一种电压暂降残余电压计算方法及系统与流程

本发明属于电力系统电能质量分析，尤其涉及一种带自备电厂的工厂配电网对外电网电压暂降的残余电压计算方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、20世纪80年代开始高耗能企业迅速崛起，电力需求猛增，为了缓解用电需求压力，企业自备电厂数量迅速增加；然而随着电力网络的不断发展，电力用户用电需求发生了由量到质的改变，而且受能源综合利用、节能减排等政策鼓励，高效、高质、绿色运营成为自备电厂可持续发展的关键问题。自备电厂呈小容量、多布点、运行随机性特征，大量的小容量机组并入电网，给电网的安全稳定运行带来诸多的挑战和不利的影响。

3、当外电网发生三相电压暂降故障后，企业自备电厂同步发电机不脱网运行，自备电厂发出功率与电压暂降深度之间呈正相关趋势：在自备电厂同步发电机安全稳定运行区间内，暂降深度越深，其发出功率越大；而自备电厂发出的功率将有利于缓解电网母线的电压暂降水平，提高运行电压有效值，避免配电系统用电设备因电压暂降而触发欠压保护动作，减小对连续流程性生产过程造成影响，保证配电网系统和生产的安全稳定运行。

4、目前，缺乏上述相关场景下外电网发生电压暂降，含自备电厂工厂内部配电网残余电压的计算方法，影响自备电厂的安全稳定运行，导致电网的供电质量、企业生产的连续性和安全性不足。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种电压暂降残余电压计算方法及系统，讨论不同暂降深度对自备电厂同步发电机输出功率的影响，有效高精度计算自备电厂同步发电机并网母线暂降残余电压，为企业自备电厂的规范化发展管理、电网的安全稳定运行和企业生产的连续性和安全性提升等提供新的思路。

2、为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种电压暂降残余电压计算方法。

4、一种电压暂降残余电压计算方法，包括：

5、获取电压暂降过程中自备电厂同步发电机端电压，计算母线基波电压；

6、基于母线基波电压和同步发电机的运行参数，计算暂降过程中自备电厂同步发电机发出的功率；

7、根据自备电厂同步发电机入网线路参数，计算同步发电机与接入母线间的等效阻抗；

8、基于功率和等效阻抗，计算自备电厂同步发电机接入母线电压暂降残余电压。

9、进一步的，所述计算母线基波电压，具体为：采用快速傅里叶变换对三相电压波形信号进行分析，计算得出母线基波电压。

10、进一步的，所述同步发电机运行参数，包括发电机电气角速度、励磁磁链、机械转矩、等效电感。

11、进一步的，所述功率，包括有功功率p和无功功率q，具体公式为：

12、

13、其中，ωr表示发电机电气角速度、ψf表示励磁磁链、tl表示机械转矩、l表示等效电感，us表示发电机定子端电压。

14、进一步的，所述同步发电机与接入母线间的等效阻抗为线路等效阻抗和变压器等效阻抗之和，等效阻抗包括等效电阻和等效电抗。

15、进一步的，所述线路等效阻抗的计算公式为：

16、

17、其中，rl表示线路等效电阻，xl为线路等效电抗，r0为线路单位长度电阻，x0为线路单位长度电抗，l为线路长度；

18、所述变压器等效阻抗的计算公式为：

19、

20、其中，rt表示变压器等效电阻，xt为变压器等效电抗，uk％为阻抗电压，pk为负载损耗，un为额定电压，sn为额定容量。

21、进一步的，所述计算自备电厂同步发电机接入母线电压暂降残余电压，是计算出能量在线路上流动时引起的电压降落纵、横分量，与发电机端电压相加，得到暂降残余电压。

22、本发明第二方面提供了一种电压暂降残余电压计算系统。

23、一种电压暂降残余电压计算系统，包括电压计算模块、功率计算模块、阻抗计算模块和残余计算模块：

24、电压计算模块，被配置为：获取电压暂降过程中自备电厂同步发电机端电压，计算母线基波电压；

25、功率计算模块，被配置为：基于母线基波电压和同步发电机的运行参数，计算暂降过程中自备电厂同步发电机发出的功率；

26、阻抗计算模块，被配置为：根据自备电厂同步发电机入网线路参数，计算同步发电机与接入母线间的等效阻抗；

27、残余计算模块，被配置为：基于功率和等效阻抗，计算自备电厂同步发电机接入母线电压暂降残余电压。

28、本发明第三方面提供了计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的一种电压暂降残余电压计算方法中的步骤。

29、本发明第四方面提供了电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的一种电压暂降残余电压计算方法中的步骤。

30、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

31、本发明根据自备电厂同步发电机运行参数和发电机端电压准确计算接入母线电压的暂降残余电压，适用于对称三相短路故障，为企业自备电厂的规范化发展管理、电网的安全稳定运行提供新的思路。

32、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种电压暂降残余电压计算方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种电压暂降残余电压计算方法，其特征在于，所述计算母线基波电压，具体为：采用快速傅里叶变换对三相电压波形信号进行分析，计算得出母线基波电压。

3.如权利要求1所述的一种电压暂降残余电压计算方法，其特征在于，所述同步发电机运行参数，包括电机电气角速度、励磁磁链、机械转矩、等效电感。

4.如权利要求1所述的一种电压暂降残余电压计算方法，其特征在于，所述功率，包括有功功率p和无功功率q，具体公式为：

5.如权利要求1所述的一种电压暂降残余电压计算方法，其特征在于，所述同步发电机与接入母线间的等效阻抗为线路等效阻抗和变压器等效阻抗之和，等效阻抗包括等效电阻和等效电抗。

6.如权利要求5所述的一种电压暂降残余电压计算方法，其特征在于，所述线路等效阻抗的计算公式为：

7.如权利要求1所述的一种电压暂降残余电压计算方法，其特征在于，所述计算自备电厂同步发电机接入母线电压暂降残余电压，是计算出能量在线路上流动时引起的电压降落纵、横分量，与发电机端电压相加，得到暂降残余电压。

8.一种电压暂降残余电压计算系统，其特征在于，包括电压计算模块、功率计算模块、阻抗计算模块和残余计算模块：

9.一种电子设备，其特征是，包括：

10.一种存储介质，其特征是，非暂时性地存储计算机可读指令，其中，当所述非暂时性计算机可读指令由计算机执行时，执行权利要求1-7任一项所述方法的指令。

技术总结
本发明提出了一种电压暂降残余电压计算方法及系统，涉及电力系统电能质量分析技术领域，具体方案包括：获取电压暂降过程中自备电厂同步发电机端电压，计算母线基波电压；基于母线基波电压和同步发电机的运行参数，计算暂降过程中自备电厂同步发电机发出的功率；根据自备电厂同步发电机入网线路参数，计算同步发电机与接入母线间的等效阻抗；基于功率和等效阻抗，计算自备电厂同步发电机接入母线电压暂降残余电压；本发明有效高精度计算自备电厂同步发电机并网母线暂降残余电压，为企业自备电厂的规范化发展管理、电网的安全稳定运行提供新的思路。

技术研发人员：赵忠斌,韩福生,高晓芳,胡瑞丽,宋海云,段永强,任俊刚
受保护的技术使用者：国家电投集团山西铝业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29