一種發(fā)電機(jī)組進(jìn)相能力的建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)組進(jìn)相能力的建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行是系統(tǒng)重要的調(diào)壓手段之一，其調(diào)壓效果好，操作方便。工程中通 過機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)來確定機(jī)組的進(jìn)相能力，其結(jié)果受試驗(yàn)時(shí)系統(tǒng)電壓水平的影響，存在 進(jìn)相深度不足、無法適用于不同運(yùn)行工況的問題。隨著制造工藝的提升，火電機(jī)組進(jìn)相能力 主要受靜穩(wěn)極限和廠用電電壓等約束。機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁電流的減小會(huì)引起發(fā)電機(jī)的 功角增大，逼近發(fā)電機(jī)組的靜穩(wěn)極限，限制機(jī)組的進(jìn)相深度；同時(shí)，進(jìn)相運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致機(jī)端電 壓顯著下降，嚴(yán)重影響廠用電負(fù)荷，甚至可能造成失負(fù)荷從而影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。
[0003] 目前針對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)相能力的研究主要有數(shù)學(xué)模型法、仿真分析法和試驗(yàn)結(jié)果擬合 法。數(shù)學(xué)模型法是通過建立各種數(shù)學(xué)模型來計(jì)算發(fā)電機(jī)的進(jìn)相能力，但如何根據(jù)發(fā)電機(jī)的 實(shí)際工況建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，模型的精度不高。仿真分析法是通過仿真平臺(tái)建立進(jìn)相試 驗(yàn)仿真模型來測(cè)試極限條件下的進(jìn)相深度，但現(xiàn)有方法采用的是等效低廠變和固定廠用電 負(fù)荷模型，且沒考慮到系統(tǒng)電壓對(duì)進(jìn)相能力的影響。試驗(yàn)結(jié)果擬合法通過擬合試驗(yàn)結(jié)果來 分析發(fā)電機(jī)進(jìn)相能力，取得了較好的理論分析和實(shí)際應(yīng)用成果。但擬合結(jié)果的準(zhǔn)確性對(duì)試 驗(yàn)數(shù)據(jù)的完備性要求較高，特別是對(duì)于新建電廠和改造電廠而言，存在數(shù)據(jù)缺失導(dǎo)致無法 準(zhǔn)確擬合的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術(shù)問題：本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題是：提供一種發(fā)電機(jī)組進(jìn)相能力的 建模方法，該建模方法在PSD-BPA仿真平臺(tái)中，基于實(shí)際工況數(shù)據(jù)建立準(zhǔn)確的廠用電負(fù)荷 修正模型，綜合考慮靜穩(wěn)裕度和廠用電電壓等因素影響，測(cè)試不同的系統(tǒng)電壓水平、機(jī)組運(yùn) 行工況和廠用電負(fù)荷工況下機(jī)組的進(jìn)相能力，能夠提高預(yù)測(cè)發(fā)電機(jī)組進(jìn)相能力的準(zhǔn)確性。
[0005] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例采用如下的技術(shù)方案：
[0006] -種發(fā)電機(jī)組進(jìn)相能力的建模方法，該方法包括如下步驟：
[0007] 步驟10)獲取發(fā)電機(jī)組參數(shù)、主變變比、高廠變變比和實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)；發(fā)電機(jī)組參 數(shù)包括額定功率、機(jī)端額定電壓和直軸同步電抗；實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)包括發(fā)電機(jī)組的有功出力、 無功出力和機(jī)端電壓，以及廠用電負(fù)荷的電壓、頻率、有功功率和無功功率；
[0008] 步驟20)根據(jù)發(fā)電機(jī)組參數(shù)和主變變比，確定發(fā)電機(jī)組不同運(yùn)行工況和系統(tǒng)不同 電壓水平，并確定不同運(yùn)行工況下發(fā)電機(jī)組的靜穩(wěn)極限；
[0009] 步驟30)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，修正廠用電負(fù)荷模型，并在PSD-BPA潮流程序中搭建 修正后的廠用電負(fù)荷模型；
[0010] 步驟40)在PSD-BPA潮流程序中，調(diào)整發(fā)電機(jī)組的有功出力和系統(tǒng)的電壓水平，然 后測(cè)試發(fā)電機(jī)組在滿足廠用電電壓約束和靜穩(wěn)極限時(shí)的最大進(jìn)相深度，綜合機(jī)組不同的有 功出力和系統(tǒng)的電壓水平下的最大進(jìn)相深度，確定機(jī)組的進(jìn)相能力。
[0011] 作為優(yōu)選方案，所述的步驟20)中，確定發(fā)電機(jī)組不同運(yùn)行工況是指：將機(jī)組三種 運(yùn)行工況分別設(shè)置為〇. 5PN、0. 75匕和P N，匕為發(fā)電機(jī)組的額定有功功率；確定系統(tǒng)不同電 壓水平是指：將系統(tǒng)四種電壓水平分別設(shè)置為1. 〇2UN、l. 03UN、1. 04仏和1. 05UN，UNS系統(tǒng)的 額定電壓，根據(jù)式（1)和機(jī)組的三種運(yùn)行工況測(cè)算不同運(yùn)行工況下發(fā)電機(jī)組最大功角對(duì)應(yīng) 的無功出力：
[0013] 式中，δ為發(fā)電機(jī)組的功角，Pe為發(fā)電機(jī)組的有功出力，對(duì)應(yīng)于機(jī)組的三種運(yùn)行工 況，Xq為發(fā)電機(jī)組的直軸同步電抗，為發(fā)電機(jī)組的機(jī)端電壓，為發(fā)電機(jī)組的無功出力；
[0014] 作為優(yōu)選方案，所述的步驟30)中，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)式（2)所示的廠用電負(fù) 荷模型進(jìn)行修正，修正后的廠用電負(fù)荷模型如式（3)所示：
[0016] 式⑵中，P為廠用電負(fù)荷的有功功率，Q為廠用電負(fù)荷的無功功率，匕為廠用電 負(fù)荷額定有功功率，U為廠用電母線電壓的標(biāo)幺值，△ f為頻率偏差的標(biāo)幺值；
[0018] 式（3)中，P'為修正后的廠用電負(fù)荷有功功率，Q'為修正后的廠用電負(fù)荷無功功 率，Pg°表示廠用電負(fù)荷的有功功率與機(jī)組有功出力的相關(guān)系數(shù)，α為廠用電負(fù)荷的有功功 率與機(jī)組有功出力的相關(guān)指數(shù)，Ρ/表示廠用電負(fù)荷的無功功率與機(jī)組有功出力的相關(guān)系 數(shù)，β為廠用電負(fù)荷的無功功率與機(jī)組有功出力的相關(guān)指數(shù)。
[0019] 作為優(yōu)選方案，所述的步驟40)中，測(cè)試不同機(jī)組的有功出力和系統(tǒng)的電壓水平 下的最大進(jìn)相深度的具體過程如下：
[0020] 步驟401)針對(duì)步驟20)確定的每一種運(yùn)行工況，在PSD-BPA潮流程序中從OMvar 開始，步長(zhǎng)為-lOMvar，逐步調(diào)整機(jī)組的進(jìn)相深度，直至廠用電電壓達(dá)到額定值的0. 95倍或 者機(jī)組達(dá)到靜穩(wěn)極限，此時(shí)機(jī)組的進(jìn)相能力等于對(duì)應(yīng)工況下的最大進(jìn)相深度；
[0021] 步驟402)基于步驟402)獲得不同工況下的機(jī)組最大進(jìn)相深度，利用機(jī)組最大進(jìn) 相深度的單調(diào)性，測(cè)算機(jī)組上述工況以外的其他工況下機(jī)組最大進(jìn)相深度，作為機(jī)組的進(jìn) 相能力。
[0022] 有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0023] (1)本實(shí)施例基于實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)建立較為準(zhǔn)確的廠用電負(fù)荷修正模型，提高了機(jī) 組進(jìn)相能力模型的精度。目前，機(jī)組的進(jìn)相能力主要受限于廠用電電壓和靜穩(wěn)極限，仿真過 程中廠用電電壓壓降的計(jì)算公式如下式所示，其精度取決于廠用電負(fù)荷模型的準(zhǔn)確度，廠 用電電壓計(jì)算越精確，機(jī)組進(jìn)相能力模型也就越準(zhǔn)確。
[0025] 上式中，AU表示廠用電電壓降落的縱向分量，δυ表示廠用電電壓降落的橫向分 量，RT表示高廠變的等效電阻值，Χτ表示高廠變的等效電抗值，I表示廠用電母線電壓，h 表示高廠變變比。傳統(tǒng)的機(jī)組進(jìn)相能力模型中，廠用電負(fù)荷采用恒功率負(fù)荷模型，忽略了廠 用電負(fù)荷與發(fā)電機(jī)組運(yùn)行工況之間的關(guān)系。本發(fā)明基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立了廠用電負(fù)荷修正模 型，能夠更準(zhǔn)確地計(jì)算出高廠變壓降，使得廠用電母線電壓的精度更高。
[0026] (2)實(shí)際工程中無法調(diào)整系統(tǒng)電壓水平，導(dǎo)致了進(jìn)相實(shí)驗(yàn)結(jié)果無法適用于不同的 系統(tǒng)電壓水平。本發(fā)明實(shí)施例方法在PSD-BPA潮流程序中測(cè)試了多種工況下機(jī)組的進(jìn)相能 力，可以測(cè)試不同的電壓水平下機(jī)組的最大進(jìn)相深度，即機(jī)組的進(jìn)相能力，可適用于不同的 系統(tǒng)電壓水平。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的流程框圖。
[0028] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中系統(tǒng)電壓為515kV時(shí)，機(jī)組進(jìn)相能力與機(jī)組有功出力的關(guān) 系線條圖。
[0029] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中機(jī)組出力為750MW時(shí)，機(jī)組進(jìn)相能力與系統(tǒng)電壓的關(guān)系線 條圖。
[0030] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中機(jī)組最大進(jìn)相深度的三維示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0032] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的一種發(fā)電機(jī)組進(jìn)相能力的建模方法，該方法包括如 下步驟：
[0033] 步驟10)獲取發(fā)電機(jī)組參數(shù)、主變變比、高廠變變比和實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)；發(fā)電機(jī)組參 數(shù)包括額定功率、機(jī)端額定電壓和直軸同步電抗。實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)包括發(fā)電機(jī)組的有功出力、 無功出力和機(jī)端電壓，以及廠用電負(fù)荷的電壓、頻率、有功功率和無功功率。
[0034] 步驟20)根據(jù)發(fā)電機(jī)組參數(shù)和主變變比，確定發(fā)電機(jī)組不同運(yùn)行工況和系統(tǒng)不同 電壓水平，并確定不同運(yùn)行工況下發(fā)電機(jī)組的靜穩(wěn)極限。
[0035] 在步驟20)中，確定發(fā)電機(jī)組不同運(yùn)行工況是指：將機(jī)組三種運(yùn)行工況分別設(shè)置 為0. 5PN、0. 75匕和P N，PN為發(fā)電機(jī)組的額定有功功率。確定系統(tǒng)不同電壓水平是指：將系 統(tǒng)四種電壓水平分別設(shè)置為1. 〇2UN、l. 03UN、1. 04仏和1. 05UN，UN為系統(tǒng)的額定電壓。根據(jù) 式（1)和機(jī)組的三種運(yùn)行工況測(cè)算不同工況下發(fā)電機(jī)組最大功角對(duì)應(yīng)的無功出力：
[0037] 式中，δ為發(fā)電機(jī)組的功角，P,為發(fā)電機(jī)組的有功出力，對(duì)應(yīng)于機(jī)組的三種運(yùn)行工 況，Xq為發(fā)電機(jī)組的直軸同步電抗，h為發(fā)電機(jī)組的機(jī)端電壓，為發(fā)電機(jī)組的無功出力。 不同工況下發(fā)電機(jī)組最大功角是指：在不同運(yùn)行工況下發(fā)電機(jī)組的靜穩(wěn)極限下，發(fā)電機(jī)組 的功角。所述的步驟20)中，δ <70°。為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)電機(jī)組的靜穩(wěn)裕度應(yīng) 不低于1.1，因此，要求機(jī)組的最大功角不超過70°。
[0038] 步驟30)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，修正廠用電負(fù)荷模型，并在PSD-BPA(對(duì)應(yīng)英文為： Bonneville Power Administration-Power System Department)潮流程序中搭建修正后的 廠用電負(fù)荷模型。
[0039] 在步驟30)中，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)式（2)所示的廠用電負(fù)荷模型進(jìn)行修正，修 正后的廠用電負(fù)荷修正模型如式（3)所示：
[0041] 式（2)中，P為廠用電負(fù)荷的有功功率，Q為廠用電負(fù)荷的無功功率，匕為廠用電 負(fù)荷額定有功功率，U為廠用電母線電壓的標(biāo)幺值，△ f為頻率偏差的標(biāo)幺值；
[0043] 式（3)中，P'為修正后的廠用電負(fù)荷有功功率，Q'為修正后的廠用電負(fù)荷無功功 率，Pg°表示廠用電負(fù)荷的有功功率與機(jī)組有功出力的相關(guān)系數(shù)，α為廠用電負(fù)荷的有功功 率與機(jī)組有功出力的相關(guān)指數(shù)，Ρ/表示廠用電負(fù)荷的無功功率與機(jī)組有功出力的相關(guān)系 數(shù)，β為廠用電負(fù)荷的無功功率與機(jī)組有功出力的相關(guān)指數(shù)。式⑵所示傳統(tǒng)的廠用電負(fù) 荷模型考慮了廠用電負(fù)荷與電壓