一种发电机组进相能力的建模方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种发电机组进相能力的建模方法。
【背景技术】
[0002] 发电机进相运行是系统重要的调压手段之一，其调压效果好，操作方便。工程中通 过机组进相运行试验来确定机组的进相能力，其结果受试验时系统电压水平的影响，存在 进相深度不足、无法适用于不同运行工况的问题。随着制造工艺的提升，火电机组进相能力 主要受静稳极限和厂用电电压等约束。机组进相运行时，励磁电流的减小会引起发电机的 功角增大，逼近发电机组的静稳极限，限制机组的进相深度；同时，进相运行会导致机端电 压显著下降，严重影响厂用电负荷，甚至可能造成失负荷从而影响机组稳定运行。
[0003] 目前针对发电机进相能力的研究主要有数学模型法、仿真分析法和试验结果拟合 法。数学模型法是通过建立各种数学模型来计算发电机的进相能力，但如何根据发电机的 实际工况建立准确的数学模型，模型的精度不高。仿真分析法是通过仿真平台建立进相试 验仿真模型来测试极限条件下的进相深度，但现有方法采用的是等效低厂变和固定厂用电 负荷模型，且没考虑到系统电压对进相能力的影响。试验结果拟合法通过拟合试验结果来 分析发电机进相能力，取得了较好的理论分析和实际应用成果。但拟合结果的准确性对试 验数据的完备性要求较高，特别是对于新建电厂和改造电厂而言，存在数据缺失导致无法 准确拟合的可能性。
【发明内容】
[0004] 技术问题：本发明实施例所要解决的技术问题是：提供一种发电机组进相能力的 建模方法，该建模方法在PSD-BPA仿真平台中，基于实际工况数据建立准确的厂用电负荷 修正模型，综合考虑静稳裕度和厂用电电压等因素影响，测试不同的系统电压水平、机组运 行工况和厂用电负荷工况下机组的进相能力，能够提高预测发电机组进相能力的准确性。
[0005] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明实施例采用如下的技术方案：
[0006] -种发电机组进相能力的建模方法，该方法包括如下步骤：
[0007] 步骤10)获取发电机组参数、主变变比、高厂变变比和实际运行数据；发电机组参 数包括额定功率、机端额定电压和直轴同步电抗；实际运行数据包括发电机组的有功出力、 无功出力和机端电压，以及厂用电负荷的电压、频率、有功功率和无功功率；
[0008] 步骤20)根据发电机组参数和主变变比，确定发电机组不同运行工况和系统不同 电压水平，并确定不同运行工况下发电机组的静稳极限；
[0009] 步骤30)根据实际运行数据，修正厂用电负荷模型，并在PSD-BPA潮流程序中搭建 修正后的厂用电负荷模型；
[0010] 步骤40)在PSD-BPA潮流程序中，调整发电机组的有功出力和系统的电压水平，然 后测试发电机组在满足厂用电电压约束和静稳极限时的最大进相深度，综合机组不同的有 功出力和系统的电压水平下的最大进相深度，确定机组的进相能力。
[0011] 作为优选方案，所述的步骤20)中，确定发电机组不同运行工况是指：将机组三种 运行工况分别设置为〇. 5PN、0. 75匕和P N，匕为发电机组的额定有功功率；确定系统不同电 压水平是指：将系统四种电压水平分别设置为1. 〇2UN、l. 03UN、1. 04仏和1. 05UN，UNS系统的 额定电压，根据式（1)和机组的三种运行工况测算不同运行工况下发电机组最大功角对应 的无功出力：
[0013] 式中，δ为发电机组的功角，Pe为发电机组的有功出力，对应于机组的三种运行工 况，Xq为发电机组的直轴同步电抗，为发电机组的机端电压，为发电机组的无功出力；
[0014] 作为优选方案，所述的步骤30)中，根据实际运行数据，对式（2)所示的厂用电负 荷模型进行修正，修正后的厂用电负荷模型如式（3)所示：
[0016] 式⑵中，P为厂用电负荷的有功功率，Q为厂用电负荷的无功功率，匕为厂用电 负荷额定有功功率，U为厂用电母线电压的标幺值，△ f为频率偏差的标幺值；
[0018] 式（3)中，P'为修正后的厂用电负荷有功功率，Q'为修正后的厂用电负荷无功功 率，Pg°表示厂用电负荷的有功功率与机组有功出力的相关系数，α为厂用电负荷的有功功 率与机组有功出力的相关指数，Ρ/表示厂用电负荷的无功功率与机组有功出力的相关系 数，β为厂用电负荷的无功功率与机组有功出力的相关指数。
[0019] 作为优选方案，所述的步骤40)中，测试不同机组的有功出力和系统的电压水平 下的最大进相深度的具体过程如下：
[0020] 步骤401)针对步骤20)确定的每一种运行工况，在PSD-BPA潮流程序中从OMvar 开始，步长为-lOMvar，逐步调整机组的进相深度，直至厂用电电压达到额定值的0. 95倍或 者机组达到静稳极限，此时机组的进相能力等于对应工况下的最大进相深度；
[0021] 步骤402)基于步骤402)获得不同工况下的机组最大进相深度，利用机组最大进 相深度的单调性，测算机组上述工况以外的其他工况下机组最大进相深度，作为机组的进 相能力。
[0022] 有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0023] (1)本实施例基于实际运行数据建立较为准确的厂用电负荷修正模型，提高了机 组进相能力模型的精度。目前，机组的进相能力主要受限于厂用电电压和静稳极限，仿真过 程中厂用电电压压降的计算公式如下式所示，其精度取决于厂用电负荷模型的准确度，厂 用电电压计算越精确，机组进相能力模型也就越准确。
[0025] 上式中，AU表示厂用电电压降落的纵向分量，δυ表示厂用电电压降落的横向分 量，RT表示高厂变的等效电阻值，Χτ表示高厂变的等效电抗值，I表示厂用电母线电压，h 表示高厂变变比。传统的机组进相能力模型中，厂用电负荷采用恒功率负荷模型，忽略了厂 用电负荷与发电机组运行工况之间的关系。本发明基于实测数据建立了厂用电负荷修正模 型，能够更准确地计算出高厂变压降，使得厂用电母线电压的精度更高。
[0026] (2)实际工程中无法调整系统电压水平，导致了进相实验结果无法适用于不同的 系统电压水平。本发明实施例方法在PSD-BPA潮流程序中测试了多种工况下机组的进相能 力，可以测试不同的电压水平下机组的最大进相深度，即机组的进相能力，可适用于不同的 系统电压水平。
【附图说明】
[0027] 图1为本发明实施例的流程框图。
[0028] 图2为本发明实施例中系统电压为515kV时，机组进相能力与机组有功出力的关 系线条图。
[0029] 图3为本发明实施例中机组出力为750MW时，机组进相能力与系统电压的关系线 条图。
[0030] 图4为本发明实施例中机组最大进相深度的三维示意图。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。
[0032] 如图1所示，本发明实施例的一种发电机组进相能力的建模方法，该方法包括如 下步骤：
[0033] 步骤10)获取发电机组参数、主变变比、高厂变变比和实际运行数据；发电机组参 数包括额定功率、机端额定电压和直轴同步电抗。实际运行数据包括发电机组的有功出力、 无功出力和机端电压，以及厂用电负荷的电压、频率、有功功率和无功功率。
[0034] 步骤20)根据发电机组参数和主变变比，确定发电机组不同运行工况和系统不同 电压水平，并确定不同运行工况下发电机组的静稳极限。
[0035] 在步骤20)中，确定发电机组不同运行工况是指：将机组三种运行工况分别设置 为0. 5PN、0. 75匕和P N，PN为发电机组的额定有功功率。确定系统不同电压水平是指：将系 统四种电压水平分别设置为1. 〇2UN、l. 03UN、1. 04仏和1. 05UN，UN为系统的额定电压。根据 式（1)和机组的三种运行工况测算不同工况下发电机组最大功角对应的无功出力：
[0037] 式中，δ为发电机组的功角，P,为发电机组的有功出力，对应于机组的三种运行工 况，Xq为发电机组的直轴同步电抗，h为发电机组的机端电压，为发电机组的无功出力。 不同工况下发电机组最大功角是指：在不同运行工况下发电机组的静稳极限下，发电机组 的功角。所述的步骤20)中，δ <70°。为保证系统的稳定运行，发电机组的静稳裕度应 不低于1.1，因此，要求机组的最大功角不超过70°。
[0038] 步骤30)根据实际运行数据，修正厂用电负荷模型，并在PSD-BPA(对应英文为： Bonneville Power Administration-Power System Department)潮流程序中搭建修正后的 厂用电负荷模型。
[0039] 在步骤30)中，根据实际运行数据，对式（2)所示的厂用电负荷模型进行修正，修 正后的厂用电负荷修正模型如式（3)所示：
[0041] 式（2)中，P为厂用电负荷的有功功率，Q为厂用电负荷的无功功率，匕为厂用电 负荷额定有功功率，U为厂用电母线电压的标幺值，△ f为频率偏差的标幺值；
[0043] 式（3)中，P'为修正后的厂用电负荷有功功率，Q'为修正后的厂用电负荷无功功 率，Pg°表示厂用电负荷的有功功率与机组有功出力的相关系数，α为厂用电负荷的有功功 率与机组有功出力的相关指数，Ρ/表示厂用电负荷的无功功率与机组有功出力的相关系 数，β为厂用电负荷的无功功率与机组有功出力的相关指数。式⑵所示传统的厂用电负 荷模型考虑了厂用电负荷与电压