電網(wǎng)動態(tài)無功平衡的控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電氣工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電網(wǎng)動態(tài)無功平衡的控制方法和 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路或接地故障時，故障區(qū)域電網(wǎng)節(jié)點由于無功的大量缺失造成電網(wǎng) 電壓嚴重降低甚至引起功角失穩(wěn)，威脅電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。當(dāng)故障點靠近電廠時，電廠內(nèi) 的發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器能感知該短路故障，并提供強勵，為維持機端電壓和故障恢復(fù)提供支 撐。但是當(dāng)故障點遠離電廠時，由于故障點與發(fā)電機距離較遠，兩者之間的聯(lián)系電抗較大， 發(fā)電機機端電壓下降有限，不能觸發(fā)電廠內(nèi)發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器強勵，而此時故障點電壓大 幅下降，功角增大，如不能及時恢復(fù)，將擴大事故范圍，威脅電網(wǎng)穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 基于此，本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種電網(wǎng)動態(tài)無功平衡的控制方 法及系統(tǒng)，利用電廠發(fā)電機群作為無功功率源，共同向電網(wǎng)故障點提供無功功率，以加速故 障恢復(fù)。
[0004] 為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明實施例采用如下技術(shù)方案：
[0005] 一種電網(wǎng)動態(tài)無功平衡的控制方法，包括以下步驟：
[0006] 獲取電廠內(nèi)的系統(tǒng)電壓、電廠內(nèi)所有發(fā)電機的機端電壓和機端電流；獲取電廠周 邊預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的電網(wǎng)節(jié)點電壓及電網(wǎng)節(jié)點對應(yīng)的靈敏系數(shù)；
[0007] 當(dāng)發(fā)生接地故障或相間短路故障時，獲取所述系統(tǒng)電壓以及所述電網(wǎng)節(jié)點電壓的 偏差，并提取最大偏差彳目號；
[0008] 根據(jù)階躍動作系數(shù)、返回系數(shù)以及所述靈敏系數(shù)對所述最大偏差信號進行離散化 處理，得到系統(tǒng)階躍信號；
[0009] 根據(jù)發(fā)電機的機端電壓和機端電流判斷當(dāng)前發(fā)電機是否為已并網(wǎng)發(fā)電機；
[0010] 根據(jù)已并網(wǎng)發(fā)電機的機端電壓對所述系統(tǒng)階躍信號進行修正，獲得與已并網(wǎng)發(fā)電 機對應(yīng)的專有階躍信號，并將所述專有階躍信號輸入至對應(yīng)的已并網(wǎng)發(fā)電機，使其發(fā)生階 躍。
[0011] 以及一種電網(wǎng)動態(tài)無功平衡的控制系統(tǒng)，包括：
[0012] 廠內(nèi)參數(shù)獲取模塊，用于獲取電廠內(nèi)的系統(tǒng)電壓、電廠內(nèi)所有發(fā)電機的機端電壓 和機端電流；
[0013] 電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)獲取模塊，用于獲取電廠周邊預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的電網(wǎng)節(jié)點電壓及電網(wǎng)節(jié) 點對應(yīng)的靈敏系數(shù)；
[0014] 最大偏差信號提取模塊，用于在發(fā)生接地故障或相間短路故障時，獲取所述系統(tǒng) 電壓以及所述電網(wǎng)節(jié)點電壓的偏差，并提取最大偏差信號；
[0015]系統(tǒng)階躍信號生成模塊，用于根據(jù)階躍動作系數(shù)、返回系數(shù)以及所述靈敏系數(shù)對 所述最大偏差信號進行離散化處理，得到系統(tǒng)階躍信號；
[0016] 發(fā)電機狀態(tài)判斷模塊，用于根據(jù)發(fā)電機的機端電壓和機端電流判斷當(dāng)前發(fā)電機是 否為已并網(wǎng)發(fā)電機；
[0017] 階躍控制模塊，用于根據(jù)已并網(wǎng)發(fā)電機的機端電壓對所述系統(tǒng)階躍信號進行修 正，獲得與已并網(wǎng)發(fā)電機對應(yīng)的專有階躍信號，并將所述專有階躍信號輸入至對應(yīng)的已并 網(wǎng)發(fā)電機，使其發(fā)生階躍。
[0018] 本發(fā)明采用提取電壓偏差量的方式監(jiān)視電壓突降，避免多個電網(wǎng)節(jié)點在不同電壓 水平無法統(tǒng)一處理的問題，并且階躍量采用離散化形式，能有效避免信號在向勵磁調(diào)節(jié)器 傳輸過程中被干擾。采用本發(fā)明提供的電網(wǎng)動態(tài)無功平衡的控制方法及系統(tǒng)，當(dāng)本地系統(tǒng) 電壓或電網(wǎng)電壓因故障發(fā)生電壓跌落時，利用電廠發(fā)電機群作為無功功率源，產(chǎn)生一個隨 每臺發(fā)電機機端電壓水平自動調(diào)整的專有階躍信號，該專有階躍信號發(fā)送給對應(yīng)的已并網(wǎng) 發(fā)電機，使發(fā)電機階躍強勵，共同向電網(wǎng)故障點提供無功功率，為維持機端電壓和故障恢復(fù) 提供支撐，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明實施例中一種電網(wǎng)動態(tài)無功平衡的控制方法的流程示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明實施例中隔直環(huán)節(jié)示意圖；
[0021] 圖3為本發(fā)明實施例中離散化處理邏輯示意圖；
[0022] 圖4為本發(fā)明實施例中一種判斷發(fā)電機是否已并網(wǎng)或空載的方法的邏輯示意圖；
[0023] 圖5為本發(fā)明實施例中一種對系統(tǒng)階躍信號進行修正的方法的流程示意圖；
[0024]圖6為本發(fā)明實施例中閉鎖發(fā)電機階躍的條件示意圖；
[0025] 圖7為本發(fā)明實施例中電廠內(nèi)系統(tǒng)PT斷線的判斷邏輯示意圖；
[0026] 圖8為本發(fā)明實施例中發(fā)電機定子PT斷線的判斷邏輯示意圖；
[0027] 圖9為本發(fā)明實施例中一種電網(wǎng)動態(tài)無功平衡的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖及較佳實施例對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步詳細說明。
[0029] 如圖1所示，本實施例提供一種電網(wǎng)動態(tài)無功平衡的控制方法，包括以下步驟：
[0030]SlO獲取電廠內(nèi)的系統(tǒng)電壓、電廠內(nèi)所有發(fā)電機的機端電壓和機端電流；
[0031] S20獲取電廠周邊預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的電網(wǎng)節(jié)點電壓及電網(wǎng)節(jié)點對應(yīng)的靈敏系數(shù)；
[0032]S30當(dāng)發(fā)生接地故障或相間短路故障時，獲取所述系統(tǒng)電壓以及所述電網(wǎng)節(jié)點電 壓的偏差，并提取最大偏差信號；
[0033] S40根據(jù)階躍動作系數(shù)、返回系數(shù)以及所述靈敏系數(shù)對所述最大偏差信號進行離 散化處理，得到系統(tǒng)階躍信號；
[0034]S50根據(jù)發(fā)電機的機端電壓和機端電流判斷當(dāng)前發(fā)電機是否為已并網(wǎng)發(fā)電機；
[0035] S60根據(jù)已并網(wǎng)發(fā)電機的機端電壓對所述系統(tǒng)階躍信號進行修正，獲得與已并網(wǎng) 發(fā)電機對應(yīng)的專有階躍信號，并將所述專有階躍信號輸入至對應(yīng)的已并網(wǎng)發(fā)電機，使其發(fā) 生階躍。
[0036] 具體的，為實現(xiàn)電網(wǎng)動態(tài)無功平衡的控制，實時采樣電廠內(nèi)的系統(tǒng)電壓和電廠內(nèi) 每臺發(fā)電機的機端電壓、機端電流，在一種【具體實施方式】中，可采用交流同步采樣，周波內(nèi) 采樣N點（一般的，N多24)，獲取電廠內(nèi)的系統(tǒng)三相電壓、電廠內(nèi)所有發(fā)電機的機端三相電 壓和機端三相電流，然后利用離散傅里葉算法計算系統(tǒng)電壓的有效值和發(fā)電機機端電壓的 有效值，并采用均方根算法計算發(fā)電機機端電流的有效值。以發(fā)電機機端電壓和機端電流 為例，具體計算公式如下：
[0042] 上式中：
[0043] Ug是發(fā)電機機端電壓有效值（即發(fā)電機三相定子電壓綜合有效值）；
[0044] Ig是發(fā)電機機端電流有效值（即發(fā)電機三相定子電流綜合有效值）；
[0045]N是周波內(nèi)采樣點數(shù)，為保證采樣精度，通常N彡24;
[0046] uga(n)，ubg(n),ug。(n)表示機端三相電壓的瞬時采樣值；
[0047] Iga (n)，Igb (n)，Ig。(n)表示機端三相電流的瞬時采樣值；
[0048] 依次表示A、B、C相電壓向量；
[0049] Uga,Ugb,Ugc依次表示匕的模；
[0050] Ugar,Ugai依次表示A相電壓的實部和虛部；
[0051 ] Ugfc,Ugbi依次表示B相電壓實部和虛部；
[0052] Ugcr,Ugc^次表示C相電壓實部和虛部；
[0053] 通過以上方法，可以實時采樣電廠內(nèi)的系統(tǒng)電壓，以及電廠內(nèi)所有發(fā)電機的機端 電壓和機端電流。
[0054] 進一步的，利用以太網(wǎng)或光纖，實時通訊獲取電廠周邊預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的電網(wǎng)節(jié)點電 壓和電網(wǎng)節(jié)點對應(yīng)的靈敏系數(shù)。
[0055]當(dāng)電廠內(nèi)系統(tǒng)電壓或周邊電網(wǎng)因發(fā)生接地故障或相間短路故障，引起系統(tǒng)電壓快 速跌落時，根據(jù)電壓跌落程度，產(chǎn)生不同幅值的系統(tǒng)階躍信號，對應(yīng)的階躍量為離散形式； 電壓跌落程度越大，產(chǎn)生的階躍量也越大。在一種【具體實施方式】中，當(dāng)發(fā)生接地故障或相間 短路故障時，獲取系統(tǒng)電壓以及電網(wǎng)節(jié)點電壓的偏差，并提取最大偏差信號，例如，將每個 電壓（包括電廠內(nèi)的系統(tǒng)電壓以及電廠周邊預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的電網(wǎng)節(jié)點電壓）分別經(jīng)過圖2所 示的隔直環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)能提取電壓的偏差，偏差的變化速度取決于隔直時間常數(shù)。取最大偏 差對應(yīng)的信號（即最大偏差信號）進行下一步的操作。
[0056] 然后根據(jù)階躍動作系數(shù)、返回系數(shù)以及靈敏系數(shù)對上述的最大偏差信號進行離散 化處理，得到系統(tǒng)階躍信號。在具體實施時，可參照圖3所示的離散化處理邏輯，對于最大 偏差信號（圖3中系統(tǒng)電壓偏差信號視為最大偏差信號），可根據(jù)階躍動作系數(shù)和返回系 數(shù)設(shè)置動作線和返回線，當(dāng)偏差值超過某個階躍量的動作線時，輸出該