本发明涉及电力系统技术领域，并且更具体地，涉及一种用于测量发电机电压调差率的方法及系统。
背景技术
随着大型互联电力系统的发展，电力系统的安全稳定运行日益重要，现在较大型电厂都是几台发电机变压器组在同一条母线下并列运行，改变其中任何一台机组的励磁电流不仅影响该机组的无功电流，而且还影响其它并联运行机组的无功电流，从而引起母线电压的变化。为了防止各台机组间无功功率的无序分配，励磁调节器中引入了附加电压调差的功能，发电机的附加电压调差功能可以保证机组间无功功率的合理分配，提高电力系统运行的稳定性。
配置合适的发电机电压调差率不仅是机组经济运行的要求，也是电网稳定的必要措施，同时也是新投机组的必须实验，有很大的应用价值。现有甩无功法适用于单台发电机组电压调差率的测量,当存在多台机组并联运行时,测量误差较大。
因此，需要一种发电机电压调差率的测量方法，以解决如何的准确地实测发电机电压调差率的问题。
技术实现要素：
本发明提出一种用于测量发电机电压调差率的方法及系统，以解决如何的准确地实测发电机电压调差率的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于测量发电机电压调差率的方法，其特征在于，所述方法包括：
设置发电机并网运行，保持励磁调节器的给定值不变，并设置励磁调节器的调差系数为非零值；
将所述发电机所在的发电机组电力系统稳定器(powersystemstablize，pss)退出运行，进行发电机电压阶跃试验，获取试验录波数据；
根据所述试验录波数据分别获取阶跃前任一稳态时刻的第一发电机定子电压和第一无功功率以及阶跃后任一稳态时刻的第二发电机定子电压和第二无功功率，并利用所述第一发电机定子电压、第一无功功率、第二发电机定子电压和第二无功功率计算扰动电压-无功比和增量扰动电压-无功比；
利用所述发电机的额定电压和额定视在功率计算标准系数；
根据调差率计算公式利用所述扰动电压-无功比、增量扰动电压-无功比和标准系数计算发电机电压调差率。
优选地，其中利用如下公式计算扰动电压-无功比：
其中，duq为扰动电压-无功比；u(t1)和q(t1)分别为阶跃前任一稳态时刻t1的第一发电机定子电压和第一无功功率；u(t2)和q(t2)分别为阶跃后任一稳态时刻t2的第二发电机定子电压和第二无功功率。
优选地，其中利用如下公式计算增量扰动电压-无功比：
其中，dduq为增量扰动电压-无功比；un为发电机的额定电压；△u为电压阶跃量。
优选地，其中所述利用所述发电机的额定电压和额定视在功率计算标准系数，包括：
其中，k为标准系数；sn为发电机的额定视在功率；un为发电机的额定电压。
优选地，其中所述调差率计算公式为：
d＝k(duq+dduq*un)，
其中，d为发电机电压调差率，duq为扰动电压-无功比，dduq为增量扰动电压-无功比，k为标准系数。
优选地，其中所述方法还包括：
计算所述发电机电压调压率和设置的励磁调节器的调差系数的误差百分比，以验证发电机电压调压率的测量准确度。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于测量发电机电压调差率的系统，其特征在于，所述系统包括：
设置单元，用于设置发电机并网运行，保持励磁调节器的给定值不变，并设置励磁调节器的调差系数为非零值；
实验录波数据获取单元，用于将所述发电机所在的发电机组电力系统稳定器pss退出运行，进行发电机电压阶跃试验，获取试验录波数据；
扰动电压-无功比计算单元，用于根据所述试验录波数据分别获取阶跃前任一稳态时刻的第一发电机定子电压和第一无功功率以及阶跃后任一稳态时刻的第二发电机定子电压和第二无功功率，并利用所述第一发电机定子电压、第一无功功率、第二发电机定子电压和第二无功功率计算扰动电压-无功比和增量扰动电压-无功比；
标准系数计算单元，用于利用所述发电机的额定电压和额定视在功率计算标准系数；
调差率计算单元，用于根据调差率计算公式利用所述扰动电压-无功比、增量扰动电压-无功比和标准系数计算发电机电压调差率。
优选地，其中在扰动电压-无功比计算单元，利用如下公式计算扰动电压-无功比：
其中，duq为扰动电压-无功比；u(t1)和q(t1)分别为阶跃前任一稳态时刻t1的第一发电机定子电压和第一无功功率；u(t2)和q(t2)分别为阶跃后任一稳态时刻t2的第二发电机定子电压和第二无功功率。
优选地，其中在扰动电压-无功比计算单元，利用如下公式计算增量扰动电压-无功比：
其中，dduq为增量扰动电压-无功比；un为发电机的额定电压；△u为电压阶跃量。
优选地，其中所述标准系数计算单元，利用所述发电机的额定电压和额定视在功率计算标准系数，包括：
其中，k为标准系数；sn为发电机的额定视在功率；un为发电机的额定电压。
优选地，其中所述调差率计算公式为：
d＝k(duq+dduq*un)，
其中，d为发电机电压调差率，duq为扰动电压-无功比，dduq为增量扰动电压-无功比，k为标准系数。
优选地，其中所述系统还包括：
误差计算单元，用于计算所述发电机电压调压率和设置的励磁调节器的调差系数的误差百分比，以验证发电机电压调压率的测量准确度。
本发明提供了一种用于测量发电机电压调差率的方法及系统，通过设置发电机并网运行，保持励磁调节器的给定值不变，并设置励磁调节器的调差系数为非零值；将所述发电机所在的发电机组电力系统稳定器pss退出运行，进行发电机电压阶跃试验，获取试验录波数据；根据所述试验录波数据计算扰动电压-无功比和增量扰动电压-无功比；利用所述发电机的额定电压和额定视在功率计算标准系数；根据调差率计算公式计算发电机电压调差率。本发明基于实测数据实现了发电机电压调差率的测量，实施过程简单有效；对工况无特殊要求，并网情况下适合所有工况，计算结果鲁棒性较好，为发电机电压调差率的方便准确的现场实测提供了解决方案。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的用于测量发电机电压调差率的方法100的流程图；
图2为根据本发明实施方式的实测试验录波结果无pss时±2％阶跃响应试验的录波图；以及
图3为根据本发明实施方式的用于测量发电机电压调差率的系统300的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明实施方式的用于测量发电机电压调差率的方法100的流程图。如图1所示，本发明的实施方式提供用于测量发电机电压调差率的方法，通过设置发电机并网运行，保持励磁调节器的给定值不变，并设置励磁调节器的调差系数为非零值；将所述发电机所在的发电机组电力系统稳定器pss退出运行，进行发电机电压阶跃试验，获取试验录波数据；根据所述试验录波数据计算扰动电压-无功比和增量扰动电压-无功比；利用所述发电机的额定电压和额定视在功率计算标准系数；根据调差率计算公式计算发电机电压调差率。本发明的实施方式基于实测数据实现了发电机电压调差率的测量，实施过程简单有效；对工况无特殊要求，并网情况下适合所有工况，计算结果鲁棒性较好，为发电机电压调差率的方便准确的现场实测提供了解决方案。本发明的实施方式提供的用于测量发电机电压调差率的方法100从步骤101处开始，在步骤101设置发电机并网运行，保持励磁调节器的给定值不变，并设置励磁调节器的调差系数为非零值。
优选地，在步骤102将所述发电机所在的发电机组电力系统稳定器pss退出运行，进行发电机电压阶跃试验，获取试验录波数据。
优选地，在步骤103根据所述试验录波数据分别获取阶跃前任一稳态时刻的第一发电机定子电压和第一无功功率以及阶跃后任一稳态时刻的第二发电机定子电压和第二无功功率，并利用所述第一发电机定子电压、第一无功功率、第二发电机定子电压和第二无功功率计算扰动电压-无功比和增量扰动电压-无功比。
优选地，其中利用如下公式计算扰动电压-无功比：
其中，duq为扰动电压-无功比；u(t1)和q(t1)分别为阶跃前任一稳态时刻t1的第一发电机定子电压和第一无功功率；u(t2)和q(t2)分别为阶跃后任一稳态时刻t2的第二发电机定子电压和第二无功功率。
优选地，其中利用如下公式计算增量扰动电压-无功比：
其中，dduq为增量扰动电压-无功比；un为发电机的额定电压；△u为电压阶跃量。
优选地，在步骤104利用所述发电机的额定电压和额定视在功率计算标准系数。
优选地，其中所述利用所述发电机的额定电压和额定视在功率计算标准系数，包括：
其中，k为标准系数；sn为发电机的额定视在功率；un为发电机的额定电压。
优选地，在步骤105根据调差率计算公式利用所述扰动电压-无功比、增量扰动电压-无功比和标准系数计算发电机电压调差率。
优选地，其中所述调差率计算公式为：
d＝k(duq+dduq*un)，
其中，d为发电机电压调差率，duq为扰动电压-无功比，dduq为增量扰动电压-无功比，k为标准系数。
优选地，其中所述方法还包括：
计算所述发电机电压调压率和设置的励磁调节器的调差系数的误差百分比，以验证发电机电压调压率的测量准确度。
本发明通过发电机组实例分析测量结果，验证发电机电压调差率实测方法的准确性，显示出该实测方法具有较强的工程实用性。
以下具体举例说明本发明的实施方式
以图2所示的某600mw火电机组测试结果为例对本发明进一步的详细说明，但本发明不限于所给出的例子。图2为根据本发明实施方式的实测试验录波结果无pss时±2％阶跃响应试验的录波图。如图2所示，uab和q分别为发电机定子电压u(t)和无功功率q(t)的响应曲线。其中，发电机电压阶跃开始时间是1.8s,发电机电压阶跃结束时间是10.9s，在0s-1.8s内可读取阶跃前的稳态点发电机定子电压和无功功率，1.8s-10.9s内可读取阶跃后的稳态点发电机定子电压和无功功率。
本发明的实施方式的测量发电机电压调差率的步骤如下：
step1：调整试验发电机组的工况，在发电机并网运行时，保持励磁调节器正常工作，设置励磁调节器调差系数为非零值dset，在发电机电压阶跃试验中，参考范围为0.01至0.04(标幺值)。
step2：将试验发电机组pss退出运行，进行发电机电压阶跃试验，设置阶跃量为δu，阶跃量δu无具体限制，使用录波装置录取试验过程中的发电机定子电压u(t)和无功功率q(t)响应曲线。
step3：根据所示响应曲线，在录波图中分别获取阶跃前后稳态点发电机定子电压和无功功率，计算扰动电压-无功比和增量扰动电压-无功比。
其中，扰动电压-无功比计算公式如下：
其中，u(t1)和q(t1)分别为电压阶跃前任意时刻t1时的发电机定子电压和无功功率，u(t2)和q(t2)分别为电压阶跃后且电压稳定后的任意时刻t2时的发电机定子电压和无功功率。
增量扰动电压-无功比计算公式如下：
其中，u(t2)和q(t2)分别为电压阶跃后且电压稳定后的任意时刻t2时的发电机定子电压和无功功率，un为发电机的额定电压。
step4：由发电机的额定电压和额定视在功率计算标准系数。
其中，标准系数的计算公式为：
其中，un为发电机的额定电压，sn为发电机的额定视在功率。
step5：根据扰动电压-无功比、增量扰动电压-无功比和标准系数计算实测的发电机电压调差率d。
其中，实测的发电机电压调差率d的计算公式为：
d＝k(duq+dduq*un)，
其中，d为调差系数，duq为扰动电压-无功比，duq为增量扰动电压-无功比，k为标准系数。
step6：计算所述实测的发电机电压调差率和设置的励磁调节器的调差系数的误差百分比，以验证发电机电压调压率的测量准确度。
表1为本发明的实施方式的发电机电压调差率的实测结果。其中，设置的励磁调节器的调差系数为0.05，与实测值误差较小。
表1实测试结果
由测试结果可知，本发明的实施方式的测量的发电机电压调差率与附加调差系数设定值误差相当小，且因本发明提供的方法具有多工况适应的特点，发电机电压调差率测量在并网运行情况下具有计算结果鲁棒性好的效果，可以满足电网运行需求，从而验证了本发明提供的方法在实际系统分析中的有效性。
图3为根据本发明实施方式的用于测量发电机电压调差率的系统300的结构示意图。如图3所示，本发明的实施方式提供的用于测量发电机电压调差率的系统300包括：设置单元301、实验录波数据获取单元302、扰动电压-无功比计算单303、标准系数计算单元304和调差率计算单元305。优选地，在所述设置单元301，设置发电机并网运行，保持励磁调节器的给定值不变，并设置励磁调节器的调差系数为非零值。
优选地，在所述实验录波数据获取单元302，将所述发电机所在的发电机组电力系统稳定器pss退出运行，进行发电机电压阶跃试验，获取试验录波数据。
优选地，在所述扰动电压-无功比计算单元303，根据所述试验录波数据分别获取阶跃前任一稳态时刻的第一发电机定子电压和第一无功功率以及阶跃后任一稳态时刻的第二发电机定子电压和第二无功功率，并利用所述第一发电机定子电压、第一无功功率、第二发电机定子电压和第二无功功率计算扰动电压-无功比和增量扰动电压-无功比。
优选地，其中在扰动电压-无功比计算单元，利用如下公式计算扰动电压-无功比：
其中，duq为扰动电压-无功比；u(t1)和q(t1)分别为阶跃前任一稳态时刻t1的第一发电机定子电压和第一无功功率；u(t2)和q(t2)分别为阶跃后任一稳态时刻t2的第二发电机定子电压和第二无功功率。
优选地，其中在扰动电压-无功比计算单元，利用如下公式计算增量扰动电压-无功比：
其中，dduq为增量扰动电压-无功比；un为发电机的额定电压；△u为电压阶跃量。
优选地，在所述标准系数计算单元304，利用所述发电机的额定电压和额定视在功率计算标准系数。
优选地，其中所述标准系数计算单元，利用所述发电机的额定电压和额定视在功率计算标准系数，包括：
其中，k为标准系数；sn为发电机的额定视在功率；un为发电机的额定电压。
优选地，在所述调差率计算单元305，根据调差率计算公式利用所述扰动电压-无功比、增量扰动电压-无功比和标准系数计算发电机电压调差率。
优选地，其中所述调差率计算公式为：
d＝k(duq+dduq*un)，
其中，d为发电机电压调差率，duq为扰动电压-无功比，dduq为增量扰动电压-无功比，k为标准系数。
优选地，其中所述系统还包括：误差计算单元，用于计算所述发电机电压调压率和设置的励磁调节器的调差系数的误差百分比，以验证发电机电压调压率的测量准确度。
本发明的实施例的用于测量发电机电压调差率的系统300与本发明的另一个实施例的用于测量发电机电压调差率的方法100相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。