一种燃机发电机黑启动并网抑制过电压系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种燃机发电机黑启动并网抑制过电压系统及方法，所述系统包括：发电机Q轴电动势、发电机同步电抗、变压器阻抗、线路阻抗、第一对地电容、第二对地电容和母线电压，发电机同步电抗的一端与发电机Q轴电动势通信连接，其另一端与变压器阻抗的一端通信连接，线路阻抗的一端与变压器阻抗的另一端通信连接，母线电压的两端分别与变压器阻抗的另一端和线路阻抗的一端通信连接；第一对地电容的一端与线路阻抗的一端通信连接，其另一端接地，第二对地电容的一端与线路阻抗的另一端通信连接，第二对地电容的另一端接地。通过本发明专利技术公开的燃机发电机黑启动并网抑制过电压系统及方法，能够在发变组系统并入电网的过程中避免过电压的现象发生。过电压的现象发生。过电压的现象发生。

【技术实现步骤摘要】
一种燃机发电机黑启动并网抑制过电压系统及方法


[0001]本专利技术涉及电力系统
，具体为一种燃机发电机黑启动并网抑制过电压系统及方法。

技术介绍

[0002]燃机黑启动一般多在外部电网发生较为严重故障之后，大范围电网电压消失。通过具有黑启动能力的电厂先让小部分线路恢复供电，再让其他电厂恢复运行，最后使系统全面恢复供电。当具备黑启动能力的电厂机组启动完成并建立机端电压，接下来一个重要的操作就是机组并网，此种情形下的并网与正常情况下具有很大的不同。此时，整个电网处于安全失压状态，线路电压为零。考虑到长线路本身具有较大的对地电容，并网时刻和长期连续运行时可能会产生较大过电压，从而对设备绝缘和安全稳定运行带来一定挑战，因此必须考虑燃机发电机黑启动并网过电压问题。
[0003]现有技术，申请公布号为CN109884439A的专利技术专利，一种电力系统的黑启动实验系统及方法，通过符合实际的待试验黑启动机组、主变压器和线路为依据，结合各电气元件电气参数，开展线路末端操作和工频过电压试验，通过试验结论判断试验是否发生过电压倍数超过标准规定，并通过零起升压方式试验防止过电压倍数超过标准规定。但是，现有技术是对线路末端操作和工频过电压通过零起升压方式进行试验的。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于：解决燃机发电机黑启动并网过电压问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种燃机发电机黑启动并网抑制过电压系统，包括：包括：发电机Q轴电动势、发电机同步电抗、变压器阻抗、线路阻抗、第一对地电容、第二对地电容和母线电压，所述发电机同步电抗的一端与所述发电机Q轴电动势通信连接，其另一端与所述变压器阻抗的一端通信连接，所述线路阻抗的一端与所述变压器阻抗的另一端通信连接，所述母线电压的两端分别与所述变压器阻抗的另一端和所述线路阻抗的一端通信连接；所述第一对地电容的一端与所述线路阻抗的一端通信连接，其另一端接地，所述第二对地电容的一端与所述线路阻抗的另一端通信连接，所述第二对地电容的另一端接地。
[0007]优点：通过建立燃机发电机黑启动并网抑制过电压系统，分析发电机暂态和稳态稳压过电压现象，得到当发电机Q轴电动势时，就能保证在发变组系统并入电网的过程中避免过电压的现象发生。再根据燃机发电机黑启动并网抑制过电压系统建立黑启动仿真模型，以验证理论推导，仿真结果和理论推导一致，确定当X
s
＝0.3X'
c
时，则E
q
＜91％U
N
，使发电机并网不会出现暂态和稳压过电压现象，最后在实际应用中，发电机黑启动并网之前，所述发电机带主变零起升压过程中，通过手动增加励磁，将所述发电机空载时的所述发电机Q轴电动势增加到额定电压的91％，以保证在发变组系统并入电网的过程中避
免过电压的现象发生，完成后一个从理论推导、仿真验证到实际应用的过程。
[0008]在本专利技术的一实施例中，令第一阻抗为所述发电机同步电抗和所述变压器阻抗之和，令第二阻抗为取所述第一对地电容和所述线路阻抗之和后并联所述第二对地电容，使所述燃机发电机黑启动并网抑制过电压系统转变为所述第一阻抗的一端与所述发电机Q轴电动势通信连接，其另一端与所述母线电压的一端通信连接，所述第二阻抗的一端与所述母线电压的另一端通信连接，所述第二阻抗的另一端接地。
[0009]在本专利技术的一实施例中，所述第一阻抗通过以下公式获取：
[0010]X
s
＝X
d
+X
B
，(1)；
[0011]式中，X
s
表示为第一阻抗，X
d
表述为发电机同步电抗，X
B
表示为变压器阻抗。
[0012]在本专利技术的一实施例中，所述第二阻抗通过以下公式获取：
[0013]X'
c
＝(C1+X
l
)//C2，(2)；
[0014]式中，X
c
'表示为第二阻抗,C1表示为第一对地电容，C2表示为第二对地电容，其中，C表示为对地电容，X
l
表示为线路阻抗。
[0015]在本专利技术的一实施例中，所述第一阻抗和所述第二阻抗还通过以下公式获取：
[0016][0017][0018]式中，U
g
表示为母线电压，E
q
表示为发电机Q轴电动势，I
g
表示为电流。
[0019]在本专利技术的一实施例中，联合公式(3)和(4)，得到母线电压，所述母线电压通过以下公式获取母线电压：
[0020][0021]在本专利技术的一实施例中，根据发电机机端允许的运行电压不超过发电机额定电压的130％，则得到以下公式：
[0022][0023]在本专利技术的一实施例中，根据公式(5)和公式(6)，分析发电机稳压暂态和稳压过电压现象，当X
S
＜X'
c
，X
S
+X'
c
呈现容性，第一电容和第二定容为去磁效应，发电机会出现暂态和稳压过电压现象。
[0024]在本专利技术的一实施例中，针对X
S
＜X'
c
的情况，根据所述发电机黑启动并网抑制过电压系统建立黑启动仿真模型，通过所述黑启动仿真模型，验证假设X
s
＝0.3X'
c
，则E
q
＜91％U
N
时，发电机并网不会出现暂态和稳压过电压现象。
[0025]本专利技术还提供一种燃机发电机黑启动并网抑制过电压系统的方法，在发电机黑启动并网之前，发电机带主变零起升压过程中，通过手动增加励磁，将所述发电机空载时的所述发电机Q轴电动势增加到额定电压的91％，以保证在发变组系统并入电网的过程中避免
过电压的现象发生。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过黑启动仿真模型完成燃机黑启动并网安全性的整体评估，最终确定燃机黑启动发电机空载电势主要参数，且较大程度提高燃机黑启动并网安全性，保证整个系统的过电压水平控制在合理水平。同时可适合不同类型的电气主接线结构，包括不同类型的发电机、主变以及不同长度的线路等，有较广泛的适应范围。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例的一种燃机发电机黑启动并网抑制过电压系统的一次主接线示意图。
[0028]图2为本专利技术实施例的一种燃机发电机黑启动并网抑制过电压系统一次主接的等效电路示意图。
[0029]图3为本专利技术实施例的另一种等效电路示意图。
[0030]图4为本专利技术实施例的第一阻抗和第二阻抗表达式在U
‑
I直角坐标系中的示意图。
[0031]图5为本专利技术实施例的黑启动仿真模型示意图。
[0032]图6为本专利技术实施例的一种并网后稳态示意图。
[0033]图7为本专利技术实施例的另一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃机发电机黑启动并网抑制过电压系统，其特征在于，包括：发电机Q轴电动势、发电机同步电抗、变压器阻抗、线路阻抗、第一对地电容、第二对地电容和母线电压，所述发电机同步电抗的一端与所述发电机Q轴电动势通信连接，其另一端与所述变压器阻抗的一端通信连接，所述线路阻抗的一端与所述变压器阻抗的另一端通信连接，所述母线电压的两端分别与所述变压器阻抗的另一端和所述线路阻抗的一端通信连接；所述第一对地电容的一端与所述线路阻抗的一端通信连接，其另一端接地，所述第二对地电容的一端与所述线路阻抗的另一端通信连接，所述第二对地电容的另一端接地。2.根据权利要求1所述的燃机发电机黑启动并网抑制过电压系统，其特征在于，令第一阻抗为所述发电机同步电抗和所述变压器阻抗之和，令第二阻抗为取所述第一对地电容和所述线路阻抗之和后并联所述第二对地电容，使所述燃机发电机黑启动并网抑制过电压系统转变为所述第一阻抗的一端与所述发电机Q轴电动势通信连接，其另一端与所述母线电压的一端通信连接，所述第二阻抗的一端与所述母线电压的另一端通信连接，所述第二阻抗的另一端接地。3.根据权利要求2所述的燃机发电机黑启动并网抑制过电压系统，其特征在于，所述第一阻抗通过以下公式获取：X
s
＝X
d
+X
B
， (1)；式中，X
s
表示为第一阻抗，X
d
表述为发电机同步电抗，X
B
表示为变压器阻抗。4.根据权利要求3所述的燃机发电机黑启动并网抑制过电压系统，其特征在于，所述第二阻抗通过以下公式获取：X'
c
＝(C1+X
l
)//C2， (2)；式中，X
c
'表示为第二阻抗,C1表示为第一对地电容，C2表示为第二对地电容，其中，C表示为对地电容，X
l
表示为线路阻抗。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：何智龙，冯苑佩斯，高伟，徐英才，王萍，吴占元，韩玉鑫，王凯，罗蛟，朱家晗，谢承志，
申请(专利权)人：大唐万宁天然气发电有限责任公司广东大唐国际肇庆热电有限责任公司大唐锅炉压力容器检验中心有限公司，
类型：发明
国别省市：