本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)控制與仿真領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)電機勵磁系統(tǒng)負(fù)載模型的建立方法。

背景技術(shù)：

為了解決電力生產(chǎn)和消費區(qū)域不平衡并提高發(fā)、輸電的可靠性，電力系統(tǒng)同步互聯(lián)規(guī)模不斷擴大，并大量應(yīng)用各種新技術(shù)?？焖賱畲畔到y(tǒng)在提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的同時，降低了電力系統(tǒng)的阻尼，使系統(tǒng)中出現(xiàn)弱阻尼甚至是負(fù)阻尼為特征的低頻振蕩。如果無法提供正阻尼來抑制低頻振蕩，將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定，甚至造成系統(tǒng)崩潰進而演變成大面積停電事故。

弱阻尼或負(fù)阻尼的系統(tǒng)在發(fā)生小故障甚至無故障的時候，都可能引起系統(tǒng)不穩(wěn)定或事故擴大化。國內(nèi)外都發(fā)生過很多次低頻振蕩，早在1950年代，前蘇聯(lián)古比雪夫---莫斯科輸電系統(tǒng)的低頻振蕩；1996年的美國西部電網(wǎng)和2003年美國東北部電網(wǎng)的大停電事故；都有資料記載。國內(nèi)首次記載的低頻振蕩是在1984年，廣東與香港聯(lián)合系統(tǒng)發(fā)生的；在2003年2月至3月，南方電網(wǎng)甚至連續(xù)發(fā)生5次無故障引起的低頻振蕩；而到2007年，華東-福建聯(lián)網(wǎng)記錄到0.4hz左右的低頻振蕩。隨著系統(tǒng)的擴大，記錄的振蕩頻率越來越多。

目前提高電力系統(tǒng)阻尼最經(jīng)濟、有效的方法就是在發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中增加附加控制，即電力系統(tǒng)穩(wěn)定器。電力系統(tǒng)穩(wěn)定器是為抑制低頻振蕩而提出的一種附加勵磁控制技術(shù)，它在勵磁調(diào)節(jié)器中，抽取與振蕩有關(guān)的信號，如發(fā)電機有功功率、轉(zhuǎn)速或頻率，加以處理，產(chǎn)生附加信號加到勵磁調(diào)節(jié)器中，使發(fā)電機產(chǎn)生阻尼低頻振蕩的附加力矩，即產(chǎn)生一個正阻尼轉(zhuǎn)矩，用來克服原勵磁調(diào)節(jié)器中產(chǎn)生的負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩作用，用來解決低頻振蕩問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供的一種發(fā)電機勵磁系統(tǒng)負(fù)載模型的建立方法，該方法實現(xiàn)了不必到現(xiàn)場，即能夠在發(fā)電機組負(fù)載運行的情況下進行試驗，開展電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)整定的研究工作，并可以提供電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)整定試驗的培訓(xùn)工作，避免了在運行中的發(fā)電機組上進行試驗的風(fēng)險，節(jié)省了大量的人力、物力。本發(fā)明提供的方法對電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)整定，乃至電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行具有重要意義。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種發(fā)電機勵磁系統(tǒng)負(fù)載模型的建立方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1.在數(shù)模混合實時仿真平臺中建立發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)負(fù)載模型；

步驟2.連接實際勵磁調(diào)節(jié)器、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器與所述發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)負(fù)載模型，建立閉環(huán)仿真環(huán)境；

步驟3.在所述數(shù)?；旌蠈崟r仿真平臺中建立發(fā)電機組負(fù)載運行工況；

步驟4.進行發(fā)電機勵磁系統(tǒng)無補償相頻特性測量、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)整定計算及阻尼校核試驗。

優(yōu)選的，所述數(shù)?；旌蠈崟r仿真平臺為應(yīng)用在電力系統(tǒng)中的adpss數(shù)?；旌戏抡嫫脚_。

優(yōu)選的，所述步驟1包括：

在所述adpss數(shù)?；旌戏抡嫫脚_上模擬各類型的發(fā)電機組的負(fù)載運行工況，搭建發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)功率部分，得到發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)負(fù)載模型。

優(yōu)選的，所述步驟2包括：

2-1.連接所述adpss數(shù)?；旌戏抡嫫脚_與實際勵磁調(diào)節(jié)器；

2-2.在所述adpss數(shù)?；旌戏抡嫫脚_與實際勵磁調(diào)節(jié)器之間連接一個電力系統(tǒng)穩(wěn)定器；

2-3.所述adpss數(shù)?；旌戏抡嫫脚_將發(fā)電機電氣量分別發(fā)送至所述實際勵磁調(diào)節(jié)器及電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，所述發(fā)電機電氣量包括發(fā)電機電壓及電流值；

2-4.所述實際勵磁調(diào)節(jié)器根據(jù)所述發(fā)電機電氣量將控制電壓信號發(fā)回至所述adpss數(shù)?；旌戏抡嫫脚_中，使得所述實際勵磁調(diào)節(jié)器在adpss數(shù)模混合仿真平臺上正常運行；完成閉環(huán)仿真環(huán)境的建立。

優(yōu)選的，所述步驟4包括：

4-1.在所述數(shù)模混合實時仿真平臺中進行發(fā)電機勵磁系統(tǒng)無補償相頻特性測量；

4-2.在所述數(shù)?；旌蠈崟r仿真平臺中進行電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)整定計算；

4-3.在所述數(shù)?；旌蠈崟r仿真平臺中進行阻尼校核試驗。

優(yōu)選的，所述步驟4-1包括：

a.動態(tài)信號分析儀產(chǎn)生一個白噪聲信號，將所述白噪聲信號接入所述電力系統(tǒng)穩(wěn)定器信號輸入點，并將所述白噪聲信號接入所述動態(tài)信號分析儀的分析通道1；

b.在發(fā)電機機端二次側(cè)三相電壓接入變換器，將所述白噪聲信號轉(zhuǎn)換為直流信號并接入所述動態(tài)信號分析儀的分析通道2；

c.逐級增加所述白噪聲信號的電平，在發(fā)電機機端電壓幅值波動小于等于1％的情況下，測試得到發(fā)電機勵磁系統(tǒng)無補償相頻特性。

優(yōu)選的，所述步驟4-2包括：

d.進行所述電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的參數(shù)整定計算；且所述電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的參數(shù)整定包括系統(tǒng)振蕩參數(shù)整定及本機振蕩參數(shù)整定；

所述系統(tǒng)振蕩參數(shù)整定計算使得所述電力系統(tǒng)穩(wěn)定器產(chǎn)生的電磁力矩在頻率范圍內(nèi)滯后-δpe信號的相位在60°～135°之間；

所述本機振蕩參數(shù)整定計算使得頻率范圍內(nèi)的φe+фpss在-60°～-135°之間；確定所述發(fā)電機組的所述電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的參數(shù)，得到補償后的角度；

其中，所述頻率范圍為0.1hz～2.0hz；δpe為發(fā)電機電磁功率的變化；φe為勵磁系統(tǒng)相位；фpss為電力系統(tǒng)穩(wěn)定器相位。

優(yōu)選的，所述步驟4-3包括：

在負(fù)載工況下，通過勵磁調(diào)節(jié)器進行階躍試驗，得到未投和投入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器對振蕩的影響結(jié)果。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供了一種發(fā)電機勵磁系統(tǒng)負(fù)載模型的建立方法，在數(shù)?；旌蠈崟r仿真平臺中建立發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)負(fù)載模型；連接實際勵磁調(diào)節(jié)器、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器與發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)負(fù)載模型，建立閉環(huán)仿真環(huán)境；在數(shù)?；旌蠈崟r仿真平臺中建立發(fā)電機組負(fù)載運行工況；進行發(fā)電機勵磁系統(tǒng)無補償相頻特性測量、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)整定計算及阻尼校核試驗。本發(fā)明提出的方法實現(xiàn)了不必到現(xiàn)場即能夠在發(fā)電機組負(fù)載運行的情況下試驗，開展電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)整定的研究工作，并可以提供電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)整定試驗的培訓(xùn)工作，避免了在運行中的發(fā)電機組上進行試驗的風(fēng)險，節(jié)省了大量的人力、物力；對電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)整定，乃至電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行具有重要意義。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：

1、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案中，實現(xiàn)了不必到現(xiàn)場即能夠在發(fā)電機組負(fù)載運行的情況下試驗，開展電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)整定的研究工作；對電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)整定，乃至電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行具有重要意義。

2、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，可以提供電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)整定試驗的培訓(xùn)工作，避免了在運行中的發(fā)電機組上進行試驗的風(fēng)險。

3、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，通過混合仿真平臺建立與現(xiàn)場相同的發(fā)電機組負(fù)載運行狀態(tài)進行電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)整定試驗，較在發(fā)電機組實際負(fù)載工況下進行試驗，節(jié)省了大量的人力、物力。

4、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，可以模擬各種電網(wǎng)運行方式下不同類型發(fā)電機組的負(fù)載運行工況，通過在實際勵磁調(diào)節(jié)器上進行試驗對電力系統(tǒng)穩(wěn)定器進行參數(shù)整定。

5、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，應(yīng)用廣泛，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種發(fā)電機勵磁系統(tǒng)負(fù)載模型的建立方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明的建立方法的步驟2的流程示意圖；

圖3是本發(fā)明的adpss數(shù)?；旌戏抡嫫脚_、實際勵磁調(diào)節(jié)器與電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的物理接線示意圖；

圖4是本發(fā)明的建立方法的步驟4的流程示意圖；

圖5是本發(fā)明的具體應(yīng)用例中的給出不投電力系統(tǒng)穩(wěn)定器3％電壓階躍的錄波圖；

圖6是本發(fā)明的具體應(yīng)用例中的給出投電力系統(tǒng)穩(wěn)定器3％電壓階躍的錄波圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種發(fā)電機勵磁系統(tǒng)負(fù)載模型的建立方法，包括如下步驟：

步驟1.在數(shù)?；旌蠈崟r仿真平臺中建立發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)負(fù)載模型；

步驟2.連接實際勵磁調(diào)節(jié)器、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器與發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)負(fù)載模型，建立閉環(huán)仿真環(huán)境；

步驟3.在數(shù)?；旌蠈崟r仿真平臺中建立發(fā)電機組負(fù)載運行工況；

步驟4.進行發(fā)電機勵磁系統(tǒng)無補償相頻特性測量、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)整定計算 及阻尼校核試驗。

其中，數(shù)模混合實時仿真平臺為應(yīng)用在電力系統(tǒng)中的adpss數(shù)模混合仿真平臺。

其中，步驟1包括：

在adpss數(shù)模混合仿真平臺上模擬各類型的發(fā)電機組的負(fù)載運行工況，搭建發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)功率部分，得到發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)負(fù)載模型。

如圖2及3所示，步驟2包括：

2-1.連接adpss數(shù)模混合仿真平臺與實際勵磁調(diào)節(jié)器；

2-2.在adpss數(shù)?；旌戏抡嫫脚_與實際勵磁調(diào)節(jié)器之間連接一個電力系統(tǒng)穩(wěn)定器；

2-3.adpss數(shù)模混合仿真平臺將發(fā)電機電氣量分別發(fā)送至實際勵磁調(diào)節(jié)器及電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，發(fā)電機電氣量包括發(fā)電機電壓及電流值；

2-4.實際勵磁調(diào)節(jié)器根據(jù)發(fā)電機電氣量將控制電壓信號發(fā)回至adpss數(shù)?；旌戏抡嫫脚_中，使得實際勵磁調(diào)節(jié)器在adpss數(shù)?；旌戏抡嫫脚_上正常運行；完成閉環(huán)仿真環(huán)境的建立。

如圖4所示，步驟4包括：

4-1.在數(shù)?；旌蠈崟r仿真平臺中進行發(fā)電機勵磁系統(tǒng)無補償相頻特性測量；

4-2.在數(shù)模混合實時仿真平臺中進行電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)整定計算；

4-3.在數(shù)?；旌蠈崟r仿真平臺中進行阻尼校核試驗。

其中，步驟4-1包括：

a.動態(tài)信號分析儀產(chǎn)生一個白噪聲信號，將白噪聲信號接入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器信號輸入點，并將白噪聲信號接入動態(tài)信號分析儀的分析通道1；

b.在發(fā)電機機端二次側(cè)三相電壓接入變換器，將白噪聲信號轉(zhuǎn)換為直流信號并接入動態(tài)信號分析儀的分析通道2；

c.逐級增加白噪聲信號的電平，在發(fā)電機機端電壓幅值波動小于等于1％的情況下，測試得到發(fā)電機勵磁系統(tǒng)無補償相頻特性。

其中，步驟4-2包括：

d.進行電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的參數(shù)整定計算；且電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的參數(shù)整定包括系統(tǒng)振蕩參數(shù)整定及本機振蕩參數(shù)整定；

系統(tǒng)振蕩參數(shù)整定計算使得電力系統(tǒng)穩(wěn)定器產(chǎn)生的電磁力矩在頻率范圍內(nèi)滯后-δpe信號的相位在60°～135°之間；

本機振蕩參數(shù)整定計算使得頻率范圍內(nèi)的φe+фpss在-60°～-135°之間；確定發(fā)電機組的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的參數(shù)，得到補償后的角度；

其中，頻率范圍為0.1hz～2.0hz；δpe為發(fā)電機電磁功率的變化；φe為勵磁系統(tǒng)相位；фpss為電力系統(tǒng)穩(wěn)定器相位。

其中，步驟4-3包括：

在負(fù)載工況下，通過勵磁調(diào)節(jié)器進行階躍試驗，得到未投和投入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器對振蕩的影響結(jié)果。

本發(fā)明提供一種發(fā)電機勵磁系統(tǒng)負(fù)載模型的建立方法的具體應(yīng)用例，如下：

1)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)無補償相頻特性測量

利用數(shù)?；旌戏抡嫫脚_建立發(fā)電機負(fù)載工況，用動態(tài)信號分析儀產(chǎn)生一個白噪聲信號，接入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器信號輸入點，并將此信號接入動態(tài)信號分析儀的分析通道1。發(fā)電機機端二次側(cè)三相電壓接入變換器，轉(zhuǎn)換為直流信號接入動態(tài)信號分析儀的分析通道2，緩慢增加白噪聲信號電平，在發(fā)電機機端電壓幅值波動不大于1％的情況下，測試出發(fā)電機勵磁系統(tǒng)無補償相頻特性，測試結(jié)果參見表1。

表1勵磁系統(tǒng)無補償相頻特性

2)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)計算

電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)整定要使其作用兼顧聯(lián)網(wǎng)后出現(xiàn)的0.2hz左右的系統(tǒng)振蕩和1.5hz左右的本機振蕩。參數(shù)整定應(yīng)使電力系統(tǒng)穩(wěn)定器產(chǎn)生的電磁力矩在0.1hz～2.0hz的頻率范圍內(nèi)滯后-δpe信號的相位60°～135°，δpe表示發(fā)電機電磁功率的變化。如果用φe表示勵磁系統(tǒng)相位，用фpss表示電力系統(tǒng)穩(wěn)定器相位，則要求電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的參數(shù)整定應(yīng)使得在0.1hz～2.0hz的頻率范圍內(nèi)φe+фpss在-60°～-135°之間。

根據(jù)上述原則用逐步逼近的方法確定該機組電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的參數(shù)，補償后的角度在表2中給出。

表2勵磁系統(tǒng)無補償相頻特性、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器相頻特性、補償后相頻特性表

3)阻尼校核試驗

在負(fù)載工況下，通過勵磁調(diào)節(jié)器進行階躍試驗，來看不投和投入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器對振蕩的影響，圖5中給出不投電力系統(tǒng)穩(wěn)定器3％電壓階躍的錄波圖，圖6中給出投電力系統(tǒng)穩(wěn)定器3％電壓階躍的錄波圖，從兩幅圖可以看出，投入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的發(fā)電機有功功率振蕩次數(shù)減少，振蕩幅值減小，即投入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器較不投阻尼提高，說明整定的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)合理。圖中uab表示發(fā)電機機端電壓ab相線電壓的有效值，p表示發(fā)電機有功功率，q表示發(fā)電機無功功率，ufd表示發(fā)電機勵磁電壓，ifd表示發(fā)電機勵磁電流。

以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，而這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。