CN102157935A - 孤网自励磁判别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种孤网自励磁判别方法，主要涉及电力系统领域。其包括以下步骤：测量孤网系统的实时频率f；根据孤网系统的系统参数以及所述实时频率f，计算孤网系统的判据容量S_N ^判据；若孤网系统发电机额定容量S_N大于所述判据容量S_N ^判据，则判定孤网系统不会发生自励磁，否则，孤网系统会发生自励磁；输出上述判定结果。该判别方法，仅利用孤网系统的固有电气参数和其实时频率值，可快捷地预判孤网系统是否会自励磁，能够有效避免电力设备损害事故。

Description

孤网自励磁判别方法

技术领域

本发明涉及电力系统领域，特别涉及一种孤网自励磁判别方法。

背景技术

在电力系统中，对于具有串联补偿的输电系统，流过电枢绕组的次同步电流在转子上产生次同步力矩的同时，也会在转子上感应出次同步电流。这时，转子上的次同步电流也会在定子电枢绕组上感应出次同步电压分量。如果这些次同步电压分量和电枢绕组上的次同步电流持续相互作用，并相互助增，最终就会导致所谓的“自励磁”现象的发生。

四川省是我国水电能源基地建设的大省，是西电东送、南北互供的一个重要枢纽。截至2009年12月，四川电网全口径装机容量达3912.59万千瓦，水电2676.09万千瓦，占总容量的68.32％，其中中小型水电是其重要的组成部分。目前四川的九石雅(九龙、石棉、雅安)及茂县地区的中小型水电站开发迅速，并网装机容量快速增长，已经形成了中小水电群逐级汇集、集中升压、大功率长距离外送的模式。

但是，水电群均位于偏远地区，当地负荷极少，所发电能主要向外输送至临近的负荷密集地区。同时，这些地区本身的网架结构也较为薄弱，又要承担远距离大功率送电的任务，故系统承受大扰动的能力较弱。对于这种长距离弱联系的送端系统，一旦发生大扰动(如重要联络线故障跳闸)，系统很可能与大电网解列，形成孤网系统。孤网系统可能面临一系列由功角问题、频率控制问题及电压控制问题等交织在一起的电网稳定运行问题。由于孤网系统中水电机组额定容量不够而导致的孤网系统中的发电机组自励磁有可能产生过电压，造成电力设备损坏事故。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种孤网自励磁判别方法。从而，对孤网系统是否会发生自励磁进行预判，避免电力设备损坏事故发生。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种孤网自励磁判别方法，该方法包括步骤：

S100：测量孤网系统的实时频率f；

S200：根据孤网系统的系统参数以及所述实时频率f，计算孤网系统的判据容量S_N ^判据；

S300：若孤网系统发电机额定容量S_N大于所述判据容量S_N ^判据，则判定孤网系统不会发生自励磁，否则，孤网系统会发生自励磁；

S400：输出步骤S300的判定结果。

优选地，所述步骤S200中的系统参数包括：所述孤网系统的额定容量S_B，所述孤网系统发电机额定容量S_N，所述孤网系统等效对地电容个数α_C以及相应的电容值C_C[k]和电压值V[k]，所述孤网系统变压器台数α_T以及相应的电感值L_T[r]和电压值V[r]，所述孤网系统发电机台数α_G以及相应的直轴同步不饱和电抗值L_d[n]和电压值V[n]；

其中，k为等效对地电容序号，1≤k≤α_C；r为变压器的序号，1≤r≤α_T；n为发电机的序号，1≤n≤α_G。

优选地，所述步骤S200包括步骤：

S201：对所述实时频率f进行标幺化处理，得到所述孤网系统的标幺频率值ω；

S202：根据所述孤网系统的系统参数计算所述孤网系统的标幺对地容抗值X_C，所述孤网系统变压器的标幺感抗值X_T，以及所述孤网系统发电机的直轴同步不饱和标幺电抗值X_d；

S203：根据所述孤网系统的额定容量S_B，所述标幺频率值ω，所述标幺对地容抗值X_C，所述标幺感抗值X_T和所述标幺电抗值X_d，计算所述孤网系统的判据容量S_N ^判据。

优选地，所述步骤S201中所述孤网系统的标幺频率值ω的运算公式如下：

$\mathrm{\ω}=f/f_B=\frac{f}{50\mathrm{Hz}}.$

优选地，所述步骤S202中所述孤网系统标幺对地容抗值X_C的运算公式如下：

$X_C=\underset{k=1}{\overset{a_C}{\mathrm{\Σ}}}{C}_C\left[k\right].\frac{V{\left[k\right]}^2}{S_B}.$

优选地，所述步骤S202中所述孤网系统变压器的标幺感抗值X_T的运算公式如下：

$X_T=\underset{r=1}{\overset{a_T}{\mathrm{\Σ}}}{L}_T\left[r\right].\frac{V{\left[r\right]}^2}{S_N}.$

优选地，所述步骤S202中所述孤网系统发电机的直轴同步不饱和标幺电抗值X_d的运算公式如下：

$X_d=\underset{n=1}{\overset{a_G}{\mathrm{\Σ}}}{L}_d\left[n\right].\frac{V{\left[n\right]}^2}{S_N}.$

优选地，所述步骤S203中所述孤网系统的判据容量S_N ^判据的运算公式如下：

S_N ^判据＝ω²(X_d+X_T)S_BX_C。

优选地，所述孤网系统等效对地电容包括输电线路的等效并联电容，以及并联在所述输电线路上的补偿电容。

(三)有益效果

本发明的孤网自励磁判别方法，仅利用孤网系统的固有电气参数和其实时频率值，可以方便快捷地预判孤网系统是否会发生自励磁，从而能够有效避免由于自励磁过压带来的电力设备损害事故。

附图说明

图1是本发明实施例所述孤网自励磁判别方法的流程图；

图2是本发明实施例所述孤网自励磁判别方法的步骤S200的细化流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1是本发明实施例所述孤网自励磁判别方法的流程图。如图1所示，该判别方法包括以下步骤：

S100：测量孤网系统的实时频率f。

S200：根据孤网系统的系统参数以及所述实时频率f，计算孤网系统的判据容量S_N ^判据。所述系统参数包括：所述孤网系统的额定容量S_B，所述孤网系统发电机额定容量S_N，所述孤网系统等效对地电容个数α_C以及相应的电容值C_C[k]和电压值V[k]，所述孤网系统变压器台数α_T以及相应的电感值L_T[r]和电压值V[r]，所述孤网系统发电机台数α_G以及相应的直轴同步不饱和电抗值L_d[n]和电压值V[n]；其中，k为等效对地电容序号，1≤k≤α_C；r为变压器的序号，1≤r≤α_T；n为发电机的序号，1≤n≤α_G。

所述孤网系统等效对地电容包括输电线路的等效并联电容，以及并联在所述输电线路上的补偿电容。对于输电线路的等效并联电容，由于每段输电线路两端的压降变化较小，可以取任意一端的电压值作为所述等效对地电容的电压值。

S300：若孤网系统发电机额定容量S_N大于所述判据容量S_N ^判据，则判定孤网系统不会发生自励磁，否则，孤网系统会发生自励磁。

S400：输出步骤S300的判定结果。

图2是本发明实施例所述孤网自励磁判别方法的步骤S200的细化流程图。如图2所示，所述步骤S200包括以下步骤：

S201：根据所述实时频率f运算得到所述孤网系统的标幺频率值ω，运算公式如下：

$\mathrm{\ω}=f/f_B=\frac{f}{50\mathrm{Hz}}.$

S202：根据所述孤网系统的额定容量S_R，等效对地电容个数α_C以及相应的电容值C_C[k]和电压值V[k]，运算得到所述孤网系统的标幺对地容抗值X_C，运算公式如下：

$X_C=\underset{k=1}{\overset{a_C}{\mathrm{\Σ}}}{C}_C\left[k\right].\frac{V{\left[k\right]}^2}{S_B}.$

根据所述孤网系统的发电机额定容量S_N，变压器台数α_T以及相应的电感值L_T[r]和电压值V[r]，运算得到所述孤网系统变压器的标幺感抗值X_T，运算公式如下：

$X_T=\underset{r=1}{\overset{a_T}{\mathrm{\Σ}}}{L}_T\left[r\right].\frac{V{\left[r\right]}^2}{S_N}.$

根据所述孤网系统的发电机额定容量S_N，发电机台数α_G以及相应的直轴同步不饱和电抗值L_d[n]和电压值V[n]，运算得到所述孤网系统发电机的直轴同步不饱和标幺电抗值X_d，运算公式如下：

$X_d=\underset{n=1}{\overset{a_G}{\mathrm{\Σ}}}{L}_d\left[n\right].\frac{V{\left[n\right]}^2}{S_N}.$

S203：根据所述孤网系统的额定容量S_B，所述标幺频率值ω，所述标幺对地容抗值X_C，所述标幺感抗值X_T和所述标幺电抗值X_d，运算得到所述孤网系统的判据容量S_N ^判据，运算公式如下：

S_N ^判据＝ω²(X_d+X_T)S_BX_C。

所述步骤S100、S200、S300和S400，可以由计算机自动监测执行。

本发明实施例所述的孤网自励磁判别方法，仅利用孤网系统的固有电气参数和其实时频率值，可以方便快捷地预判孤网系统是否会发生自励磁，从而能够有效避免由于自励磁过压带来的电力设备损害事故。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种孤网自励磁判别方法，其特征在于，该方法包括步骤：

S100：测量孤网系统的实时频率f；

S200：根据孤网系统的系统参数以及所述实时频率f，计算孤网系统的判据容量S_N ^判据；

S300：若孤网系统发电机额定容量S_N大于所述判据容量S_N ^判据，则判定孤网系统不会发生自励磁，否则，孤网系统会发生自励磁；

S400：输出步骤S300的判定结果。

2.如权利要求1所述的判别方法，其特征在于，所述步骤S200中的系统参数包括：所述孤网系统的额定容量S_B，所述孤网系统发电机额定容量S_N，所述孤网系统等效对地电容个数α_C以及相应的电容值C_C[k]和电压值V[k]，所述孤网系统变压器台数α_T以及相应的电感值L_T[r]和电压值V[r]，所述孤网系统发电机台数α_G以及相应的直轴同步不饱和电抗值L_d[n]和电压值V[n]；

其中，k为等效对地电容序号，1≤k≤α_C；r为变压器的序号，1≤r≤α_T；n为发电机的序号，1≤n≤α_G。

3.如权利要求2所述的判别方法，其特征在于，所述步骤S200包括步骤：

S201：对所述实时频率f进行标幺化处理，得到所述孤网系统的标幺频率值ω；

S202：根据所述孤网系统的系统参数计算所述孤网系统的标幺对地容抗值X_C，所述孤网系统变压器的标幺感抗值X_T，以及所述孤网系统发电机的直轴同步不饱和标幺电抗值X_d；

S203：根据所述孤网系统的额定容量S_B，所述标幺频率值ω，所述标幺对地容抗值X_C，所述标幺感抗值X_T和所述标幺电抗值X_d，计算所述孤网系统的判据容量S_N ^判据。

4.如权利要求3所述的判别方法，其特征在于，所述步骤S201中所述孤网系统的标幺频率值ω的运算公式如下：

$\mathrm{\ω}=f/f_B=\frac{f}{50\mathrm{Hz}}.$

5.如权利要求3所述的判别方法，其特征在于，所述步骤S202中所述孤网系统标幺对地容抗值X_C的运算公式如下：

$X_C=\underset{k=1}{\overset{a_C}{\mathrm{\Σ}}}{C}_C\left[k\right].\frac{V{\left[k\right]}^2}{S_B}.$

6.如权利要求3所述的判别方法，其特征在于，所述步骤S202中所述孤网系统变压器的标幺感抗值X_T的运算公式如下：

$X_T=\underset{r=1}{\overset{a_T}{\mathrm{\Σ}}}{L}_T\left[r\right].\frac{V{\left[r\right]}^2}{S_N}.$

7.如权利要求3所述的判别方法，其特征在于，所述步骤S202中所述孤网系统发电机的直轴同步不饱和标幺电抗值X_d的运算公式如下：

$X_d=\underset{n=1}{\overset{a_G}{\mathrm{\Σ}}}{L}_d\left[n\right].\frac{V{\left[n\right]}^2}{S_N}.$

8.如权利要求3所述的判别方法，其特征在于，所述步骤S203中所述孤网系统的判据容量S_N ^判据的运算公式如下：

S_N ^判据＝ω²(X_d+X_T)S_BX_C。

9.如权利要求2所述的判别方法，其特征在于，所述孤网系统等效对地电容包括输电线路的等效并联电容，以及并联在所述输电线路上的补偿电容。

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