一種發(fā)電廠高壓側(cè)無(wú)功-電壓綜合控制方法及其控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種發(fā)電廠高壓側(cè)無(wú)功-電壓綜合控制方法及其控制系統(tǒng)，屬于電力系統(tǒng)電壓/無(wú)功動(dòng)態(tài)控制【技術(shù)領(lǐng)域】；該方法包括輸入控制參數(shù)和測(cè)量結(jié)果，根據(jù)電壓控制點(diǎn)位置調(diào)整參數(shù)，計(jì)算每臺(tái)發(fā)電機(jī)機(jī)端參考電壓，根據(jù)得到的發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓參考值和修正量對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行控制。該系統(tǒng)包括壓降計(jì)算模塊、調(diào)壓特性模塊、電流設(shè)定值調(diào)整補(bǔ)償模塊、電壓設(shè)定值調(diào)整補(bǔ)償模塊、機(jī)端電壓參考值計(jì)算模塊和相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)模塊；本發(fā)明具有很好的通用性，需要測(cè)量的參數(shù)少，參數(shù)配置靈活，調(diào)試的難度低等諸多優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種發(fā)電廠高壓側(cè)無(wú)功-電壓綜合控制方法及其控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)電壓/無(wú)功動(dòng)態(tài)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種發(fā)電廠高壓側(cè)無(wú)功-電壓綜合控制方法及其系統(tǒng)，通過(guò)控制發(fā)電機(jī)電壓和無(wú)功功率輸出，達(dá)到提高動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐能力和系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的目的。
【背景技術(shù)】
[0002]為了解決電力系統(tǒng)電壓失穩(wěn)這一重大技術(shù)難題，一方面要大力應(yīng)用新型的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，如靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)、靜止同步補(bǔ)償器(STATC0M)等，另外一方面更要充分利用電網(wǎng)中分布最廣、容量最大和應(yīng)用最多的同步發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)無(wú)功容量。雖然新型的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備在運(yùn)行范圍、可控性和響應(yīng)速度上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但是也有控制復(fù)雜、造價(jià)高昂等缺點(diǎn)；在電力系統(tǒng)的電壓/無(wú)功動(dòng)態(tài)控制中，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制一直發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，所以應(yīng)當(dāng)首先利用發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)電壓/無(wú)功控制能力，將控制成本低廉、大容量的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)無(wú)功儲(chǔ)備作為支撐暫態(tài)電壓的技術(shù)首選，以提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制的研究歷史悠久、成果豐富，但既往研究多從穩(wěn)定端電壓、抑制低頻振蕩等角度出發(fā)，而電壓控制的目標(biāo)僅限于局部，較少?gòu)南到y(tǒng)級(jí)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性對(duì)動(dòng)態(tài)無(wú)功的需求角度出發(fā)，往往造成發(fā)電機(jī)的無(wú)功儲(chǔ)備未被充分激活利用。高壓側(cè)電壓控制(HSVC)是一種很有潛力的控 制方式，能夠控制發(fā)電機(jī)外部(包括發(fā)電機(jī)升壓變壓器內(nèi)部或線路)某一點(diǎn)的電壓，國(guó)外已有一些公司研究開(kāi)發(fā)了高壓側(cè)電壓控制器，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，國(guó)內(nèi)也有學(xué)者也對(duì)發(fā)電機(jī)高壓側(cè)電壓控制系統(tǒng)進(jìn)行了理論和仿真研究，結(jié)果均表明這種控制方式有利于提高電壓穩(wěn)定性。但是現(xiàn)有關(guān)于HSVC的研究大多停留在單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)，即機(jī)組層次，缺少針對(duì)電廠層次乃至系統(tǒng)層次的研究?？紤]到現(xiàn)代電力系統(tǒng)中有眾多發(fā)電廠，每個(gè)發(fā)電廠又有多臺(tái)機(jī)組，機(jī)組層次的HSVC已不能滿足實(shí)際的工程需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種發(fā)電廠高壓側(cè)無(wú)功-電壓綜合控制方法及其控制系統(tǒng)，具有很好的通用性，需要測(cè)量的參數(shù)少，參數(shù)配置靈活，調(diào)試的難度低等諸多優(yōu)點(diǎn)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0005]一種發(fā)電廠高壓側(cè)無(wú)功-電壓綜合控制方法控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0006]I)輸入控制參數(shù)和測(cè)量結(jié)果:測(cè)量結(jié)果為第i臺(tái)發(fā)電機(jī)輸出無(wú)功電流值Iqi，i =1，2，…，N ;控制參數(shù)包括第i臺(tái)發(fā)電機(jī)和對(duì)應(yīng)控制點(diǎn)之間的電抗AXTi，發(fā)電機(jī)升壓變壓器高壓側(cè)母線和對(duì)應(yīng)控制點(diǎn)之間的電抗Λ\，第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的電壓下降特性系數(shù)Xtw，第i臺(tái)發(fā)電機(jī)無(wú)功電流設(shè)定值，第i臺(tái)發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)的控制點(diǎn)的電壓設(shè)定值Vtofi，初始狀況下第I臺(tái)發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)的控制點(diǎn)的電壓設(shè)定值Vtofitl，補(bǔ)償電抗SXi，相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)內(nèi)部相關(guān)參數(shù)α , T1, β，T2, K, T3 ；[0007]2)根據(jù)電壓控制點(diǎn)位置調(diào)整參數(shù):
[0008]若電壓控制點(diǎn)在變壓器內(nèi)部，有O < AXTi < XTi, AXl = O, δ Xi = 0，若電壓控制



Σ/α
點(diǎn)在變壓器外部，有 AXTi = XTi，0< AXl<Xl, SXi = k-(AXTl+AXL.—^-), k 為系數(shù)，其中
N臺(tái)發(fā)電機(jī)各自的升壓變壓器電抗分別為XT1，XT2，...，XTN，i = 1，2，...，N，線路電抗為
[0009]3)計(jì)算每臺(tái)發(fā)電機(jī)機(jī)端參考電壓:
[0010]對(duì)電壓控制點(diǎn)在變壓器內(nèi)部或線路上兩種情況下發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓參考值的計(jì)算方法進(jìn)行綜合，得到統(tǒng)一的計(jì)算步驟如下:
[0011]31)計(jì)算每臺(tái)發(fā)電機(jī)機(jī)端到被控點(diǎn)之間的電抗引起的電壓降落AVi, i =1，2，…，N:
[0012]
_
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)電廠高壓側(cè)無(wú)功-電壓綜合控制方法控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 1)輸入控制參數(shù)和測(cè)量結(jié)果:測(cè)量結(jié)果為第i臺(tái)發(fā)電機(jī)輸出無(wú)功電流值Iqi，I=1，2，…，N ;控制參數(shù)包括第i臺(tái)發(fā)電機(jī)和對(duì)應(yīng)控制點(diǎn)之間的電抗AXTi，發(fā)電機(jī)升壓變壓器高壓側(cè)母線和對(duì)應(yīng)控制點(diǎn)之間的電抗Λ\，第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的電壓下降特性系數(shù)Xtw，第i臺(tái)發(fā)電機(jī)無(wú)功電流設(shè)定值，第i臺(tái)發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)的控制點(diǎn)的電壓設(shè)定值Vtofi，初始狀況下第I臺(tái)發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)的控制點(diǎn)的電壓設(shè)定值Vtofitl，補(bǔ)償電抗SXi，相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)內(nèi)部相關(guān)參數(shù)α , T1, β，T2, K, T3 ； 2)根據(jù)電壓控制點(diǎn)位置調(diào)整參數(shù): 若電壓控制點(diǎn)在變壓器內(nèi)部，有O < AXTi<XTi，AXl = O, SXi = O，若電壓控制點(diǎn)在



ΣΑ,變壓器外部，有AXTi = XTi，0< AXl<Xl,k為系數(shù)，其中N臺(tái)



14 發(fā)電機(jī)各自的升壓變壓器電抗分別為^...3?，I = 1，2，...，N，線路電抗為 3)計(jì)算每臺(tái)發(fā)電機(jī)機(jī)端參考電壓: 對(duì)電壓控制點(diǎn)在變壓器內(nèi)部或線路上兩種情況下發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓參考值的計(jì)算方法進(jìn)行綜合，得到統(tǒng)一的計(jì)算步驟如下: 31)計(jì)算每臺(tái)發(fā)電機(jī)機(jī)端到被控點(diǎn)之間的電抗引起的電壓降落AVi,i = I, 2,…，N:

2.一種發(fā)電廠高壓側(cè)無(wú)功-電壓綜合控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括壓降計(jì)算模塊、調(diào)壓特性模塊、電流設(shè)定值調(diào)整補(bǔ)償模塊、電壓設(shè)定值調(diào)整補(bǔ)償模塊、機(jī)端電壓參考值計(jì)算模塊和相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)模塊；壓降計(jì)算模塊、調(diào)壓特性模塊、電流設(shè)定值調(diào)整補(bǔ)償模塊和電壓設(shè)定值調(diào)整補(bǔ)償模塊的各輸入端與所需測(cè)量值和設(shè)定值相連；壓降計(jì)算模塊、調(diào)壓特性模塊、電流設(shè)定值調(diào)整補(bǔ)償模塊和電壓設(shè)定值調(diào)整補(bǔ)償模塊的各輸出端分別與機(jī)端電壓參考值計(jì)算模塊的輸入端相連，機(jī)端電壓參考值計(jì)算模塊的輸出端與N個(gè)相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)模塊的輸入端相連，N個(gè)相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)模塊的輸出端分別與N個(gè)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的輸入端相連；其中壓降計(jì)算模塊、調(diào)壓特性模塊、電流設(shè)定值調(diào)整補(bǔ)償模塊和電壓設(shè)定值調(diào)整補(bǔ)償模塊根據(jù)給定參數(shù)和測(cè)量結(jié)果計(jì)算出中間變量，中間變量和給定參數(shù)再輸入到機(jī)端電壓參考值計(jì)算模塊，計(jì)算出機(jī)端電壓參考值，機(jī)端電壓參考值經(jīng)過(guò)相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)得到修正量，該修正量與機(jī)端電壓參考值相加，最后的結(jié)果作為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的輸入； 所述壓降計(jì)算模塊用于計(jì)算發(fā)電機(jī)電流經(jīng)過(guò)發(fā)電機(jī)機(jī)端到被控點(diǎn)之間的電抗引起的電壓降落； 所述調(diào)壓特性模塊的作用是模擬發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓下降特性； 所述電流設(shè)定值調(diào)整補(bǔ)償模塊是為了使發(fā)電機(jī)無(wú)功電流等于設(shè)定值時(shí)被控點(diǎn)實(shí)際電壓等于設(shè)定電壓而引入的補(bǔ)償量，這樣可以在發(fā)電機(jī)無(wú)功電流較大時(shí)也能保持被控點(diǎn)電壓在較高值； 所述電壓設(shè)定值調(diào)整補(bǔ)償模塊的作用是補(bǔ)償控制點(diǎn)電壓設(shè)定值發(fā)生變化而引起發(fā)電機(jī)無(wú)功電流的改變； 所述機(jī)端電壓參考值計(jì)算模塊用于計(jì)算發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的參考值，輸出到發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)； 所述相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)模塊采用包括超前校正網(wǎng)絡(luò)、滯后校正網(wǎng)絡(luò)和一階慣性環(huán)節(jié)中的任意一種，可以選擇合適的參數(shù)來(lái)決定相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)的功能，改善穩(wěn)態(tài)或動(dòng)態(tài)性能。
【文檔編號(hào)】H02P9/10GK103986383SQ201410232542
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】周保榮, 謝小榮, 董宜鵬, 洪潮, 金小明, 姚文峰 申請(qǐng)人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 清華大學(xué)