[发明专利]基于暂态稳定的发电机进相深度确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于暂态稳定的发电机进相深度确定方法，属于汽轮发电机暂态稳定下最大进相深度的计算方法。

背景技术

发电机的进相运行方式，是由于系统电压过高影响电能质量，而采取的一种无功电压调节方法。采用进相技术的目的，是在不增加巨额投资的前提下，靠发电机大量吸收系统无功功率，从而达到降低系统电压的作用，《当前国内开展进相运行的意义及存在的问题》（陈群,等.大电机技术.2000(2):14-18）等一系列文献对此作了论述。另外，《江苏电网统调发电企业考核办法》第三十一条规定“已通过进相运行试验的机组，能按电网需要进相运行的，每次奖励1万元。”，《江苏电网统调发电机组辅助管理实施办法（苏电监价（2011））113号》第十五条规定发电机组进相运行后“按照15元/兆乏时进行补偿。”，因此发电机进相运行能对发电厂产生巨大的直接经济效益。从《大型发电机进相安全运行有限元方法分析》（周鹗,胡敏强.东南大学学报.1995,25(4):83-90页）等一系列文献的研究成果可以看出，工程中确定发电机进相运行能力的大小（最大进相深度），主要考虑发电机功角的静态稳定限制值、发电机机端绕组发热限制值及发电机定子绕组过电流的限制值，缺乏计及发电机暂态稳定（发电机首摆稳定）的限制条件。由于电力系统是一个不断有扰动发生的动态系统，因此在确定发电机最大进相深度时，考虑发电机的暂态稳定约束条件是必要的，对此《电力系统安全导则（DL/T 755-2001）》第4章及附录A2.2、A3款做了规定及说明。

发明内容

本发明提出了一种基于暂态稳定（发电机首摆稳定）的发电机进相深度确定方法，弥补了现有以发电机静态不失稳、单一的暂态稳定极值为限制条件的发电机进相深度确定方法，完善了发电机最大进相深度的计算方法体系，不仅可以为电网企业节约巨额无功设备投资资金，还可以为发电企业带来巨额利润。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案： 

一种基于暂态稳定的发电机进相深度确定方法，通过分析扰动下发电机功角的首摆稳定性来确定发电机进相的深度限值，包括如下步骤：

1）根据发电机进相运行工况下，受扰后发电机转子电磁-机械功率再平衡的物理过程，建立数学模型为

                     式3

根据式3所描述的各物理量之间的关系及预设的发电机功角静态稳定限值（已知量），在发电机转子扰动后加速面积与减速面积相等的约束条件下，利用数值计算方法，如牛顿插值法、拉格朗日插值法、埃尔米特插值法、分段低次插值法、样条插值法，求解出扰动前发电机进相运行状态下允许的最大功角；

2）根据汽轮发电机进相运行向量约束条件：

                        式1

以及步骤1）所求解出的发电机进相运行状态下允许的最大功角，求解得出系统阻抗角；

3）根据汽轮发电机的进相深度表达式：

                               式2

    以及步骤2）求解出的系统阻抗角，计算出描述发电机暂态稳定下的最大进相深度Q；

其中：是发电机的空载电动势，是无穷大系统电压，为发电机定子电流，是发电机的同步电抗， 是发电机运行功角，是系统阻抗角；T是原动机的机械功率， Q发电机发出的无功功率，即最大进相深度；是扰动发生前发电机的最大电磁功率，是扰动切除后发电机的最大电磁功率，是发电机进相运行状态下允许的最大功角，是发电机扰动切除后的平衡功角，是发电机扰动后摆开的最大功角，是预设的发电机功角静态稳定限值，是扰动前的系统联系电抗，是扰动切除后的系统联系电抗。

本发明的有益效果如下： 

本发明弥补了现有的仅以发电机静态不失稳、单一的暂态稳定极值，为限制条件的发电机进相深度确定方法体系；完善了发电机最大进相深度的计算方法体系，使汽轮发电机进相深度的计算结果更加精确。本发明能够改进常规趋于保守的进相深度确定方法，可以在不影响安全性的前提下，提高汽轮发电机的进相深度，从而经济的获得更多的无功功率补偿容量。

附图说明

图1为发电机进相运行向量图。

图2为扰动前发电机运行（进相）状态图。 

图3为外部扰动瞬时发电机向量图。 

图4为外部扰动后发电机首摆运行轨迹图。 

图5为外部扰动后发电机首摆运行轨迹-加速减速面积联系图。