通过压缩空气储能抑制电力系统低频振荡的系统及方法与流程

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1.本发明涉及电网技术领域，具体涉及一种通过压缩空气储能抑制电力系统低频振荡的系统及方法。

背景技术：

2.附加阻尼控制技术在双馈异步风力发电机组、电池储能系统、静止无功补偿器等功率输出装置中有较多的应用，通过监测电力系统中的各参数，通常以同步发电机之间的转速差、相位差、功率增量值作为输入信号，经过附加阻尼控制器的滤波环节、增益环节、相位补偿环节、限幅环节处理后，得到附加阻尼控制信号，接入功率输出装置控制系统的关键节点，对装置输出功率进行修正，当发生低频振荡时控制功率输出装置发出动态变化的功率，平抑低频振荡，增强电力系统的阻尼和运行稳定性。附加阻尼控制器的设计和接入节点的选择随着装置的结构、原理及其控制系统的不同而变化，应针对不同的装置和控制系统选择附加阻尼控制器参数和接入节点位置，确保装置发挥平抑振荡、增强阻尼的效果。
3.附加阻尼控制技术应用于双馈异步风力发电机组的时候，风电场因为风力资源的特点，其安装位置较远且极其固定，需要通过长输电线路进行电能传输，对发生在距离较远处的振荡进行抑制时效果有所折扣，同时风力发电的不稳定性较强，当风力资源不足时风电机组的功率可能不能完成输出足够动态功率的工作，抑制低频振荡的作用欠佳。
4.而电池储能系统、静止无功补偿器等功率输出装置由于其自身的成本，如果要对大电网的低频振荡有足够的抑制效果需要其自身的额定输出功率较大，综合建设和维护成本，通过对电池储能或静止无功发生器采用附加阻尼控制技术的经济性不高，若两者输出功率足够抑制低频振荡时成本较高，但当两者的输出功率不高时，对系统低频振荡的抑制效果不显著。
5.中小规模压缩空气储能系统经过变流器后接入电力系统，使储能系统和电网没有耦合，运行状态互不干扰，大规模压缩空气储能系统通过同步电机和变压器直接接入电网，低频振荡发生时对储能系统的运行也会造成影响。大规模压缩空气储能系统在储能完成后进行功率输出时间可达数小时，同时其额定功率相对于电池储能系统和静止无功补偿器等功率输出装置能更大程度影响电力系统运行，根据大规模压缩空气储能系统的运行特性，完全可以用来平抑分钟级甚至小时级的电力系统的中低频带功率振荡，在额定功率输出工况中的数小时内，可对电力系统的中低频振荡进行抑制和预防。
6.现有的压缩空气储能系统主要采用最大效率跟踪控制，结合转子转速及输出功率使压缩空气储能系统运行在最大效率点处，并发挥削峰填谷，调频、补偿无功和协同风力发电等作用，这些控制方法使压缩空气储能系统对电力系统的阻尼的影响较小，无法保证在发生低频振荡时电力系统运行的稳定性。

技术实现要素：

7.本发明提供一种通过压缩空气储能抑制电力系统低频振荡的系统及方法，保证在
发生低频振荡时电力系统运行稳定。
8.问题。
9.本发明通过下述技术方案实现：
10.一种通过压缩空气储能抑制电力系统低频振荡的系统，包括与电力系统输入端连接的压缩空气储能系统，在所述压缩空气储能系统的空气输入端与储气容器之间设有通过开阀度控制器控制开度的调节阀，所述开阀度控制器的输入端分别接入附加阻尼控制器的附加阻尼控制信号、压缩空气储能的参考质量流量信号以及压缩空气储能反馈的平均质量流量信号，所述附加阻尼控制器的输入端接入电力系统发生低频振荡时所述电力系统中的发电机间的转速差信号。
11.作为优化，所述附加阻尼控制器包括增益模块、滤波模块、相位补偿模块和第一限幅模块，所述电力系统中的发电机间的转速差信号依次通过所述增益模块、滤波模块、相位补偿模块和第一限幅模块与所述开度阀控制器的输入端连接。
12.作为优化，所述滤波模块为高通滤波器。
13.本发明还公开了一种通过压缩空气储能抑制电力系统低频振荡的方法，包括：
14.s1、获取电力系统发生低频振荡时所述电力系统中的发电机间的转速差信号δω；
15.s2、将所述转速差信号δω输入至附加阻尼控制器的输入端，得到附加阻尼控制信号δq；
16.s3、将所述附加阻尼控制信号δq、压缩空气储能的参考质量流量信号q
ref
以及压缩空气储能反馈的平均质量流量信号qm输入至开阀度控制器中，以调节所述压缩空气储能系统的实际质量流量；
17.s4、通过调节后的所述压缩空气储能系统的实际质量流量平抑电力系统的振荡，使同步发电机的电压逐渐相对稳定，直到电力系统的低频振荡得到平抑。
18.作为优化，s1中，当电力系统发生低频振荡时，检测同步发电机间的各发电机的转速，并将两个所述同步发电机的转速相减得到转速差信号δω。
19.作为优化，s2的具体步骤为：
20.s2.1、所述转速差信号δω先通过增益模块，将所述转速差信号δω的幅度变大得到第一信号；
21.s2.2、所述第一信号通过滤波模块，以稳定所述第一信号，从而得到第二信号；
22.s2.3、所述第二信号通过相位补偿模块，以改变所述第一信号的超前和滞后角度，从而得到第三信号；
23.s2.4、所述第三信号通过第一限幅模块，以限制所述第三信号的上下限，进而得到附加阻尼控制信号。
24.作为优化，s3中，所述附加阻尼控制信号δq、压缩空气储能的参考质量流量信号q
ref
以及压缩空气储能的平均质量流量信号qm输入至开阀度控制器中，具体公式为：
25.q＝q
ref-qm+δq；
26.其中，q为通过附加阻尼控制信号δq、压缩空气储能的参考质量流量信号q
ref
以及压缩空气储能的平均质量流量信号qm汇总后得到的第一输入质量流量信号。
27.作为优化，s3的具体步骤为：
28.s3.1、获得第一输入质量流量信号q；
29.s3.2、所述第一输入质量流量信号q经过pid模块，通过所述pid模块后经质量流量和开度计算模块的计算后得到第一输入质量流量信号与开度之间的关系，从而控制开阀度控制器相应的开度，以调节从储气容器输出到压缩空气储能系统的质量流量的大小；
30.s3.3、通过从储气容器输出到压缩空气储能系统的质量流量控制所述压缩空气储能系统中的透平系统的输出功率变化，所述透平系统的输出功率即电力系统中的同步发电机的输入功率，从而控制同步发电机输出变化的有功功率。
31.作为优化，s3.2中，所述第一输入质量流量信号经过所述质量流量和开度计算模块后还会通过延时模块输出。
32.作为优化，所述延时模块的输出端与第二限幅模块连接，所述第一输入质量流量信号依次经过所述延时模块和第二限幅模块输出得到开度阀控制信号。
33.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
34.本发明通过压缩空气储能附加阻尼控制方法可有效增强电力系统阻尼，对电力系统低频振荡有显著的平抑作用，能较大时间的缩短振荡的衰减时间，有效缩小振荡的幅度，提升了电力系统运行稳定性；
35.压缩空气储能可使其在较小范围内改变其输出的质量流量和输出功率，且当储气容器内有足够的空气时，对压缩空气储能内部温度和压力的影响较小，储气容器内部状态仍能保持稳定；
36.大规模压缩空气储能系统(一般容量为百兆瓦)通过附加阻尼控制可提高系统阻尼，增强区域间电力系统运行稳定性，避免从一次和二次系统提高阻尼产生的大量投资和电力系统拓扑结构的改变，提高了电力系统运行的经济性，附加阻尼控制的压缩空气储能系统在额定工况运行时间内都可保持原有的运行模式，不影响压缩空气储能系统的正常功能，并可在额定输出的时间内预防低频振荡，增加压缩空气储能系统的运行功能，保证电力系统稳定运行。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
38.图1为本发明所述的一种通过压缩空气储能抑制电力系统低频振荡的方法的流程图；
39.图2为caes系统并网电力系统的结构示意图；
40.图3为实施例中caes系统的结构示意图；
41.图4为调节阀开度和从储气容器输出到压缩空气储能系统的质量流量的关系示意图
42.图5为附加阻尼控制器和开度阀控制器的结构示意图。
具体实施方式
43.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
44.实施例1
45.一种通过压缩空气储能抑制电力系统低频振荡的系统，包括与电力系统输入端连接的压缩空气储能系统，在所述压缩空气储能系统的空气输入端与储气容器之间设有通过开阀度控制器控制开度的调节阀，所述开阀度控制器的输入端分别接入附加阻尼控制器的附加阻尼控制信号、压缩空气储能的参考质量流量信号以及压缩空气储能反馈的平均质量流量信号，所述附加阻尼控制器的输入端接入电力系统发生低频振荡时所述电力系统中的发电机间的转速差信号。
46.本实施例中，所述附加阻尼控制器包括增益模块、滤波模块、相位补偿模块和第一限幅模块，所述电力系统中的发电机间的转速差信号依次通过所述增益模块、滤波模块、相位补偿模块和第一限幅模块与所述开度阀控制器的输入端连接。
47.如图5所示，转速差信号δω输入至附加阻尼控制器，依次通过增益模块、滤波模块、相位补偿模块和第一限幅模块后得到附加阻尼控制信号，滤波模块是高通滤波器，以很大的时间常数t
wqs
使输入的振荡信号(转速差信号δω)通过时不变，时间常数根据高通滤波器的参数可以得到，根据其它信号的类型进行设置，高通滤波器已经说明可以说明取值的情况，隔离信号稳态变化对电力系统产生的干扰，低频振荡是电网扰动下发电机的转速、功角等发生0.1～2.5hz的振荡；隔离的信号除低频振荡信号除外的其他信号，例如：负载变化引起的振荡等，通过增益模块的增益k
qs
可确定附加阻尼控制器产生阻尼的大小，其值根据需要产生的阻尼效果和压缩空气储能系统本身输出功率大小而改变，相位补偿环节通过调整参数t
1qs
和t
2qs
，可以改变附加阻尼控制信号的超前和滞后角度，使caes系统(压缩空气储能系统)输出的有功功率波形相位发生改变，而压缩空气储能系统输出的有功功率和功率振荡波形有合适的相位差时阻尼效果较好，限幅模块主要限制附加阻尼控制信号的调节幅度，避免输出的附加阻尼控制信号超调，保持caes系统的运行稳定性，结合caes系统本身类型和参数以及所并网电力系统的特点调节整合附加阻尼控制器的各环节参数。
48.压缩空气储能系统中质量流量主要受储气容器内部状态和调节阀开度的影响，调节阀选择等百分比调节阀，如图4，质量流量和调节阀开度之间的关系近似等于指数函数，开阀度控制器如图5所示，附加阻尼控制信号δq、参考质量流量值q
ref
之和和平均质量流量值qm相减后，经过整合好参数的pid控制后通过质量流量和开度计算模块后得到相应的开度大小信号，开度大小和质量流量之间关系如图4所示，具体的关系应由调节阀型号决定，再经过延时模块和第二限幅模块到达执行机构(即图3中的透平系统)，其中延时模块的时间常数tm用于模拟caes系统信号和执行机构的时滞效应和响应速度，其值应该具体问题具体分析。
49.调节阀开度控制器控制储气容器输出对应的质量流量，附加阻尼控制信号δq添加在参考质量流量值q
ref
和平均质量流量值qm的求差节点，对压缩空气储能系统中的调节阀的控制信号进行修正，从而得到相应变化的质量流量值信号和开度控制信号，控制调节阀的开度作为指令使对应的质量流量发生改变；
50.输出质量流量q
′
受参考质量流量信号q
ref
、平均质量流量信号qm和附加阻尼控制信号δq影响而发生改变，q
′
＝f(q
ref
+qm+δq)＝f(q)，f为开度阀控制器中的pid模块、质量流量和开度计算模块l(q)、延时模块、第二限幅模块的综合运算；进而驱动和改变透平系统输出的机械功率，透平系统作为同步发电机的原动机向同步发电机输入机械功率，随着透平功率变化控制同步发电机输出变化的有功功率，同步发电机的转子转速随输出有功功率发生极小幅度变化，通过输出变化的有功功率平抑振荡而不需要改变同步发电机的励磁电流大小，同步发电机的电压保持相对稳定。发生低频振荡时，产生转速差，附加阻尼控制器输出附加阻尼控制信号，进而通过开度阀控制器控制质量流量，并调整透平系统的输出功率，驱动压缩空气储能的同步发电机输出有功功率，以抑制电力系统低频振荡，从而达到抑制低频振荡的效果。
51.附加阻尼控制效果：为区域间同步发电机提供正阻尼转矩，使发电机之间转子转速的振荡得到平抑，电力系统的阻尼得到提高，当电力系统中振荡量逐渐平息，发电机转速差逐渐减小，附加控制信号也逐渐减小为0，附加阻尼控制器不再改变caes的输出功率。
52.综上压缩空气储能系统对应振荡信号输出相应的有功功率来平抑电力系统低频振荡，提高了电力系统运行的稳定性。
53.实施例2
54.不同于双馈异步风力发电机和svg等装置，压缩空气储能系统因为其自身原理和结构，应该基于装置本身的特点设计附加阻尼控制器的参数并选择合适的附加信号接入节点，并根据大规模压缩空气储能系统的控制系统特点改变整体的控制方式从而实现动态输出功率的目的。图1是本发明提出的一种抑制电网低频振荡的压缩空气储能附加阻尼控制方法的技术路线，压缩空气储能系统中开度阀的控制系统配合最大效率跟踪控制，保持调节阀开度使系统输出额定功率，向开度阀控制器中附加阻尼控制信号，改变调节阀的工作方式，动态输出有功功率，并根据反馈后的转速差δω振荡信号即时的修正附加阻尼信号，实现有功出力的即时变化。
55.具体的，本发明公开了一种通过压缩空气储能抑制电力系统低频振荡的方法，包括：
56.s1、获取电力系统发生低频振荡时所述电力系统中的发电机间的转速差信号δω；当区域间互联较弱、阻尼较小时，电力系统在小干扰的影响下易发生低频振荡。区域间传输线有功功率振荡增量δp、发电机间相位差δδ和发电机间的转速差δω都可作为附加阻尼控制器的输入信号，这些量也反映系统中功率振荡的强弱程度，本专利以检测同步发电机间的转速差作为输入信号，监测区域间发电机g1和g3转速ω1和ω3，两者相减可得到转速差δω。
57.s2、将所述转速差信号δω输入至附加阻尼控制器的输入端，得到附加阻尼控制信号δq；
58.本实施例中，s2的具体步骤为：
59.s2.1、所述转速差信号δω先通过增益模块，将所述转速差信号δω的幅度变大得到第一信号；
60.s2.2、所述第一信号通过滤波模块，以稳定所述第一信号，从而得到第二信号；
61.s2.3、所述第二信号通过相位补偿模块，以改变所述第一信号的超前和滞后角度，
从而得到第三信号；
62.s2.4、所述第三信号通过第一限幅模块，以限制所述第三信号的上下限，进而得到附加阻尼控制信号。
63.如图5所示，转速差信号δω输入至附加阻尼控制器，依次通过增益模块、滤波模块、相位补偿模块和第一限幅模块后得到附加阻尼控制信号，滤波模块是高通滤波器，以很大的时间常数t
wqs
使输入的振荡信号通过时不变，隔离信号稳态变化对电力系统产生的干扰，通过增益模块的增益k
qs
可确定附加阻尼控制器产生阻尼的大小，其值根据需要产生的阻尼效果和压缩空气储能系统本身输出功率大小而改变，相位补偿环节通过调整参数t
1qs
和t
2qs
，可以改变附加阻尼控制信号的超前和滞后角度，使caes系统(压缩空气储能系统)输出的有功功率波形相位发生改变，而压缩空气储能系统输出的有功功率和功率振荡波形有合适的相位差时阻尼效果较好，限幅模块主要限制附加阻尼控制信号的调节幅度，避免输出的附加阻尼控制信号超调，保持caes系统的运行稳定性，结合caes系统本身类型和参数以及所并网电力系统的特点调节整合附加阻尼控制器的各环节参数，可得到合适的附加阻尼控制信号。
64.s3、将所述附加阻尼控制信号δq、压缩空气储能的参考质量流量信号q
ref
以及压缩空气储能反馈的平均质量流量信号qm输入至开阀度控制器中，以调节所述压缩空气储能系统的实际质量流量；
65.本实施例中，s3的具体步骤为：
66.s3.1、获得第一输入质量流量信号q；
67.s3.2、所述第一输入质量流量信号q经过pid模块，通过所述pid模块后经质量流量和开度计算模块的计算后得到第一输入质量流量信号与开度之间的关系，再经过延时模块和第二限幅模块输出得到开度阀控制信号，从而控制开阀度控制器相应的开度，以调节从储气容器输出到压缩空气储能系统的质量流量的大小；
68.s3.3、通过从储气容器输出到压缩空气储能系统的质量流量控制所述压缩空气储能系统中的透平系统的输出功率变化，所述透平系统的输出功率即电力系统中的同步发电机的输入功率，从而控制同步发电机输出变化的有功功率。
69.本实施例中，所述附加阻尼控制信号δq、压缩空气储能的参考质量流量信号q
ref
以及压缩空气储能的平均质量流量信号qm输入至开阀度控制器中，具体公式为：
70.q＝q
ref-qm+δq；
71.其中，q为通过附加阻尼控制信号δq、压缩空气储能的参考质量流量信号q
ref
以及压缩空气储能的平均质量流量信号qm汇总后得到的第一输入质量流量信号。
72.根据附加阻尼控制信号得到开度阀控制信号，控制caes系统的输出质量流量。caes系统中质量流量主要受储气容器的内部状态和调节阀开度影响，阀门选择等百分比调节阀，质量流量和阀门开度之间的关系近似等于指数函数如图4所示，阀门控制系统如图5所示。首先，参考质量流量值q
ref
和平均质量流量值qm相减后得到差值信号，附加阻尼控制信号δq对差值信号进行修正,输出质量流量q＝q
ref-qm+δq；进而，经过pid控制后通过质量流量和开度计算模块后得到相应的开度大小信号，开度大小和质量流量之间函数关系如图4所示；最后，经过延时模块并到达执行机构，其中延时模块时间常数tm用于模拟caes系统信号和执行机构的时滞效应和响应速度，其值应该具体问题具体分析。
73.s4、通过调节后的所述压缩空气储能系统的实际质量流量平抑电力系统的振荡，使同步发电机的电压逐渐相对稳定，直到电力系统的低频振荡得到平抑。
74.从储气容器输出到压缩空气储能系统的质量流量的大小决定了caes的透平功率，透平系统作为同步发电机的原动机向同步发电机输入机械功率，透平功率的变化控制同步发电机输出变化的有功功率，同步发电机的转子转速随输出有功功率发生极小幅度变化，通过输出变化的有功功率平抑振荡不需要改变同步发电机的励磁电流大小，同步发电机的电压保持相对稳定。
75.当电网低频振荡得到平抑，电力系统中各量的振荡逐渐平息，发电机转速差逐渐减小，附加控制信号也逐渐减小，附加阻尼控制器不再改变caes的输出功率。以上是压缩空气储能平抑电网低频振荡附加阻尼控制方法的基本步骤。
76.对于容易发生低频振荡的同步发电机，控制case系统输出有功功率产生正的附加阻尼转矩δt
ed1
，并入机械转矩和电磁转矩相加减的节点，提升电力系统整体的正阻尼转矩，预防有功功率振荡产生，在低频振荡发生时也可以提升正阻尼转矩，平抑低频振荡，加速振荡的平息。若只对电力系统中阻尼设备进行分析和控制，可将两区域系统视作等值二机系统，图2为有caes系统并网的电力系统模型，用于研究caes阻尼功率振荡的原理。
77.电网在小扰动下发生低频振荡，将引起同步发电机的电磁功率发生变化，并破坏了同步发电机的机械转矩和电磁转矩之间的平衡，进而使得同步发电机发生功角振荡。采用经典2阶动态方程，且在工作点附近线性化后，发生低频振荡下线路功率变化量如下：
[0078][0079]
式中，δp1、δp2分别为母线1与母线3之间的功率增量和母线2与母线3之间的功率增量；δ为初始时刻的功角；θ为初始时刻母线1和母线3之间的相角偏差；δδ为功角振荡的变化量。
[0080]
电网发生低频振荡时，接入的caes向母线3输入有功功率以调节电网稳定。caes输入的有功功率与角速度成本比，因此caes输入系统的有功功率变化量表达式如下
[0081]
δpc＝-k
p
δωrꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0082]
通过功率平衡关系可知，在小扰动下发电机的转子运动方程的增量表达式如下
[0083][0084]
式中，kd为阻尼系数；h为惯性时间常数；ω0为初始角速度。
[0085]
通过式(4)，可知系统的阻尼比表达式如下
[0086][0087]
当k
p
/(k1+k2)＞0时，系统阻尼比变大。可见，电力系统发生低频振荡时，通过调整caes的参数k
p
，给系统提供正阻尼，以抑制系统的低频振荡。
[0088]
图3为一个典型的三级透平的压缩空气储能系统，储能完成后通过调整调节阀开度l控制储能容器释放压缩气体，每进入一级透平系统前经过换热器加热，单位质量的空气每经过一级透平都输出的功we,i。阀门选择等百分比调节阀，方便进行流量调节，其流量特
性曲线接近指数函数。
[0089]
假设caes输出额定功率下调节阀开度附近有理想的质量流量特性，即质量流量q仅与开度l有关，且采用百分比表示阀门的开度，此时调节阀开度和质量流量之间的关系可近似表示为指数函数，质量流量q与开度l之间的表达式如式(5)所示，质量流量和阀门开度的关系如图4所示。
[0090][0091]
式中，q(l)为对应调节阀开度l的质量流量；q
max
为调节阀的最大质量流量，l
max
为调节阀的最大开度，r为最大质量流量和最小质量流量之比。
[0092]
调节阀开度执行机构的传递函数为
[0093][0094]
式中，tm为时间常数；l
t
为调节阀开度指令，该指令表示可使阀门输出变化的质量流量。
[0095]
释能时，经过每一级换热器回热后的空气温度可采用如下公式计算
[0096][0097]
式中，i表示透平级数；为每一级加热器的输入温度；为透平系统的输出温度；εe为换热器的换热效率，其为常数。
[0098]
每一级膨胀机出口空气温度和单位质量空气经过透平机时做功计算如下
[0099][0100]
式中，k为理想空气比热容；c
p
为空气定压比热容比；β
e,i
为每一级的膨胀比；ηe为膨胀机效率；为每一级透平机的入口温度。
[0101]
单位质量流量q下，cae输出功率表达式为
[0102][0103]
式中，q表示单位质量流量；i表示透平级数。c
p
、β
e,i
、k、ηe为常数时，单位质量流量q下透平机做功的总量w
all
也是一个常数。因此，caes输出功率与质量流量成线性关系，即可通过改变调节阀开度来改变质量流量，进而改变透平总功率。
[0104]
为了有效提高caes抑制低频振荡的能力，提出了调节阀的附加阻尼控制器，其控制框图如图4所示。附加阻尼控制器中包括增益环节、滤波环节、相位补偿环节和限幅环节。
[0105]
当电力系统频率发生低频振荡时，转速差增量δω经过附加阻尼控制器获得附加控制信号，动态调整质量流量，以控制caes的输出功率。附加阻尼控制器中的增益环节调节信号的大小，滤波环节消除特定频段以外的信号，相位补偿环节调整信号的相位，限幅环节剔除超过附加控制信号上下限的值，防止超调。附加阻尼控制器的传递函数如下：
[0106]
[0107][0108]
式中，k
qs
、t
wqs
、t
1qs
、t
2qs
为附加阻尼控制器的参数；δq为质量流量的调节指令；δq
max
为附加阻尼控制器输出指令的最大幅值。
[0109]
caes向电网输出额定功率时的质量流量q
ref
与作为反馈信号的实际质量流量的平均值qm相减，通过pid控制后得到稳定的质量流量信号，计算获得调节阀开度的信号，最后经过惯性环节和限幅环节后得到开度信号，以改变调节阀的开度，进而控制质量流量。
[0110]
综述可知，电力系统发生低频振荡时，通过转速差增量δω调整caes质量流量，并通过透平输出功率p与质量流量q之间的线性关系获得功率增量δp，进而调整透平输出功率，驱动caes的同步发电机输出有功功率，以抑制电力系统低频振荡。
[0111]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种通过压缩空气储能抑制电力系统低频振荡的系统，包括与电力系统输入端连接的压缩空气储能系统，其特征在于，在所述压缩空气储能系统的空气输入端与储气容器之间设有通过开阀度控制器控制开度的调节阀，所述开阀度控制器的输入端分别接入附加阻尼控制器的附加阻尼控制信号、压缩空气储能的参考质量流量信号以及压缩空气储能反馈的平均质量流量信号，所述附加阻尼控制器的输入端接入电力系统发生低频振荡时所述电力系统中的发电机间的转速差信号。2.根据权利要求1所述的一种通过压缩空气储能抑制电力系统低频振荡的系统，其特征在于，所述附加阻尼控制器包括增益模块、滤波模块、相位补偿模块和第一限幅模块，所述电力系统中的发电机间的转速差信号依次通过所述增益模块、滤波模块、相位补偿模块和第一限幅模块与所述开度阀控制器的输入端连接。3.根据权利要求1所述的一种通过压缩空气储能抑制电力系统低频振荡的系统，其特征在于，所述滤波模块为高通滤波器。4.一种通过压缩空气储能抑制电力系统低频振荡的方法，其特征在于，包括：s1、获取电力系统发生低频振荡时所述电力系统中的发电机间的转速差信号δω；s2、将所述转速差信号δω输入至附加阻尼控制器的输入端，得到附加阻尼控制信号δq；s3、将所述附加阻尼控制信号δq、压缩空气储能的参考质量流量信号q
ref
以及压缩空气储能反馈的平均质量流量信号q
m
输入至开阀度控制器中，以调节所述压缩空气储能系统的实际质量流量；s4、通过调节后的所述压缩空气储能系统的实际质量流量平抑电力系统的振荡，使同步发电机的电压逐渐相对稳定，直到电力系统的低频振荡得到平抑。5.根据权利要求4所述的一种通过压缩空气储能抑制电力系统低频振荡的方法，其特征在于，s1中，当电力系统发生低频振荡时，检测同步发电机间的各发电机的转速，并将两个所述同步发电机的转速相减得到转速差信号δω。6.根据权利要求4所述的一种通过压缩空气储能抑制电力系统低频振荡的方法，其特征在于，s2的具体步骤为：s2.1、所述转速差信号δω先通过增益模块，将所述转速差信号δω的幅度变大得到第一信号；s2.2、所述第一信号通过滤波模块，以稳定所述第一信号，从而得到第二信号；s2.3、所述第二信号通过相位补偿模块，以改变所述第一信号的超前和滞后角度，从而得到第三信号；s2.4、所述第三信号通过第一限幅模块，以限制所述第三信号的上下限，进而得到附加阻尼控制信号。7.根据权利要求4所述的一种通过压缩空气储能抑制电力系统低频振荡的方法，其特征在于，s3中，所述附加阻尼控制信号δq、压缩空气储能的参考质量流量信号q
ref
以及压缩空气储能的平均质量流量信号q
m
输入至开阀度控制器中，具体公式为：q＝q
ref-q
m
+δq；其中，q为通过附加阻尼控制信号δq、压缩空气储能的参考质量流量信号q
ref
以及压缩空气储能的平均质量流量信号q
m
汇总后得到的第一输入质量流量信号。
8.根据权利要求7所述的一种压缩空气储能抑制电力系统低频振荡的方法，其特征在于，s3的具体步骤为：s3.1、获得第一输入质量流量信号q；s3.2、所述第一输入质量流量信号q经过pid模块，通过所述pid模块后经质量流量和开度计算模块的计算后得到第一输入质量流量信号与开度之间的关系，从而控制开阀度控制器相应的开度，以调节从储气容器输出到压缩空气储能系统的质量流量的大小；s3.3、通过从储气容器输出到压缩空气储能系统的质量流量控制所述压缩空气储能系统中的透平系统的输出功率变化，所述透平系统的输出功率即电力系统中的同步发电机的输入功率，从而控制同步发电机输出变化的有功功率。9.根据权利要求8所述的一种通过压缩空气储能抑制电力系统低频振荡的方法，其特征在于，s3.2中，所述第一输入质量流量信号经过所述质量流量和开度计算模块后还会通过延时模块输出。10.根据权利要求9所述的一种通过压缩空气储能抑制电力系统低频振荡的方法，其特征在于，所述延时模块的输出端与第二限幅模块连接，所述第一输入质量流量信号依次经过所述延时模块和第二限幅模块输出得到开度阀控制信号得到开度阀控制信号。

技术总结

本发明涉及电网技术领域，公开了一种通过压缩空气储能抑制电力系统低频振荡的系统及方法，包括与电力系统输入端连接的压缩空气储能系统，在所述压缩空气储能系统的空气输入端与储气容器之间设有通过开阀度控制器控制开度的调节阀，所述开阀度控制器的输入端分别接入附加阻尼控制器的附加阻尼控制信号、压缩空气储能的参考质量流量信号以及压缩空气储能反馈的平均质量流量信号，所述附加阻尼控制器的输入端接入电力系统发生低频振荡时所述电力系统中的发电机间的转速差信号。本发明通过压缩空气储能附加阻尼控制方法可有效增强电力系统阻尼，对电力系统低频振荡有显著的平抑作用。作用。作用。