基于本地电压信号的发电机无功出力紧急控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供的一种基于本地电压信号的发电机无功出力紧急控制方法，通过计算电力系统中电厂的高压侧母线电压跌落百分比和电压跌落率并判断其是否都大于预设值，从而筛选出在故障点附近的电厂，进而从初选电厂中根据电厂的机组容量确定参与励磁控制的电厂机组，根据发电机无功输出的限值、发电机的机端电压范围设置参与励磁控制的电厂机组的励磁参考电压的阶跃控制量，最终获得参与励磁控制的电厂机组和励磁参考电压的阶跃控制量并对电力系统进行紧急控制，为系统电压跌落提供充足的动态电压支撑，改善母线电压延迟恢复问题。此外，本发明专利技术实施例还提供一种基于本地电压信号的发电机无功出力紧急控制装置。

【技术实现步骤摘要】
基于本地电压信号的发电机无功出力紧急控制方法及装置
本专利技术涉及发电机无功控制
，尤其涉及一种基于本地电压信号的发电机无功出力紧急控制方法及装置。
技术介绍
维持电压的合理水平是电力系统安全稳定运行所必须满足的条件，而电网电压的高低主要和无功功率的平衡有密切关系，故障后系统即便是电压稳定的，但系统中某些母线的电压却可能经历较长的时间(数秒到数十秒)才能恢复至正常水平，存在电压延迟恢复问题，这主要是因为系统中的无功不足，导致系统中某些母线电压不能在较短的时间内恢复，可能造成母线上的电压敏感类负荷不能正常工作，从而导致负荷损失。因此在电力系统运行过程中，系统的无功电源应该满足系统中无功负荷和无功损耗的变化要求，否则电压就会偏离额定值。影响电能质量。广域测量系统(WAMS)已经广泛应用在电力系统中，主要实现动态监测、暂态分析控制、电压控制和非线性励磁控制等。电压稳定问题是一个局部问题，同步相量测量技术的出现打破了很多传统控制系统的死区，因为系统的任何变化均可反映在被测的同步相量中。广域实时信息能有效地反映运行方式与故障形态的特征。在电力系统遭受大扰动之后，快速、准确地判断暂态稳定性，也可以与紧急控制系统结合，实现基于动态响应的紧急控制策略。考虑到当WAMS测量体系发生故障时会造成通信传输中断，导致不能在短时间内将存在故障问题的母线电压反馈到控制中心，从而使得系统中关键母线电压不能在规定的时间内恢复至稳定值，不利于提高系统电压稳定性，这就需要其他后备方法来维持系统电压，使电力系统平稳渡过紧急状态。电力系统故障会造成系统中关键母线电压发生跌落，发电机作为系统中重要的无功电源，在系统电压发生跌落时，会迅速自启动励磁控制，为系统提供动态无功支撑。系统由于故障而引起母线电压发生跌落时，发电机机端电压与系统电压产生电压差，此时，发电机升压变高压侧母线电压也会发生相应的变化。发电机组相对于系统故障点的电气距离越近，发电机升压变高压侧母线电压的跌落程度越大。因此，现有的控制系统在遇到电力扰动时母线电压不能及时恢复是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种基于本地电压信号的发电机无功出力紧急控制方法及装置，为系统电压跌落提供充足的动态电压支撑，改善母线电压延迟恢复问题。本专利技术实施例提供的一种基于本地电压信号的发电机无功出力紧急控制方法，包括：S1：获取电力系统的故障点高压侧母线的位置和故障点高压侧母线的电压跌落幅值并计算电力系统中电厂的高压侧母线电压跌落百分比和电压跌落率；S2：判断电压跌落百分比和电压跌落率是否都处于预设的设定范围内，若是，则设置对应的电厂为初选电厂并执行步骤S3；S3：从初选电厂中根据电厂的机组容量确定参与励磁控制的电厂机组；S4：根据发电机无功输出的限值、发电机的机端电压范围设置参与励磁控制的电厂机组的励磁参考电压的阶跃控制量；S5：根据参与励磁控制的电厂机组、励磁参考电压的阶跃控制量对电力系统进行紧急控制。优选地，所述步骤S1具体包括：获取故障点高压侧母线的位置和故障点高压侧母线的电压跌落幅值；根据第一公式计算高压侧母线电压跌落百分比，根据第二公式计算电压跌落率；所述第一公式为：所述第二公式为：其中，V0为高压侧母线电压初值，表示故障后高压侧母线电压跌落的最小值；tG表示故障发生时间，tD为故障后高压侧母线电压跌落到最小值的时间，为tD对应的高压侧母线电压。优选地，所述步骤S3具体包括：判断电厂机组的容量是否大于预设的参与励磁控制电厂的标准容量，若是，则将该电厂机组设置为参与励磁控制的电厂机组。优选地，所述步骤S4具体包括：设置参与励磁控制的电厂机组的励磁参考电压的阶跃控制量并使得发电机无功输出的限值、发电机的机端电压范围在预设范围内；所述发电机无功输出的限值在预设范围内的具体公式为：Qi≤Qimax；其中，Qi为电厂机组i的无功出力值，Qimax为电厂机组i的无功出力最大值；所述发电机的机端电压范围的具体公式为：Vi≤(Vi)max；其中，Vi为发电机组的机端电压，(Vi)max为电厂机组i机端电压上限值。优选地，所述步骤S1之前还包括：对电力系统进行离线仿真，设置电力系统的故障点和故障点高压侧母线的电压跌落幅值；所述步骤S4之后还包括：根据参与励磁控制的电厂机组、励磁参考电压的阶跃控制量生成离线控制策略表；所述步骤S5具体包括：根据PMU测量装置实时检测电力系统的母线电压，若发生稳定性故障，则在线匹配并调用所述离线控制策略表，并根据所述离线控制策略表中的参与励磁控制的电厂机组和励磁参考电压的阶跃控制量启动相关电厂参与励磁参考电压阶跃控制对电力系统进行紧急控制。本专利技术实施例提供的一种基于本地电压信号的发电机无功出力紧急控制装置，包括：电压跌落百分比和电压跌落率计算模块，用于获取电力系统的故障点高压侧母线的位置和故障点高压侧母线的电压跌落幅值并计算电力系统中电厂的高压侧母线电压跌落百分比和电压跌落率；紧急判断模块，用于判断电压跌落百分比和电压跌落率是否都处于预设的设定范围内，若是，则设置对应的电厂为初选电厂并执行电厂机组确定模块；电厂机组确定模块，用于从初选电厂中根据电厂的机组容量确定参与励磁控制的电厂机组；阶跃控制量设置模块，用于根据发电机无功输出的限值、发电机的机端电压范围设置参与励磁控制的电厂机组的励磁参考电压的阶跃控制量；紧急控制模块，用于根据参与励磁控制的电厂机组、励磁参考电压的阶跃控制量对电力系统进行紧急控制。优选地，所述电压跌落百分比和电压跌落率计算模块具体包括：信息获取单元，用于获取故障点高压侧母线的位置和故障点高压侧母线的电压跌落幅值；计算单元，用于根据第一公式计算高压侧母线电压跌落百分比，根据第二公式计算电压跌落率；所述第一公式为：所述第二公式为：其中，V0为高压侧母线电压初值，表示故障后高压侧母线电压跌落的最小值；tG表示故障发生时间，tD为故障后高压侧母线电压跌落到最小值的时间，为tD对应的高压侧母线电压。优选地，所述电厂机组确定模块具体用于：判断电厂机组的容量是否大于预设的参与励磁控制电厂的标准容量，若是，则将该电厂机组设置为参与励磁控制的电厂机组。优选地，所述阶跃控制量设置模块具体用于：设置参与励磁控制的电厂机组的励磁参考电压的阶跃控制量并使得发电机无功输出的限值、发电机的机端电压范围在预设范围内；所述发电机无功输出的限值在预设范围内的具体公式为：Qi≤Qimax；其中，Qi为电厂机组i的无功出力值，Qimax为电厂机组i的无功出力最大值；所述发电机的机端电压范围的具体公式为：Vi≤(Vi)max；其中，Vi为发电机组的机端电压，(Vi)max为电厂机组i机端电压上限值。优选地，本专利技术实施例还包括：离线仿真模块，用于对电力系统进行离线仿真，设置电力系统的故障点和故障点高压侧母线的电压跌落幅值；离线控制策略表生成模块，用于根据参与励磁控制的电厂机组、励磁参考电压的阶跃控制量生成离线控制策略表；所述紧急控制模块具体用于：根据PMU测量装置实时检测电力系统的母线电压，若发生稳定性故障，则在线匹配并调用所述离线控制策略表，并根据所述离线控制策略表中的参与励磁控制的电厂机组和励磁参考电压的阶跃控制量启动相关电厂参与励磁参考电压阶跃控制对电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于本地电压信号的发电机无功出力紧急控制方法，其特征在于，包括：S1：获取电力系统的故障点高压侧母线的位置和故障点高压侧母线的电压跌落幅值并计算电力系统中电厂的高压侧母线电压跌落百分比和电压跌落率；S2：判断电压跌落百分比和电压跌落率是否都处于预设的设定范围内，若是，则设置对应的电厂为初选电厂并执行步骤S3；S3：从初选电厂中根据电厂的机组容量确定参与励磁控制的电厂机组；S4：根据发电机无功输出的限值、发电机的机端电压范围设置参与励磁控制的电厂机组的励磁参考电压的阶跃控制量；S5：根据参与励磁控制的电厂机组、励磁参考电压的阶跃控制量对电力系统进行紧急控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于本地电压信号的发电机无功出力紧急控制方法，其特征在于，包括：S1：获取电力系统的故障点高压侧母线的位置和故障点高压侧母线的电压跌落幅值并计算电力系统中电厂的高压侧母线电压跌落百分比和电压跌落率；S2：判断电压跌落百分比和电压跌落率是否都处于预设的设定范围内，若是，则设置对应的电厂为初选电厂并执行步骤S3；S3：从初选电厂中根据电厂的机组容量确定参与励磁控制的电厂机组；S4：根据发电机无功输出的限值、发电机的机端电压范围设置参与励磁控制的电厂机组的励磁参考电压的阶跃控制量；S5：根据参与励磁控制的电厂机组、励磁参考电压的阶跃控制量对电力系统进行紧急控制。2.根据权利要求1所述的一种基于本地电压信号的发电机无功出力紧急控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：获取故障点高压侧母线的位置和故障点高压侧母线的电压跌落幅值；根据第一公式计算高压侧母线电压跌落百分比，根据第二公式计算电压跌落率；所述第一公式为：所述第二公式为：其中，V0为高压侧母线电压初值，表示故障后高压侧母线电压跌落的最小值；tG表示故障发生时间，tD为故障后高压侧母线电压跌落到最小值的时间，为tD对应的高压侧母线电压。3.根据权利要求1所述的一种基于本地电压信号的发电机无功出力紧急控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：判断电厂机组的容量是否大于预设的参与励磁控制电厂的标准容量，若是，则将该电厂机组设置为参与励磁控制的电厂机组。4.根据权利要求1所述的一种基于本地电压信号的发电机无功出力紧急控制方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：设置参与励磁控制的电厂机组的励磁参考电压的阶跃控制量并使得发电机无功输出的限值、发电机的机端电压范围在预设范围内；所述发电机无功输出的限值在预设范围内的具体公式为：Qi≤Qimax；其中，Qi为电厂机组i的无功出力值，Qimax为电厂机组i的无功出力最大值；所述发电机的机端电压范围的具体公式为：Vi≤(Vi)max；其中，Vi为发电机组的机端电压，(Vi)max为电厂机组i机端电压上限值。5.根据权利要求1所述的一种基于本地电压信号的发电机无功出力紧急控制方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：对电力系统进行离线仿真，设置电力系统的故障点和故障点高压侧母线的电压跌落幅值；所述步骤S4之后还包括：根据参与励磁控制的电厂机组、励磁参考电压的阶跃控制量生成离线控制策略表；所述步骤S5具体包括：根据PMU测量装置实时检测电力系统的母线电压，若发生稳定性故障，则在线匹配并调用所述离线控制策略表，并根据所述离线控制策略表中的参与励磁控制的电厂机组和励磁参考电压的阶跃控制量启动相关电厂参与励磁参考电压阶跃控制对电力系统进行紧急控制。6.一种基于本地电压信号的发电机无功出力紧急控制装置，其特征在于，包括：电压跌落百分比和电压跌...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊峰，陈厚合，孙闻，付聪，赵艳军，王钤，唐景星，张跃，马明，王奕，安然然，王玲，李玎，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，东北电力大学，
类型：发明
国别省市：广东,44