现了无功的比例分配.本文对微电网接不平衡负载所造成的电压不平衡问题进行了研究,基于分层控制理论,提出了基于αβ静止坐标系设计的一种微电网多逆变器二次电压不平衡补偿方法,通过二次控制对DG1和DG2端的电压进行控制,对PCC点的不平衡电压进行了补偿.最后,通过仿真验证了所提方法能有效地进行功率精确分配和电压不平衡补偿,且动态性能良好，说明了该方法的正确性和有效性.【相关文献】[1] CANIZARES C A,PALMA-BEHNKE R.Trends in microgrid control [J].IEEE Transactions on Smart Grid,2014,5(4):1905-1918.[2] 张明光,张义娜,孙慧丽.微电网系统中多种逆变器的并联组网控制策略 [J].兰州理工大学学报,2014,40(4):1673-5196.[3] 金鹏,艾欣,王永刚.采用势函数法的微电网无功控制策略 [J].中国电机工程学报,2012,32(25):44-51.[4] JOUANNE A V,BANERJEE B.Assessment of voltage unbalance [J].IEEE Trans Power Del,2001,16(4):782-790.[5] BARRERO F,MARTNEZ S,YEVES F,et al.Universal and reconfigurable to UPS active power filter for line conditioning [J].IEEE Trans Power Del,2003,18(1):283-290.[6] GRAOVAC D,KATIC V A,RUFER A.Power quality problems compensation with universal power quality conditioning system [J].IEEE Trans Power Del,2007,22(2):968-976.[7] CERRADA A G,ARDILA O P,BATLLE V F,et al.Application of a repetitive controller for a three-phase active power filter [J].IEEE Trans on Power Electron,2007,22(1):237-246. [8] CHANDRA A,SINGH B,SINGH B N,et al.An improved control algorithm of shunt active filter for voltage regulation,harmonic elimination,power factor correction,and balancing of nonlinear loads [J].IEEE Trans on Power Electronic,2013,15(3):495-507.[9] HOJO M,IWASE Y,FUNABASHI T,et al.A method of three phase balancing in microgrid by photo voltaic generation systems [J].Power Electronics & Motion Control Conference,2008,177(4515):2487-2491.[10] CHENG P T,CHEN C,LEE T L,et al.A cooperative imbalance compensation method for distribute dgeneration interface converters [J].IEEE Trans on Ind Appl,2009,45(2):805-815.[11] SAVAGHEBI M,GUERRERO J M,JALILIAN A,et al.Hierarchical control scheme for voltage unbalance compensation in islanded microgrid [J].Conference of the IEEE Industrial Electronics Society,2011,6854(5):3158-3163.[12] 邓文浪，杨欣荣,朱建林.不平衡负载情况下基于双序dq坐标系双级矩阵变换器的闭环控制研究 [J].中国电机工程学报,2006,26(19):70-75.[13] 黎金英,艾欣,邓玉辉.微电网孤岛运行的分层控制策略研究 [J].电力学报,2014,30(5):144-151.[14] SINGH B,AL-HADDAD K,CHANDRA A.A review of active filters for power quality improvement [J].IEEE Transactions on Industrial Electron,2010,46(5):960-971.[15] MEHRIZI-SANI A,IRAVANI R.Potential-function based control of a microgrid in islanded and grid-connected modes [J].IEEE Transactions on PowerSystem,2010,25(4):1883-1891.[16] DE BRABANDERE K,BOLSENS B,VAN DEN KEYBUS J,et al.A voltage and frequency droop control method for parallel inverters [J].IEEE Transactions on Power Electronics,2007,22(4):107-115.[17] SAVAGHEBI M,JALILIAN A.Secondary control for voltage quality enhancement in microgrids [J].IEEE Transactions on Smart Grid,2012,3(4):1893-1902.。

350MW电厂孤网运行模式下一次、二次调频试验

350MW电厂孤网运行模式下一次、二次调频试验【摘要】介绍了该机组投入孤网运行模式后，机组负荷扰动，电锅炉随机调峰负荷，再由DEH系统如何直接动作汽机调门，将汽轮机转速回调回3000转的难点及过程。

阐述了一次调频及二次调频后达到网调对机组频率的要求。

【关键词】孤网；电锅炉；一次调频；二次调频1 概述某供热工程2×300MW机组，装设锅炉为亚临界参数、自然循环、四角切向燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、露天布置、全钢构架的∏型汽包炉。

锅炉以最大连续负荷（B-MCR）工况为设计参数：最大连续蒸发量1025t/h，过热器蒸汽出口温度为541℃，再热器蒸汽出口温度为541℃，给水温度270℃。

本工程汽机采用CN310/301-16.67/0.8/538/538亚临界、单轴、双缸双排汽、中间再热可调抽汽凝汽式汽轮机，高中压部分采用合缸结构。

同时为了改善机组启动性能，减少汽轮机寿命损耗和快速跟踪负荷等功能，本机组采用40%B-MCR容量的2级串联旁路加3级减温减压器的旁路系统。

本机组的旁路设置能满足机组启停时的机炉匹配。

2 简介几个基本概念转速不等率是指机组在控制系统给定值不变的情况下，机组功率由零至额定值对应的转速变化量（Δn）与额定转速（n0）的比值，通常以百分数形式表示。

δ=（Δn/no）*100%对承担基本负荷的机组，一般取其不等率大一些，以希望电网周波的变化对其功率的影响要小，保证机组在经济工况下长期运行；对承担尖峰负荷的机组，则不等率要小一些，在电网周波变化后希望多分担一点变动负荷。

机组一次调频频率较小的情况下提高机组稳定性，一般在电调系统设置有频率死区。

响应滞后时间是指电网频率变化达到一次调频滞后时间，一般情况下要求小于3秒即可。

机组参与一次调频定时间，应小于1min，机组协调系统或自动发电（AGC）运行时，应剔除负荷指令变化的因素。

由于本机组的特殊性，机组网内经常发生小负荷波动，引起网内电负荷要经常变化，机组配备4*40MW的电锅炉，以备在电负荷冲击下的应急负荷响应。

用于微电网孤岛运行的逆变电源控制方法

用于微电网孤岛运行的逆变电源控制方法吴蓓蓓;苏建徽;张军军;朱丹【摘要】阐述了微电网孤岛运行时对逆变电源的要求,提出了一种基于同步发电机数学模型的逆变电源控制策略,并借鉴传统电力系统中频率及电压幅值控制方法,设计了微网系统的功率平衡及频率幅值控制方法.文中采用一次调频和二次调频实现负荷有功功率变化时所有微源间变化功率的合理分配,维持系统频率的稳定;电压调节器通过调节励磁电压,维持输出电压的稳定,实现无功功率的合理分配,最后,对孤岛运行模式下切/增负荷进行了仿真,证明了该理论的可行性.%This article introduced the requirements of the inverters in island and presented a new control strategy based on mechanical model of synchronous generator. By learning from the traditional control methods of power system frequency and voltage amplitude, the control methods of power balance and frequency amplitude in microgrid were designed. In the article, first and second frequency regulation realized a reasonable distribution of variational active power among all the microgrid sources when the power of load varied and maintained frequency stability. Voltage regulator maintained the stability of output voltage and achieved a reasonable distribution for reactive power by adjusting the excitation voltage. Finally, the feasibility of the theory in the paper has been demonstrated by simulating the load changes in islanded operation.【期刊名称】《电力系统及其自动化学报》【年(卷),期】2011(023)001【总页数】5页(P1-5)【关键词】微网;虚拟同步发电机;频率调节;电压调节;功率平衡【作者】吴蓓蓓;苏建徽;张军军;朱丹【作者单位】合肥工业大学教育部光伏系统工程研究中心,合肥,230009;国网电力科学研究院,南京,210003;合肥工业大学教育部光伏系统工程研究中心,合肥,230009;国网电力科学研究院,南京,210003;合肥工业大学教育部光伏系统工程研究中心,合肥,230009;国网电力科学研究院,南京,210003【正文语种】中文【中图分类】TM727近年来，分布式发电技术以其经济性、环保性和可靠性等优点得到国内外学者的青睐。

孤岛运行微网有功功率优化控制研究

摘要：可再生能源的接入是微网的重要特点之一。针对风力发电、伏电池等分布式电源间歇性的特点，出了平光提抑功率．立了２种有功功率优化控制数学模型．仅计及可中断负荷的作用和同时建即
负荷控制的概念ｌ中引入了需求响应的概念，５文］提出了以微网经济收益最优为目标．及可中断负荷计
断补偿费用：微网调度中断， ② 需计及中断补偿费用；运行中， ③ 需缴纳电费。
（）忽略后备电源初始安装费用，只计及燃料３
江
苏
电
机
工
程
第３卷第３期Ｏ７
ＪａｇｕＥｌｃｒａｇｎｅｉｇｉｎｓｅｔｃｌｉＥｎｉｅｒｎ
孤岛运行微网有功功率优化控制研究
邹文，福保，涛，卫国吴施赫
（国网电力科学研究院，苏南京２００）江１０３
中图分类号：Ｍ７７Ｔ２
文献标志码：Ａ
文章编号：０９０６（０１０ —０７０１０ — ６５２１）３００ — ４
微网是从系统的角度将分布式发电（Ｇ）负Ｄ与荷组成单一的可控单元 … 微网中的电源多为微电源．包括光伏电池、力发电机、料电池、型燃风燃微
２１仅计及可中断负荷管理．
１可中断负荷

孤岛微电网系统电压和频率稳定控制研究综述

1 引言一个多世纪以来，传统的发电方式以消耗不可再生的化石能源
为主，这种电能生产方式不仅使得能源危机加剧，而且造成了严重的环境污染和全球性的温室效应。为了解决这些问题，人们将目光投向了环保清洁的可再生能源。开发利用分布式能源（distributed energy resources，DERs）已成为未来主要的发展趋势（郑漳华，艾芊，微电网的研究现状及在我国的应用前景：电网技术，2008）。而常见的DERs如风能、太阳能等因受到天气条件的限制，其电能生产往往具有随机性和间歇性的特点。为了提升分布式发电的供电可靠性和改善电能质量，人们提出了一种新颖的解决方案——微电网（microgrids）。微电网是一种新型的能源结构，它容纳了大量的分布式电源（distributed generation， DG）、负荷、储能装置以及电力电子器件。并可以在并网和孤岛两种模式下运行，具有较强的灵活性。当微电网处于并网模式时，DG的电压和频率受到大电网的调节，因此，并网模式下微电网的电压和频率稳定性通常不是人们研究的重点（Microgrid stability:Classiﬁcation and a review:Renewable
ELECTRONICS WORLD・探索与观察
孤岛微电网系统电压和频率稳定控制研究综述
苏州科技大学电子与信息工程学院苏州科技大学苏州智慧城市研究院江苏省建筑智慧节能重点实验室许德明李泽郝万君
近来，微电网吸引人们越来越多的关注。微电网使用分布式电源供电，对环境的污染小，是未来智能电网的发展趋势。然而，孤岛微电网中存在着电压和频率的波动问题亟需解决。为提升供电可靠性和电能质量，多智能体系统协同控制理论被逐渐应用于微电网的电压和频率稳定控制中。简要介绍了孤岛微电网的初级控制和次级控制，综述了多智能体系统在孤岛微电网电压和频率稳定控制中的研究现状，并对多智能体系统在未来微电网中的应用前景进行展望。