[发明专利]一种同步发电机最大进相能力动态评估系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种同步发电机最大进相能力动态评估系统，本发明属电力系统网源协调技术领域。

背景技术

同步发电机进相运行是增强电网调压能力的重要手段，对于电网的安全、经济运行具有重要意义。发电机的最大进相能力与本体设计参数和电网特性密切相关，新投运或改造后的机组都必须通过现场试验来确定其最大进相能力。因此，如何通过试验准确评估发电机组的最大进相能力显得尤为重要。

为了给技术人员安全交底，进相试验前需要编制系统试验方案。方案中一般会提供几组系统电压和有功出力工况下机组最大进相能力的离线计算结果，供技术人员在进相试验过程中以此为依准控制进相深度。

目前评估机组最大进相能力的试验方法存在以下不足：

(1)试验设备只具备测量功能，无法实时分析当前工况下机组的最大进相能力，更不能指出制约进相能力的限制因素。试验过程中，发电机功角、定子电流、机端电压、厂用变电压、系统电压等电气量都在向约束限值逼近，在此期间试验人员需要严密监视的电气量较多，且要安排专人在电厂主控台配合监测系统电压并实时沟通，工作效率较低。

(2)系统方案中离线计算机组最大进相能力基于事先给定的系统电压水平和几种有功试验工况。系统电压相差10kV，机组对应的最大进相能力最多可能相差30％左右，制约发电机进相能力的限制因素也可能不一样。离线计算通常只考虑几档系统电压水平，无法精确得到系统电压时变工况下机组的最大进相能力。另外，若机组实际有功出力与方案中的计算条件无法完全吻合，则离线计算结果也在一定程度上与实际情况不匹配。

(3)进相试验过程中的电气量监测与系统方案中的最大进相能力计算不同步，导致离线计算结果与机组实时最大进相能力存在偏差，机组实际最大进相能力评估的准确性受到影响。通过离线计算对试验进行指导的方法存在明显不足，不利于试验人员准确控制进相深度，容易造成机组进相不足或进相过深。

(4)进相试验过程中，厂用电负荷对厂用变母线电压影响较大，不同试验工况下厂用电负荷也不相同，由于离线计算不能准确获得厂用电负荷信息，因而厂用变母线电压计算并不准确，从而影响到限制因素的判定和机组实际最大进相能力的评估。

发明内容

本发明针对离线计算条件与现场试验工况不一致、厂用变母线电压计算不准确导致的机组进相能力评估失真问题，提供一种同步发电机最大进相能力动态评估系统和方法。

本发明的技术方案如下：一种同步发电机最大进相能力动态评估系统，包括监测设备、动态评估模块、显示模块和语音模块。监测设备将监测的动态参数送动态评估模块参与计算；动态评估模块根据已录入的同步发电机的静态参数，结合动态参数对同步发电机的最大进相能力进行评估；评估结果送显示模块显示动态曲线和机组进相深度裕度以及制约机组进相能力的限制因素；语音模块向试验人员提示机组进相深度裕度并播发评估结果；所述监测设备动态监测发电机变量、厂用电变量和系统变量；所述发电机变量包括有功输出和无功输出，厂用电变量包括有功负荷和无功负荷，系统变量包括系统电压，即升压变高压侧母线电压。

一种同步发电机最大进相能力动态评估方法，所述方法在试验前获取静态参数并在试验过程中实时采集动态参数；计及进相试验约束因素，除了考虑发电机功角、定子电流和机端电压约束条件，还考虑了厂用变电压约束条件；基于实时状态量采集，评估当前试验工况下机组的最大进相能力，并指出制约机组进相能力的限制因素；实时采集发电机无功出力，同步计算当前试验工况下机组进相深度裕度。

所述静态参数，包括发电机d轴电抗X_d、q轴电抗X_q、发电机额定容量、额定有功功率、额定电压、定子额定电流、升压变高压侧额定容量、升压变电抗X_t和档位信息，厂用变电抗X_c和档位信息，发电机功角裕度△δ。所述静态参数从设备台账获取并于试验前手动录入评估系统。

所述动态参数，包括同步发电机变量、厂用电变量和系统变量。发电机变量包括功出力P、无功出力Q；厂用电变量包括有功负荷P_L和无功负荷Q_L；系统变量包括系统电压，即升压变高压侧母线电压U_t。动态参数通过监测设备实时采集自动录入评估系统开展计算。

所述厂用变电压约束条件，通过实时采集厂用变低压母线电压、电流及功率因素获得厂用变有功负荷和无功负荷；在其他约束因素限制条件下，厂用变低压母线电压U_c可以通过下式求得：