本发明涉及变速恒频抽蓄机组低压穿越，具体涉及一种变速抽蓄机组快速功率模式无需卸荷电阻的低穿控制方法。
背景技术：
1、为加快新型电力系统的建设，近些年来风光等新能源得到了大力发展，由于风光出力具有很强的随机性和波动性，会给电网的运行和控制带来严峻挑战，急需抽水蓄能电站来“削峰填谷”。相对于定速抽水蓄能机组，变速抽水蓄能机组(能够四象限运行，有功功率和无功功率能够独立解耦控制，并且调节速度快)近些年得到了大力发展，其中的全功率变速抽水蓄能机组在中小容量抽水场合具有显著技术和经济优势。然而与全功直驱风电机组类似，全功率变速抽水蓄能机组需要采用变流器并网，这就要求其具备相应的低电压穿越能力。然而这方面的目前的研究还处于起步阶段，一些学者参考全功率直驱风电机组的低压穿越控制策略，在全功率变速抽水蓄能机组中加入卸荷电阻来抑制直流侧的过电压，避免对机组造成伤害，然而这会增加控制的复杂性和降低运行的可靠性，并会增加工程成本。实际上变流器的控制时间是毫秒级，响应速度很快，可以通过变流器的控制，将低电压穿越过程中的直流过电压抑制下来，无需增加卸荷电阻。然而尚未见到相关研究，因此研究变速抽蓄机组快速功率模式无需卸荷电阻的低压穿越控制方法具有重要的理论意义和工程价值。
技术实现思路
1、针对处于发电工况且采用快速功率控制模式的全功率抽蓄机组，本发明提供一种变速抽蓄机组快速功率模式无需卸荷电阻的低穿控制方法，含网侧变流器的无功主动支撑策略和机侧变流器的功率瞬降控制、直流电压上限控制、阻尼控制，本发明无需增加卸荷电阻就能实现全功率变速抽蓄机组的低电压穿越，并在低压穿越期间为系统提供无功主动支撑，该发明成果可为提高全功率变速抽水蓄能机组的低电压穿越能力以及全功率变速抽蓄机组控制系统设计、优化运行等提供有效参考。
2、本发明通过下述技术方案实现：
3、一种变速抽蓄机组快速功率模式无需卸荷电阻的低穿控制方法，包括：
4、s1、控制全功率变速抽蓄机组处于发电工况并工作于快速功率控制模式；
5、s2、检测交流母线电压是否低于网侧交流电压安全水平，若是，则跳转至s3，否则，返回本步骤；
6、s3、当所述全功率变速抽蓄机组进入低压穿越控制后，退出最优转速控制策略，保持故障前的功率指令和转速指令进行控制，并投入网侧变流器无功补偿策略；
7、s4、判断直流电压是否高于额定值，若是，投入功率瞬降控制策略，然后跳转至s5，否则，跳转至s9；
8、s5、判断所述直流电压是否不低于直流电压安全阈值，若是，则投入直流电压上限控制策略，然后跳转至s6，否则，机侧变流器为定功率控制策略，直接跳转至s7；
9、s6、检测直流电压是否恢复至直流电压安全阈值以内，若是，则退出直流电压上限控制策略，机侧变流器自动转为定功率控制策略，然后跳转至s7，否则，返回本步骤；
10、s7、在故障恢复时，检测发电机的转速是否上升，若是，则投入阻尼控制策略，然后跳转至s8，否则，直接跳转至s8；
11、s8、检测所述直流电压是否恢复到额定值，若是，则退出功率瞬降控制策略，然后跳转至s9，否则，返回本步骤；
12、s9、检测所述交流母线电压是否不低于网侧交流电压安全水平，若是，则退出网侧变流器无功补偿策略，然后跳转至s10，否则，返回本步骤；
13、s10、检测发电机的转速是否恢复到进入低电压穿越前的转速，若是，则退出阻尼控制策略，结束，否则，返回本步骤。
14、作为优化，所述全功率变速抽蓄机组包括机侧变流器、调速系统和网侧变流器和发电机。
15、作为优化，所述快速功率控制模式即机侧变流器控制发电机的功率，所述调速系统控制所述发电机的转速，所述网侧变流器控制直流电压。
16、作为优化，所述网侧变流器无功补偿策略具体为：
17、当电网发生故障导致交流母线电压低于网侧交流电压安全水平后，所述网侧变流器向电网提供无功主动支撑，注入无功补偿功率，以提高母线电压，电网故障后的所述网侧变流器的q轴电流参考值具体为：
18、iqref＝kg(0.9-vg)in+iq00.2(p.u.)≤vg≤0.9(p.u.)；
19、式中，iqref为故障后的网侧变流器q轴电流参考值，vg为交流母线电压的有效值，in为网侧变流器的额定电流，iq0为故障前正常运行时网侧变流器q轴电流参考值，kg为动态无功支撑电流系数。
20、作为优化，kg取值范围为1.5-3。
21、作为优化，所述功率瞬降控制策略具体为：
22、定直流电压控制参考值vdcref和直流电压vdc做差后得到直流电压偏差δvdc，所述直流电压偏差δvdc经过功率瞬降控制器后输出附加瞬降功率δpv，具体表达式为：
23、△pv＝kp△vdc＝kp(vdcref-vdc)；
24、式中，kp为功率瞬降控制器的控制参数，△vdc为直流电压偏差，vdcref为定直流电压控制参考值，vdc为直流电压。
25、作为优化，所述阻尼控制策略具体为：
26、在所述机侧变流器定功率控制中引入一个与所述发电机的转速成比例的附加阻尼控制，生成一个附加阻尼功率△pd，具体过程为：
27、转速参考值nref和所述发电机的实际转速ng做差后得到转速偏差δn，所述阻尼偏差δn经过阻尼控制器后输出附加阻尼功率δpd，具体表达式为：
28、δpd＝-dδn＝-d(nref-ng)；
29、式中，d为阻尼控制器的控制参数，δn为阻尼偏差，nref为转速参考值，n为发电机的实际转速。
30、作为优化，所述定功率控制策略具体为：
31、将电网故障后发电机的功率参考值p′ref经过功率限幅处理后与机侧变流器向直流系统注入的功率pg做差后，再经过第一pi控制器调节和限幅后生成第一d轴电流参考值idref1，具体公式为：
32、idref1＝kp1(p′ref-pg)+ki1∫(p′ref-pg)dt；
33、式中，kp1为第一pi控制器的比例系数，ki1为第一pi控制器的积分系数，p′ref为低电压穿越过程中发电机的功率参考值，pg为机侧变流器向直流系统注入的功率；
34、其中，低电压穿越过程中功率瞬降控制和阻尼控制均未启动时的发电机的功率参考值p′ref的表达式为：
35、p′ref＝pref；
36、式中，pref为进入低电压穿越时机组最优控制获得的参考功率；
37、低电压穿越过程中功率瞬降控制投入而阻尼控制未启动时的发电机的功率参考值p′ref的表达式为：
38、p′ref＝pref+δpv＝pref+kp(vdcref-vdc)；
39、低电压穿越过程中功率瞬降控制和阻尼控制均投入时发电机的功率参考值p′ref的表达式为：
40、p′ref＝pref+δpv+δpd＝pref-d(nref-ng)+kp(vdcref-vdc)；
41、低电压穿越过程中功率瞬降控制退出而阻尼控制还投入时发电机的功率参考值p′ref的表达式为：
42、p′ref＝pref+δpd＝pref-d(nref-ng)。
43、作为优化，所述直流电压上限控制策略具体为：
44、所述直流电压安全阈值与直流电压vdc做差后经过第二pi控制器调节和限幅后生成第二d轴电流参考值idref2，具体公式为：
45、
46、式中，kp2为第二pi控制器的比例系数，ki2为第二pi控制器的积分系数。
47、作为优化，所述第一d轴电流参考值idref1和所述第二d轴电流参考值idref2的协调过程如下：
48、当直流电压在直流电压安全阈值内时，即第二d轴电流参考值idref2经过第二pi控制器调节和限幅后输出的为所述第二pi控制器的限幅上限第二d轴电流参考值idref2大于第一d轴电流参考值idref1，所述第一d轴电流参考值idref1和第二d轴电流参考值idref2经过最小函数min后得到idref＝idref1，此时机侧变流器控制的是机组功率；当直流电压达到或者超过安全阈值时，第二d轴电流参考值idref2小于所述第二pi控制器的限幅上限而此时机组实际发出的功率由于电网电压降低受阻，机组实际发出的功率小于机组的参考功率，即pg<p′ref，第一d轴电流参考值idref1经过第一pi控制器后输出的为所述第一pi控制器的限幅上限第二d轴电流参考值idref2小于第一d轴电流参考值idref1，所述第一d轴电流参考值idref1和第二d轴电流参考值idref2经过最小函数min后得到idref＝idref2，此时机侧变流器控制的是直流电压，从而保证直流电压不超过直流电压安全阈值。
49、本发明还公开了一种变速抽蓄机组控制方法，所述变速抽蓄机组控制方法包括：
50、采用前述的一种变速抽蓄机组快速功率模式无需卸荷电阻的低穿控制方法对处于发电工况、且采用快速功率控制模式的全功率变速抽蓄机组进行低压穿越过程控制
51、本发明还公开了一种变速抽蓄机组快速功率模式无需卸荷电阻的低穿控制系统，包括：
52、工作模式控制单元，所述工作模式控制单元被配置为执行如下指令：
53、控制所述全功率变速抽蓄机组工作于快速功率控制模式；
54、检测控制单元，所述检测控制单元被配置为执行如下指令：
55、检测交流母线电压是否低于网侧交流电压安全水平，且当检测交流母线电压低于网侧交流电压安全水平时，控制所述全功率变速抽蓄机组进入低压穿越过程，使得所述全功率变速抽蓄机组退出最优转速控制策略，保持故障前的功率指令和转速指令进行控制，并投入网侧变流器无功补偿策略；当检测到直流电压高于额定值，则投入功率瞬降控制策略；当检测到直流电压不低于直流电压安全阈值，则投入直流电压上限控制策略；当检测到发电机的转速上升，则投入阻尼控制策略；
56、以及退出控制单元，所述退出控制单元被配置为执行如下指令：
57、当检测到直流电压恢复至直流电压安全阈值以内，则退出直流电压上限控制策略；当检测到交流母线电压恢复至网侧交流电压安全水平，则退出网侧变流器无功补偿策略；当检测到直流电压恢复到额定值，则退出功率瞬降控制策略；当检测到发电机的转速恢复到进入低电压穿越前的转速，则退出阻尼控制策略。
58、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
59、1.本发明提出的变速抽蓄机组快速功率模式无需卸荷电阻的低穿控制方法，无需增加卸荷电阻就能实现全功率变速抽蓄机组的低电压穿越，并在低穿期间为系统提供无功主动支撑；
60、2.本发明提出的变速抽蓄机组快速功率模式无需卸荷电阻的低穿控制方法，可为提高全功率变速抽蓄机组的低电压穿越能力以及全功率变速抽蓄机组控制系统设计、优化运行等提供有效参考。
1.一种变速抽蓄机组快速功率模式无需卸荷电阻的低穿控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种变速抽蓄机组快速功率模式无需卸荷电阻的低穿控制方法，其特征在于，所述全功率变速抽蓄机组包括机侧变流器、调速系统和网侧变流器和发电机，所述快速功率控制模式即机侧变流器控制发电机的功率，所述调速系统控制所述发电机的转速，所述网侧变流器控制直流电压。
3.根据权利要求1所述的一种变速抽蓄机组快速功率模式无需卸荷电阻的低穿控制方法，其特征在于，所述网侧变流器无功补偿策略具体为：
4.根据权利要求1所述的一种变速抽蓄机组快速功率模式无需卸荷电阻的低穿控制方法，其特征在于，所述功率瞬降控制策略具体为：
5.根据权利要求4所述的一种变速抽蓄机组快速功率模式无需卸荷电阻的低穿控制方法，其特征在于，所述阻尼控制策略具体为：
6.根据权利要求5所述的一种变速抽蓄机组快速功率模式无需卸荷电阻的低穿控制方法，其特征在于，所述定功率控制策略具体为：
7.根据权利要求6所述的一种变速抽蓄机组快速功率模式无需卸荷电阻的低穿控制方法，其特征在于，所述直流电压上限控制策略具体为：
8.根据权利要求7所述的一种变速抽蓄机组快速功率模式无需卸荷电阻的低穿控制方法，其特征在于，所述第一d轴电流参考值idref1和所述第二d轴电流参考值idref2的协调过程如下：
9.一种变速抽蓄机组控制方法，其特征在于，所述变速抽蓄机组控制方法包括：
10.一种变速抽蓄机组快速功率模式无需卸荷电阻的低穿控制系统，其特征在于，包括：
