[发明专利]同步发电机/调相机的动态无功储备计算方法

说明书

本发明涉及一种同步发电机/调相机的动态无功储备计算方法，属于电力系统运行控制技术领域。本发明首先计算了同步发电机/调相机在强励作用时的无功出力上限，包括：计算同步发电机/调相机稳态运行时的功率、计算同步发电机/调相机在强励作用下的空载电动势、计算同步发电机/调相机在强励作用下的功角和计算同步发电机/调相机在强励作用下的无功出力上限；然后计算了同步发电机/调相机在低励限制下的无功出力下限；最后计算了同步发电机/调相机的动态无功储备。

技术领域

本发明涉及一种同步发电机/调相机的动态无功储备计算方法，属于电力系统运行控制技术领域。

背景技术

随着我国多条大容量远距离输电工程的投运，多个大型送端电网和受端电网已经形成。对于受端电网，其内部发电设备容量低于用电量，同时无功储备相对缺乏，电压稳定性差。

高压直流受端电网内部的电压稳定问题更加明显。一方面，受端电网内的发电量低于负荷量，导致直流输电线的故障会严重威胁到受端电网的电压稳定。另一方面，如果直流逆变侧换流站母线的电压低于一定的阈值，就可能引起换流站发生换相失败故障，甚至会引起直流输电线发生闭锁故障。因此，需要深入分析直流逆变换流站近区的电压稳定性，并制定改善措施。直流受端电网中，有感应电动机负荷、换流站等动态元件，因此应该重点关注暂态电压稳定问题。

安装无功设备是改善电网电压稳定的有效手段之一。而为了使得安装的无功设备能确保电网电压稳定，需要分别计算无功设备提供的无功储备和电网的无功储备需求。为改善直流受端电网的暂态电压稳定性，在换流站附近安装同步调相机是可行的手段之一。此外，换流站附近的同步发电机也能够提供动态无功储备。由于同步发电机/调相机具有强励功能，因此它们的动态无功储备与容量不同，需要另外计算。

发明内容

本发明的目的是提出同步发电机/调相机的动态无功储备计算方法，计算了强励作用时的无功出力上限、欠励限制下的无功出力下限，进而得出动态无功储备的具体数值。

本发明提出的同步发电机/调相机的动态无功储备计算方法，包括以下步骤：

(1)计算同步发电机/调相机在强励作用时的无功出力上限，具体包括以下步骤：

(1-1)计算同步发电机在强励作用时的无功出力上限，包括以下步骤：

(1-1-1)计算同步发电机稳态运行时的功率，过程如下：

同步发电机的d轴电动势和q轴电动势的表达式为：

其中，E_q是同步发电机的q轴电动势，E_d是同步发电机的d轴电动势，U_d是同步发电机机端电压的d轴分量，U_q是同步发电机机端电压的q轴分量，I_d是同步发电机机端电流的d轴分量，I_q是同步发电机机端电流的q轴分量，X_d是同步发电机的d轴同步电抗，X_q是同步发电机的q轴同步电抗；

同步发电机稳态运行时的功率表达式为：

P+jQ＝(U_d+jU_q)(I_d-jI_q)＝(U_dI_d+U_qI_q)+j(U_qI_d-U_dI_q)

即：

其中，P是同步发电机发出的有功功率，Q是同步发电机发出的无功功率；

将同步发电机的d轴电动势和q轴电动势的表达式代入同步发电机稳态运行时的功率表达式，则有：