1.一种电解类负荷参与孤立电网频率控制的方法,其特征在于,通过电解铝负荷控制系统来实现系统频率调节,电解铝负荷控制系统包括网络控制单元NCU、死区单元,比例放大单元、WASHOUT单元和限幅单元;比例放大单元和WASHOUT单元并联,且一端依次连接死区单元和网络控制单元NCU,另一端连接限幅单元;网络控制单元NCU连接孤立电网系统,限幅单元与WAMS控制主站连接;具体包括以下步骤:步骤1、建立孤立电网系统模型;步骤2、设计不同功率扰动模式下电解铝负荷控制器的控制逻辑;步骤3、设计不同功率扰动模式下电解铝负荷控制器的参数;步骤1的实现包括:步骤1.1 通过建立电解铝负荷拓扑结构,得到电解铝负荷功率-电压数学模型;具体步骤如下:1)电解铝负荷拓扑结构等效为反电动势E和等效电阻R串联,通过整流桥、饱和电抗器和有载调压变压器与交流母线线路连接;2)电解铝负荷有功功率P ASL 与直流侧电压V B 关系如下:3)电解铝负荷直流侧电压V B 与负荷交流侧母线电压V AH 的关系如式(2);(2)式中V SR 为饱和电抗器压降,k为有载调压变压器变比;4)通过改变发电机端电压来改变负荷交流母线高压侧电压;根据电压灵敏度方法,得到发电机端电压改变量ΔV G 与负荷交流母线高压侧电压ΔV AH 的关系,如式(3);ΔV AH =K sens ·ΔV G (3)(3)式中,K sens 为母线i对母线j的电压灵敏度系数;5)通过式(2)、(3)可得发电机端电压变化量ΔV G 与负荷有功功率变化量ΔP ASL 的对应关系是:ΔP ASL =K ASL ΔV G (4)(4)式中,K ASL 为负荷综合比例系数;步骤1.2 获取孤立电网系统的电气参数,建立孤立电网系统的数学模型,包括火电机组励磁系统,火电机组调速器,火电机组,传输线路,变压器,双馈风力发电机,电解铝负荷;利用最小二乘法曲线拟合得到惯性环节的各参数,如式(5);ΔP ASL (t)=-0.054+0.054·e -2.782t (5)写成传递函数的形式,如式(6);(6)式中,K ASL 为负荷综合比例系数;T ASL 为电解铝负荷有功功率时间常数;步骤2的实现包括:步骤2.1 建立电解铝负荷闭环控制系统;电解铝负荷闭环控制系统包括常规WAMS系统、附加WAMS控制主站,下行通道以及网络控制单元NCU;常规WAMS系统包括PMU子站,上行通道以及WAMS主站;WAMS主站与PMU子站通过TCP/IP协议通讯,实现对系统数据采集和状态监测;WAMS控制主站与PMU子站采用UDP协议进行通讯,直接获取PMU子站状态量;WAMS控制主站实时计算控制参数,并下发至网络控制单元NCU;网络控制单元NCU安装于发电机励磁柜侧,实现对电解铝负荷有功功率的控制;在发电机励磁系统参考电压叠加点处接入网络控制单元NCU输出端口,以采集的频率信号作为反馈信号输入;当系统出现功率扰动时,频率偏差通过网络控制单元NCU作用至火电机组励磁系统参考电压叠加点,使得励磁电压发生改变,从而改变电解铝负荷交流侧电压,电解铝负荷有功功率得到调节以平抑系统出现的不平衡功率;步骤2.2 设计电解铝负荷控制器控制逻辑;I)根据PMU子站信息监测系统功率扰动,判断系统状态;II)系统状态为瞬间功率扰动或连续功率波动时,WAMS控制主站下发控制参数;III)采集本地频率信号,判断WAMS控制主站通讯状态;IV)若WAMS控制主站通讯状态正常,则接受WAMS主站参数,更新网络控制单元NCU参数控制发电机励磁电压;V)若主站通讯状态异常,则采用网络控制单元NCU本地保存控制参数控制发电机励磁电压。
2.如权利要求1所述的电解类负荷参与孤立电网频率控制的方法,其特征在于,步骤3的实现包括:步骤3.1 电解铝负荷控制器比例放大单元参数设计;比例放大单元为系统提供稳态功率支撑,系统产生的功率扰动量ΔP包括电解铝负荷调节量ΔP ASLreg 和火电机组一次调节量ΔP Greg ;火电机组一次调节量与系统频率变化量满足下式:(7)式中:f N 为额定频率,f reg 为一次调频后系统频率稳态值,P GN 为发电机组额定功率,R G 为火电机组调差系数;电解铝负荷调节量与系统频率变化量的关系满足下式(8):(8)式中:Δf ASLLb 为负荷控制器死区范围,P ASLN 为电解铝负荷额定功率,R ASL 为电解铝负荷等效调差系数;电解铝负荷承担的功率调节量如式(9):ΔP ASLreg =ΔP-ΔP Greg (9)(9)式中系统功率扰动量ΔP分为两种情况计算;a.瞬间功率扰动下,系统功率扰动量为ΔP S ,则有式(10):ΔP=ΔP S (10);b.连续功率波动下,统计一段时间风电功率最大波动量Δp windmax ;将该波动量作为系统功率扰动量ΔP,计算放大系数K P ,则有式(11):ΔP=ΔP windmax (11);由式(9)、式(10)和式(11)求电解铝负荷等效调差系数:对于作用于发电机励磁系统的电解铝负荷控制器,满足式(13):当电解铝负荷有功功率变化量为ΔP ASLreg 时,火电机组端电压的变化量:由式(13)和式(14)得到比例放大系数K P :步骤3.2 电解铝负荷控制器WASHOUT单元参数的设计;WASHOUT单元参数通过SFR模型进行计算;WASHOUT单元参数T D 为高通滤波作用,一般选取6-7s;Δf(s)与ΔP L (s)的关系为:(16)式中:(17)式、(18)式中,M为系统等效惯量系数,D为负荷阻尼系数,T D 、T R 、F H 、K M 为发电机时间常数,R为发电机调速器下垂系数;忽略远离虚轴的零极点,可将式(16)转化为:(19)式中,参数z 2 ,ζ,ω n ,ω d 均可通过SFR模型的参数计算得到;由式(19)求得在单位阶跃函数作用下SFR模型输出信号的拉氏变换:式(20)中:对式(20)进行反拉氏变换,得(21)式中:假定t z 时刻,系统频率偏移量最大,此时刻频率变化量的斜率为零,可得式(22):通过式(22)可求得系统频率最大偏移出现时间t z ,通过调整WASHOUT单元K D 参数,使系统最大频率偏移量Δf devmax 维持在Δf max 以内,因此可得式(23):由式(22)-(23)可以求得WASHOUT单元系数K D 。