本发明涉及电力系统控制技术领域，尤其涉及一种基于WAMS(Wide Area Measurement System，以下简称WAMS)的发电机电压控制方法。
背景技术：
电网发生系统故障导致故障区域的电压水平降低时，发电机的强行励磁能够快速增加电网的暂态无功输出，为故障区域内的低电压母线提供无功支撑，以使电网的暂态电压稳定。然而由于传统的发电机电压控制，只能感受到发电机的端电压及发电机所接主变压器高压侧电压的波动，因此，传统的发电机电压控制，限制了发电机动态无功储备对低电压母线负荷中心的无功支撑作用，可能会使得低电压母线的低电压持续时间过长或其电压不能及时恢复。
WAMS相关技术的不断成熟和完善应用，使得WAMS能够对电网的真实运行状态实现同步实时测量和分析，为基于WAMS的发电机电压在线控制提供了新的机遇。但是，目前WAMS在发电机电压控制上的应用，仍停留在离线判断电网状态后，根据电网为暂态或为稳态的评估结果，对发电机电压进行启停控制以及每级仅为1％的4级阶跃控制的策略层面，尚未形成一套工程实用性较好且能实时追踪电网运行状态的动态控制方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于WAMS的发电机电压控制方法，用于对发电机电压进行在线实时动态控制，以提高WAMS的工程实用性。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于WAMS的发电机电压控制方法，包括以下步骤：
步骤1，对电网进行故障扫描，获取引起电网暂态电压失稳的多条第一母线；
步骤2，对应各第一母线的分布选定待控发电机组；
步骤3，仿真运行待控发电机组，获取待控发电机组对各第一母线的电压支撑因子，各电压支撑因子用于确定待控发电机组对各第一母线的无功支援效率；其中，
电压支撑因子是指将待控发电机组的发电机励磁参考电压增加一个单位的电压时，第一母线发生的电压增量值；
步骤4，将获取的各电压支撑因子分别与预设临界值进行比较，筛选出大于等于预设临界值的电压支撑因子，且将筛选出的电压支撑因子对应的第一母线作为第二母线；
步骤5，根据引起电网暂态电压失稳时，各第二母线发生故障的严重等级，确定各第二母线在无功支援中的权重；
步骤6，根据各第二母线对应的电压支撑因子和各第二母线在无功支援中的权重，确定各第二母线的广域权重；其中，
广域权重是指第二母线在无功支援中的权重与第二母线对应的电压支撑因子的比值；
步骤7，获取各第二母线实时电压与相应第二母线稳态电压的实时电压差，且根据实时电压差与相应第二母线的广域权重的乘积，确定待控发电机组中发电机对各第二母线的励磁电压增量；
步骤8，在各第二母线对应的各励磁电压增量中，选取数值最大的励磁电压增量与励磁参考电压的稳态值叠加，确定励磁参考电压更新值；
步骤9，将励磁参考电压更新值作为目标值，对待控发电机组的发电机励磁电压进行调控，直至各第二母线的电压恢复到各第二母线稳态电压。
与现有技术相比，本发明提供的基于WAMS的发电机电压控制方法具有以下有益效果：
本发明所提供的基于WAMS的发电机电压控制方法，根据对电网故障的扫描，可得到引起电网暂态电压失稳的多条第一母线，然后对应各第一母线选定待控发电机组，并获取待控发电机组对各第一母线的电压支撑因子，能够分析确定待控发电机组对各第一母线的无功支援效率，以便于从待控发电机组的视角出发，筛选出待控发电机组无功支援效率较好的第一母线作为第二母线，避免待控发电机组进行不必要的无功功率超远距离输送，造成能源浪费。
之后通过确定各第二母线在无功支援中的权重、各第二母线的广域权重以及各第二母线实时电压与相应第二母线稳态电压的实时电压差，能够确定待控发电机组中发电机对各第二母线的励磁电压增量，实现了各第二母线广域电压偏差信息向发电机励磁电压增量的转换；进而在各第二母线对应的各励磁电压增量中，选取数值最大的励磁电压增量与励磁参考电压的稳态值叠加，得到励磁参考电压更新值，并将该励磁参考电压更新值作为目标值，对待控发电机组的发电机励磁电压进行调控，直至各第二母线的电压恢复稳定，也就是使电网的暂态电压稳定。
由上可知，本发明所提供的基于WAMS的发电机电压控制方法，其控制过程简单，实现方便，在电网故障导致电网暂态电压失稳时，从待控发电机组的视角出发，通过获取待控发电机组对各第一母线的电压支撑因子，能够对WAMS提供的信息流进行筛选，继而通过WAMS的实时监测和对待控发电机组发电机励磁电压的在线实时调控，实现了电网暂态过程中对待控发电机组无功支援的动态控制，使得WAMS在发电机电压控制中的应用更具有直观性和工程实用性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的发电机电压控制方法流程图。
具体实施方式
为便于理解，下面结合说明书附图，对本发明实施例提供的基于WAMS的发电机电压控制方法进行详细描述。
参阅图1，本发明实施例提供的基于WAMS的发电机电压控制方法包括以下步骤：
步骤1，对电网进行故障扫描，获取引起电网暂态电压失稳的多条第一母线；
步骤2，对应各第一母线的分布选定待控发电机组；
步骤3，仿真运行待控发电机组，获取待控发电机组对各第一母线的电压支撑因子，各电压支撑因子用于确定待控发电机组对各第一母线的无功支援效率；其中，
电压支撑因子是指将待控发电机组的发电机励磁参考电压增加一个单位的电压时，第一母线发生的电压增量值；
步骤4，将获取的各电压支撑因子分别与预设临界值进行比较，筛选出大于等于预设临界值的电压支撑因子，且将筛选出的电压支撑因子对应的第一母线作为第二母线；
步骤5，根据引起电网暂态电压失稳时，各第二母线发生故障的严重等级，确定各第二母线在无功支援中的权重；
步骤6，根据各第二母线对应的电压支撑因子和各第二母线在无功支援中的权重，确定各第二母线的广域权重；其中，
广域权重是指第二母线在无功支援中的权重与第二母线对应的电压支撑因子的比值；
步骤7，获取各第二母线实时电压与相应第二母线稳态电压的实时电压差，且根据实时电压差与相应第二母线的广域权重的乘积，确定待控发电机组中发电机对各第二母线的励磁电压增量；
步骤8，在各第二母线对应的各励磁电压增量中，选取数值最大的励磁电压增量与励磁参考电压的稳态值叠加，确定励磁参考电压更新值；
步骤9，将励磁参考电压更新值作为目标值，对待控发电机组的发电机励磁电压进行调控，直至各第二母线的电压恢复到各第二母线稳态电压。
具体实施时，本发明实施例所提供的基于WAMS的发电机电压控制方法，根据对电网故障的扫描，可得到引起电网暂态电压失稳的多条第一母线，然后对应各第一母线选定待控发电机组，并获取待控发电机组对各第一母线的电压支撑因子，能够分析确定待控发电机组对各第一母线的无功支援效率，以便于从待控发电机组的视角出发，筛选出待控发电机组无功支援效率较好的第一母线作为第二母线，避免待控发电机组进行不必要的无功功率超远距离输送，造成能源浪费。
之后通过确定各第二母线在无功支援中的权重、各第二母线的广域权重以及各第二母线实时电压与相应第二母线稳态电压的实时电压差，能够确定待控发电机组中发电机对各第二母线的励磁电压增量，实现了各第二母线广域电压偏差信息向发电机励磁电压增量的转换；进而在各第二母线对应的各励磁电压增量中，选取数值最大的励磁电压增量与励磁参考电压的稳态值叠加，得到励磁参考电压更新值，并将该励磁参考电压更新值作为目标值，对待控发电机组的发电机励磁电压进行调控，直至各第二母线的电压恢复稳定，也就是使电网的暂态电压稳定。
通过上述具体实施过程可知，本发明实施例提供的基于WAMS的发电机电压控制方法，其控制过程简单，实现方便，在电网故障导致电网暂态电压失稳时，从待控发电机组的视角出发，通过获取待控发电机组对各第一母线的电压支撑因子，能够对WAMS提供的信息流进行合理筛选，继而通过WAMS的实时监测和对待控发电机组发电机励磁电压的在线实时调控，实现了电网暂态过程中对待控发电机组无功支援的动态控制，使得WAMS在发电机电压控制中的应用更具有直观性和工程实用性。
需要说明的是，为了保证发电机组的运行经济性，在上述实施例的步骤2中，待控发电机组的选定方法包括：在各第一母线的邻近位置，选择机组运行经济指标满足预设指标的发电机组作为待控发电机组；或，在各第一母线的负荷中心处，选择机组运行经济指标满足预设指标的发电机组作为待控发电机组。上述预设指标可以为一个数值，也可为一个取值范围，应由本领域工程人员根据电网的实际运行情况选择设定，以在满足电网无功功率支援的基础上，还能具备较好的经济性为准；而且预设指标的具体类型也应视待控发电机组的种类进行具体设定，例如，待控发电机组为汽轮发电机组时，预设指标可选用机组负荷率、供电煤耗和厂用电率等。
另外，上述实施例中提到各电压支撑因子需分别与预设临界值进行比较，其中的预设临界值通常应由本领域工程人员根据实际情况自行设定，具体为本领域工程人员根据工程经验和电网运行特性确定的最小的电压支撑因子。
上述实施例中提到的第二母线稳态电压和励磁参考电压的稳态值，具体可以是现有相同技术领域中电网电压控制相关标准中设定的标准值，也可以是本领域工程人员综合考虑安全等因素人为设定的目标值。
需要说明的是，根据电网的实际运行情况，对应各第一母线的分布，选定的待控发电机组的数量可为一个或多个；由于电网中各第一母线的分布不定且相对分散，在各第一母线的邻近位置或各第一母线的负荷中心处，选定待控发电机组时，不免存在多条第一母线对应同一待控发电机组的情形，但也存在多条第一母线对应数个待控发电机组的情形，因此，待控发电机组的选定数量并不作具体限定，只要待控发电机组选定后能够对相应的第一母线做出适当的电压调控即可，当然，在满足电网无功功率支援的基础上，待控发电机组的选定数量最少为佳。
为了确保发电机组的供电连续性和对电负荷曲线变化的适应性，在上述实施例中，每个待控发电机组应包括至少两台发电机，以便能够设置备用机组，且可根据用电负荷的变化来确定投入发电机组的运行台数。
值得一提的是，在上述实施例的步骤5中，各第二母线在无功支援中的权重与各第二母线发生故障的严重等级呈正比关系，也就是指各第二母线发生故障的严重等级越高，则各第二母线在无功支援中权重越大；而各第二母线发生故障的严重等级由本领域工程人员根据实际工程经验和相关行业标准自行设定。
为了确保待控发电机组的运行安全，以及改善电网系统的暂态电压稳定性，优选的，在步骤9中，设定励磁参考电压更新值呈反时限限幅变动，在对待控发电机组的发电机励磁电压进行调控后，励磁参考电压更新值能够随调控时间的增加而衰减至励磁参考电压的稳态值，使得励磁参考电压更新值引发的待控发电机组端电压的抬升能够快速保持在设定的安全范围，确保待控发电机组实际运行的端电压能够持续保持在安全范围，保证待控发电机组的安全运行，提高电网系统的暂态电压稳定性。
为了更清楚的说明上述实施例所提供的基于WAMS的发电机电压控制方法的具体实施，值得一提的是，上述实施例中提到的步骤1-步骤6是发电机电压控制的离线仿真准备阶段，而步骤7-步骤9是发电机电压控制的在线实时控制阶段；其中，发电机电压控制的离线仿真阶段的具体实施，通常需要在PSD-BPA、PSS/E等机电暂态仿真平台上搭建电网系统的全网模型，然后通过对电网系统全网模型的仿真运行，从而获取各种所需的仿真结果。而建立电网系统的全网模型后，上述实施例提供的步骤1的具体实施为，在电网系统主网架所有500kV及以上电压等级的母线上，设置N-1故障、N-2故障或三相中开关拒动等不同严重等级的故障，并对电网系统的全网模型进行离线故障扫描，获取引起电网系统暂态电压失稳的多条第一母线，以便基于WAMS的发电机电压控制方法的后续执行。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。