一种多机组燃气蒸汽联合循环电站无功负荷控制方法与流程

本发明涉及电站领域，更具体的说是涉及一种多机组燃气蒸汽联合循环电站无功负荷控制方法。

背景技术：

当前国内越来越多的大机组并网运行，以超高压电网组成的电力系统主干网的建设投运，我国目前的电网结构有了显著的加强，大大提髙了无功补偿的能力。电力系统中最大的无功源就是发电机。近年来，大容量的机发电机并网运行以及电网输电电压大幅提升，电压的质量就成为了大型电网运行稳定性和经济性的关键因素，同时电压质量水平也是评价电网电能质量的重要指标。通过有效的手段对无功及电压进行控制，可以提高电力系统运行的稳定性与安全性，有效减少网损，提升电网的经济效益。同时联合循环电站建成后，涉及到多机组无功功率的控制是相应的难点，保证联合循环电站安全稳定，根据网调要求提供无功是当前需要解决的难题。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种多机组燃气蒸汽联合循环电站无功负荷控制方法。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种多机组燃气蒸汽联合循环电站无功负荷控制方法，多机组燃气蒸汽联合循环电站包括：至少两台燃气机组，至少两台余热锅炉，一台汽轮机组，无功功率指令接收终端，无功功率控制器，用于控制燃气机组和汽轮机组输出无功功率的控制命令卡件；所述燃气机组的台数与余热锅炉的台数相等。

无功负荷控制方法包括：

无功功率指令接收终端与无功功率控制器连接，无功功率控制器通过控制命令卡件分别与燃气机组和汽轮机组连接；

无功功率指令接收终端用于接收电网控制系统发送的无功功率指令，并发送至无功功率控制器；

无功功率控制器根据无功功率指令、燃气机组和汽轮机组的运行状态，按照预设的无功功率分配机制进行分配，并将分配结果转换成无功功率命令数值发送至控制命令卡件；

控制命令卡件得到无功功率命令数值后，发送给对应的燃气机组和汽轮机组内置的励磁系统。

进一步，当燃气机组和汽轮机组的无功功率控制模式均为自动时，燃气机组和汽轮机组的励磁系统根据控制命令卡件发送的无功功率命令数值输出相应的无功功率；

当燃气机组的无功功率控制模式为手动时，燃气机组的励磁系统根据手动输入的无功功率命令输出相应的无功功率；

当汽轮机组的无功功率控制模式为手动时，汽轮机组的励磁系统根据手动输入的无功功率命令输出相应的无功功率。

进一步，当任意一台燃气机组的无功功率控制模式为手动时，无功功率控制器收到无功功率指令后，将无功功率指令减去所述手动控制模式的燃气机组的当前输出无功功率，得到实际的无功功率控制数值，无功功率控制器按照预设的无功功率分配机制将实际的无功功率控制数值进行分配，并将分配结果转换成无功功率命令数值发送至控制命令卡件。

进一步，当汽轮机组的无功功率控制模式为手动时，无功功率控制器收到无功功率指令后，将无功功率指令减去所述手动控制模式的汽轮机组的当前输出无功功率，得到实际的无功功率控制数值，无功功率控制器按照预设的无功功率分配机制将实际的无功功率控制数值进行分配，并将分配结果转换成无功功率命令数值发送至控制命令卡件。

进一步，所述燃气机组包括第一燃气机组和第二燃气机组；

所述燃气机组和汽轮机组的无功功率控制模式均为自动，无功功率指令接收终端收到电网控制系统发送的无功功率指令mvar_net，并将其发送至无功功率控制器，无功功率控制器同时获取当前机组损耗的无功功率；

当前机组损耗的无功功率包括：第一燃气机组厂用变压器损耗的无功功率mvar1_uat,第二燃气机组厂用变压器损耗的无功功率mvar2_uat,第一燃气机组主变压器损耗的无功功率mvar1_sut,第二燃气机组主变压器损耗的无功功率mvar2_sut，汽轮机组主变压器损耗的无功功率mvar3_sut；

根据以下公式得出机组总无功功率mvar_total：

mvar_total＝mvar_net+mvar1_uat+mvar2_uat+mvar1_sut+mvar2_sut+mvar3_sut；

根据以下公式得出机组总有功功率mw_block：

mw_block＝mw1_gt+mw2_gt+mw1_st；其中，mw1_gt为第一燃气机组的有功功率,mw2_gt为第二燃气机组的有功功率,mw1_st为汽轮机组的有功功率；

得到mvar_total和mw_block后，通过以下公式得出机组总无功功率的中间变量mvar_block：

mvar_block＝cos(arctan(mvar_total/mw_block))；

最后，根据以下公式计算得出第一燃气机组的无功功率命令数值mvar1_gt、第二燃气机组的无功功率命令数值mvar2_gt、汽轮机组的无功功率命令数值mvar_st：

mvar1_gt＝mw1_gt*tan(arcos(mvar_block))

mvar2_gt＝mw2_gt*tan(arcos(mvar_block))

mvar_st＝mw1_st*tan(arcos(mvar_block))。

进一步，所述燃气机组包括第一燃气机组和第二燃气机组；

无功功率指令接收终端收到电网控制系统发送的无功功率指令mvar_net，并将其发送至无功功率控制器，无功功率控制器同时获取当前机组损耗的无功功率和设定为无功功率手动控制模式的机组的无功功率输出值mvar_man；

当前机组损耗的无功功率包括：第一燃气机组厂用变压器损耗的无功功率mvar1_uat,第二燃气机组厂用变压器损耗的无功功率mvar2_uat,第一燃气机组主变压器损耗的无功功率mvar1_sut,第二燃气机组主变压器损耗的无功功率mvar2_sut，汽轮机组主变压器损耗的无功功率mvar3_sut；

根据以下公式得出机组总无功功率mvar_total：

mvar_total＝mvar_net+mvar1_uat+mvar2_uat+mvar1_sut+mvar2_sut+mvar3_sut-mvar_man；

根据以下公式得出机组总有功功率mw_block：

mw_block＝mw1_gt+mw2_gt+mw1_st；其中，mw1_gt为第一燃气机组的有功功率,mw2_gt为第二燃气机组的有功功率,mw1_st为汽轮机组的有功功率；

得到mvar_total和mw_block后，通过以下公式得出机组总无功功率的中间变量mvar_block：

mvar_block＝cos(arctan(mvar_total/mw_block))；

最后，根据以下公式计算得出第一燃气机组的无功功率命令数值mvar1_gt、第二燃气机组的无功功率命令数值mvar2_gt、汽轮机组的无功功率命令数值mvar_st：

mvar1_gt＝mw1_gt*tan(arcos(mvar_block))

mvar2_gt＝mw2_gt*tan(arcos(mvar_block))

mvar_st＝mw1_st*tan(arcos(mvar_block))。

进一步，当燃气机组或汽轮机组的无功功率控制模式设为手动时，燃气机组和汽轮机组的励磁系统自动屏蔽控制命令卡件发送的无功功率命令数值。

对比现有技术，本发明有益效果在于：本发明提供了一种多机组燃气蒸汽联合循环电站无功负荷控制方法，能够有效的对每个机组的无功功率及电压进行控制，可以提高电力系统运行的稳定性与安全性，有效减少网损，提升电网的经济效益，并且可以有效减少人工干预，降低人力成本。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

附图1是本发明的系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做出说明。

本实施例提供一种多机组燃气蒸汽联合循环电站无功负荷控制方法，如图1所示，多机组燃气蒸汽联合循环电站包括：两台燃气机组，两台余热锅炉，一台汽轮机组，无功功率指令接收终端，无功功率控制器，用于控制燃气机组和汽轮机组输出无功功率的控制命令卡件。

无功负荷控制方法包括：

无功功率指令接收终端与无功功率控制器连接，无功功率控制器通过控制命令卡件分别与燃气机组和汽轮机组连接；无功功率指令接收终端用于接收电网控制系统发送的无功功率指令，并发送至无功功率控制器；无功功率控制器根据无功功率指令、燃气机组和汽轮机组的运行状态，按照预设的无功功率分配机制进行分配，并将分配结果转换成无功功率命令数值发送至控制命令卡件；控制命令卡件得到无功功率命令数值后，发送给对应的燃气机组和汽轮机组内置的励磁系统。

当燃气机组无功功率控制为手动状态时，可以由运行人员手动输入要求的命令，燃气机组的励磁系统根据运行人员的命令输出相应的无功功率。

当汽轮机组无功功率控制为手动状态时，可以由运行人员手动输入要求的命令，汽轮机组的励磁系统根据运行人员的命令输出相应的无功功率。

当所有机组的无功功率控制都为自动状态时，无功功率指令接收终端收到电网控制系统发送的无功功率指令mvar_net，并将其发送至无功功率控制器，在此基础上，无功功率控制器同时获取当前机组损耗的无功功率。当前机组损耗的无功功率包括：第一燃气机组厂用变压器损耗的无功功率mvar1_uat,第二燃气机组厂用变压器损耗的无功功率mvar2_uat,第一燃气机组主变压器损耗的无功功率mvar1_sut,第二燃气机组主变压器损耗的无功功率mvar2_sut，汽轮机组主变压器损耗的无功功率mvar3_sut。

此时的总无功功率mvar_total的计算公式如下：

mvar_total＝mvar_net+mvar1_uat+mvar2_uat+mvar1_sut+mvar2_sut+mvar3_sut；

此后，得到mvar_total后，按以下公式再计算得出机组总无功功率的中间变量mvar_block：

mvar_block＝cos(arctan(mvar_total/mw_block))

其中，mw_block表示当前block所有机组的有功之和。由于本实施例包括两台燃机，一台汽机，此时，第一燃气机组的有功功率为mw1_gt,第二燃气机组的有功功率为mw2_gt,汽轮机组的有功功率为mw1_st，则

mw_block＝mw1_gt+mw2_gt+mw1_st。

则每台机组无功功率命令数值，最终计算为，

mvar1_gt＝mw1_gt*tan(arcos(mvar_block))

mvar2_gt＝mw2_gt*tan(arcos(mvar_block))

mvar_st＝mw1_st*tan(arcos(mvar_block))

其中，mvar1_gt为第一燃气机组的无功功率命令数值、mvar2_gt为第二燃气机组的无功功率命令数值、mvar_st为汽轮机组的无功功率命令数值。

另外，本实施例中，还包括当多机组燃气蒸汽联合循环电站内只有部分机组的无功功率控制在自动状态，而其他机组在手动状态的情况。无功功率指令接收终端收到电网控制系统发送的无功功率指令mvar_net，并将其发送至无功功率控制器，在此基础上，无功功率控制器同时获取当前机组损耗的无功功率。当前机组损耗的无功功率包括：第一燃气机组厂用变压器损耗的无功功率mvar1_uat,第二燃气机组厂用变压器损耗的无功功率mvar2_uat,第一燃气机组主变压器损耗的无功功率mvar1_sut,第二燃气机组主变压器损耗的无功功率mvar2_sut，汽轮机组主变压器损耗的无功功率mvar3_sut。

此时的总无功功率mvar_total1的计算公式如下：

mvar_total1＝mvar_net+mvar1_uat+mvar2_uat+mvar1_sut+mvar2_sut+mvar3_sut；

此后，mvar_total1需要根据当前情况减去无功控制在手动状态的机组的实际无功功率输出值mvar_man。即，

mvar_total＝mvar_total-mvar_man

此时，得到实际的总无功功率mvar_total，然后，按以下公式再计算得出机组总无功功率的中间变量mvar_block：

mvar_block＝cos(arctan(mvar_total/mw_block))

其中，mw_block表示当前block所有机组的有功之和。由于本实施例包括两台燃机，一台汽机，此时，第一燃气机组的有功功率为mw1_gt,第二燃气机组的有功功率为mw2_gt,汽轮机组的有功功率为mw1_st，则

mw_block＝mw1_gt+mw2_gt+mw1_st。

则每台机组无功功率命令数值，最终计算为，

mvar1_gt＝mw1_gt*tan(arcos(mvar_block))

mvar2_gt＝mw2_gt*tan(arcos(mvar_block))

mvar_st＝mw1_st*tan(arcos(mvar_block))

其中，mvar1_gt为第一燃气机组的无功功率命令数值、mvar2_gt为第二燃气机组的无功功率命令数值、mvar_st为汽轮机组的无功功率命令数值。

当燃气机组或汽轮机组的无功功率控制模式设为手动时，燃气机组和汽轮机组的励磁系统自动屏蔽控制命令卡件发送的无功功率命令数值。无功功率的限制值，可由操作人员手动输入或由励磁系统提供相应的参考值，保证励磁系统的安全性。

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。