勵磁系統(tǒng)調差整定方法、系統(tǒng)及pss協(xié)調方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電網(wǎng)技術領域，特別是涉及一種勵磁系統(tǒng)調差整定方法、系統(tǒng)及PSS 協(xié)調方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 調差指同步發(fā)電機在功率因數(shù)等于零的情況下，無功電流從零變化到額定值時， 發(fā)電機端電壓變化的變化率。國內對調差的極性規(guī)定為：向下傾斜的特性曲線（即電壓隨 無功負荷增加而下降）的調差系數(shù)為正，稱為正調差；反之，向上傾斜的特性曲線的調差系 數(shù)為負，稱為負調差。
[0003] 目前電廠的發(fā)電機普遍采用單元接線方式，即一臺發(fā)電機配一臺升壓變掛網(wǎng)運 行，而新投運機組的主變壓器短路電抗一般達到20%以上，因此發(fā)電機與電網(wǎng)之間的聯(lián)系 變弱，導致發(fā)電機對電網(wǎng)的電壓跌落感知的靈敏度變小，對電網(wǎng)的無功支撐力度也相對減 弱，電網(wǎng)穩(wěn)定性降低。因此，電網(wǎng)需要發(fā)電機組的勵磁系統(tǒng)采用負調差，抵消一部分主變壓 器短路電抗，使得一個發(fā)電單元（發(fā)電機+升壓變掛網(wǎng)）的總調差減小，以增強發(fā)電機對電 網(wǎng)的無功支撐力度，提高電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性。
[0004] 勵磁系統(tǒng)中設有勵磁調節(jié)器，勵磁調節(jié)器中的PSS(power system stabilization 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）與調差系數(shù)均對系統(tǒng)的穩(wěn)定產生作用。一般情況下，調差系數(shù)的選擇以 "并列點的電壓調差率宜按照5%~10%整定，在無功分配穩(wěn)定的情況下取小值，同母線下 的電壓調差率應相同"為原則，但是具體選擇多少往往根據(jù)經驗確定，缺乏理論計算，且隨 意性較大。因此，傳統(tǒng)的選取調差系數(shù)方法對提高電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的效率不高。

【發(fā)明內容】

[0005] 基于此，有必要針對上述問題，提供一種高效率提高電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的勵磁系統(tǒng) 調差整定方法、系統(tǒng)及PSS協(xié)調方法和系統(tǒng)。
[0006] -種勵磁系統(tǒng)調差整定方法，包括如下步驟：
[0007] 獲取發(fā)電機的功率因數(shù)，根據(jù)所述功率因數(shù)計算第一負調差系數(shù)，其中，所述第一 負調差系數(shù)為發(fā)電機的無功電流由零變化到額定無功電流時，引起發(fā)電機的電壓升高預設 電壓值對應的調差系數(shù)；
[0008] 獲取所述發(fā)電機的主變壓器的短路電抗值，計算預設比例的所述短路電抗值對應 的第二負調差系數(shù)；
[0009] 根據(jù)所述短路電抗值計算發(fā)電單元的總調差保留預設裕度下對應的第三負調差 系數(shù)；
[0010] 比較所述第一負調差系數(shù)、所述第二負調差系數(shù)和所述第三負調差系數(shù)，將其中 的最大值更新為當前運行調差系數(shù)。
[0011] -種PSS協(xié)調方法，包括如下步驟：
[0012] 獲取勵磁調節(jié)器的初始運行調差系數(shù)，將上述勵磁系統(tǒng)整定方法的當前運行調差 系數(shù)減去所述初始運行調差系數(shù)，得到調差變化值；
[0013] 查詢PSS的有補償特性曲線數(shù)據(jù)，根據(jù)所述有補償特性曲線數(shù)據(jù)獲取預設范圍內 的當前頻率下PSS空間力矩的初始矢量；
[0014] 根據(jù)所述調差變化值和所述PSS空間力矩的所述初始矢量，計算所述當前頻率下 所述PSS空間力矩的矢量變化值；
[0015] 根據(jù)所述PSS空間力矩的所述矢量變化值判斷所述調差變化值對所述當前頻率 下所述PSS空間力矩的矢量的影響是否在預設的可控范圍內；
[0016] 若否，則調整所述PSS的參數(shù)，并返回所述查詢PSS的有補償特性曲線數(shù)據(jù)，根據(jù) 所述有補償特性曲線數(shù)據(jù)獲取預設范圍內的當前頻率下PSS空間力矩的初始矢量的步驟。
[0017] -種勵磁系統(tǒng)調差整定系統(tǒng)，包括：
[0018] 第一計算模塊，用于獲取發(fā)電機的功率因數(shù)，根據(jù)所述功率因數(shù)計算第一負調差 系數(shù)，其中，所述第一負調差系數(shù)為發(fā)電機的無功電流由零變化到額定無功電流時，引起發(fā) 電機的電壓升高預設電壓值對應的調差系數(shù)；
[0019] 第二計算模塊，用于獲取所述發(fā)電機的主變壓器的短路電抗值，計算預設比例的 所述短路電抗值對應的第二負調差系數(shù)；
[0020] 第三計算模塊，用于根據(jù)所述短路電抗值，計算發(fā)電單元的總調差保留預設裕度 下對應的第三負調差系數(shù)；
[0021] 調差優(yōu)化模塊，用于比較所述第一負調差系數(shù)、所述第二負調差系數(shù)和所述第三 負調差系數(shù)，將其中的最大值更新為當前運行調差系數(shù)。
[0022] 一種PSS協(xié)調系統(tǒng)，包括：
[0023] 調差計算模塊，用于獲取勵磁調節(jié)器的初始運行調差系數(shù)，將上述勵磁系統(tǒng)整定 系統(tǒng)的當前運行調差系數(shù)減去所述初始運行調差系數(shù)，得到調差變化值；
[0024] 矢量獲取模塊，用于查詢PSS的有補償特性曲線數(shù)據(jù)，根據(jù)所述有補償特性曲線 數(shù)據(jù)獲取預設范圍內的當前頻率下PSS空間力矩的初始矢量；
[0025] 矢量計算模塊，用于根據(jù)所述調差變化值和所述PSS空間力矩的所述初始矢量， 計算所述當前頻率下所述PSS空間力矩的矢量變化值；
[0026] 矢量分析模塊，用于根據(jù)所述PSS空間力矩的矢量變化值判斷所述調差變化值對 所述當前頻率下所述PSS空間力矩的矢量的影響是否在預設的可控范圍內；
[0027] 參數(shù)調整模塊，用于在所述調差變化值對所述當前頻率下所述PSS空間力矩的矢 量的影響不在預設的可控范圍內時，調整所述PSS的參數(shù)，并返回執(zhí)行所述矢量獲取模塊 的功能。
[0028] 上述勵磁系統(tǒng)調差整定方法和系統(tǒng)，通過根據(jù)發(fā)電機的功率因數(shù)計算第一負調差 系數(shù)，根據(jù)發(fā)電機的主變壓器的短路電抗值計算第二負調差系數(shù)和第三負調差系數(shù)，并選 取第一負調差系數(shù)、第二負調差系數(shù)和第三負調差系數(shù)中的最大值更新為當前運行調差系 數(shù)，調差整定后的負調差系數(shù)較優(yōu)，提高了發(fā)電機對電網(wǎng)電壓降落的敏感度，從而更好地提 高了電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性，同時又不破壞勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證了并列發(fā)電機組之間的無 功合理分配及穩(wěn)定運行。
[0029] 上述PSS協(xié)調方法和系統(tǒng)，根據(jù)當前運行調差系數(shù)和初始運行調差系數(shù)計算調差 變化值，根據(jù)調差變化值和獲取的預設范圍內的當前頻率下PSS空間力矩的初始矢量計算 當前頻率下PSS空間力矩的矢量變化值，根據(jù)PSS空間力矩的矢量變化值判斷調差變化值 對當前頻率下PSS空間力矩的矢量的影響是否在預設的可控范圍內，若否，則重新調成PSS 的參數(shù)，并返回獲取當前頻率下PSS空間力矩的初始矢量。采用優(yōu)化后的負調差系數(shù)進行 調差后，對PSS進行檢測，既考慮電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定，又兼顧電網(wǎng)的動態(tài)穩(wěn)定，進一步提高電 網(wǎng)的整體穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0030] 圖1為不同情況下發(fā)電機電壓調節(jié)特性曲線圖；
[0031] 圖2為勵磁系統(tǒng)工作模塊示意圖；
[0032] 圖3為一模擬試驗中不同調差下發(fā)電機的無功出力曲線圖；
[0033] 圖4為考慮勵磁系統(tǒng)的附加調差后的Philips-Heffron模型框圖；
[0034] 圖5為一試驗中不同調差下發(fā)電機的無補償特性曲線圖；
[0035] 圖6為一實施例中本發(fā)明勵磁系統(tǒng)調差整定方法的流程圖；
[0036] 圖7為一實施例中本發(fā)明PSS協(xié)調方法的流程圖；
[0037] 圖8為一實施例中根據(jù)矢量變化值判斷調差變化值對當前頻率下PSS空間力矩的 矢量的影響是否在預設的可控范圍內的具體流程圖；
[0038] 圖9為一實施例中本發(fā)明勵磁系統(tǒng)調差整定系統(tǒng)的模塊圖；
[0039] 圖10為一實施例中本發(fā)明PSS協(xié)調系統(tǒng)的模塊圖；
[0040] 圖11為一實施例中矢量分析模塊的具體單元圖。
【具體實施方式】
[0041] 參考圖1，為不同情況下對應的發(fā)電機電壓調節(jié)特性曲線，調差表征特性曲線的斜 率。其中，1?表示無功電流，u t表示發(fā)電機的機端電壓，Ut。為機組0無功時對應的機端電壓。 實際應用中，由于無功電流的測量比較麻煩，所以可以直接采用無功功率代替無功電流。
[0042] 調差在勵磁系統(tǒng)主環(huán)中的疊加位置如圖2所示，直接疊加到勵磁系統(tǒng)主控制環(huán)的 給定值Uref上。其中，a指勵磁調節(jié)器，b指勵磁變壓器，c指升壓變壓器，d指線路。PID 為勵磁PID控制算法，Ifd為勵磁電流，P為有功功率，Q為無功功率，ω為發(fā)電機轉速，G為 發(fā)電機，PSS為電力系統(tǒng)穩(wěn)定器。
[0043] 運行中的同步發(fā)電機的調差理論上是指自然調差和勵磁系統(tǒng)的附加調差共同作 用的結果。由于采用半導體勵磁系統(tǒng)的同步發(fā)電機組的自然調差系數(shù)近似于0,工程應用中 常將其忽略，因此，本方案中的調差僅指發(fā)電機勵磁調節(jié)器設定的調差。
[0044] 調差可等效為發(fā)電機內部電抗，如果設定調差為負調差，則發(fā)電機內部電抗等效 為負值，這樣發(fā)電機與電網(wǎng)的聯(lián)系電抗將減小，發(fā)電機對電網(wǎng)電壓跌落的感知變得更加靈 敏，因此，對電網(wǎng)動態(tài)無功支撐力度將大大加強。參考圖3,為模擬電網(wǎng)500kV變電站三永中 開關拒動故障，附近一電廠勵磁系統(tǒng)采用不同調差系數(shù)下發(fā)電機的無功出力曲線，其中，Sl 為調差系數(shù)為-10%對應的無功出力曲線，S2為調差系數(shù)為-5%對應的無功出力曲線，S3 為無調差對應的無功出力曲線?？梢缘弥?，采用-10%的負調差后，發(fā)電機的無功出力約為 無調差的2倍，發(fā)電機對電網(wǎng)的無功支撐力度大幅提高。
[0045] 綜上所述，勵磁系統(tǒng)的負調差可以提高發(fā)電機對電網(wǎng)的無功支撐力度，從而可以 提高電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性。本發(fā)明可以提供一種勵磁系統(tǒng)調差整定方法，根據(jù)發(fā)電機的實際 情況綜合考慮多種因素，選取一個較優(yōu)的負調差系數(shù)，可以較大限