CN105098789B - 励磁系统调差整定方法、系统及pss协调方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种励磁系统调差整定方法，包括：获取发电机的功率因数，根据功率因数计算第一负调差系数；获取发电机的主变压器的短路电抗值，计算预设比例的所述短路电抗值对应的第二负调差系数；根据短路电抗值计算发电单元的总调差保留预设裕度下对应的第三负调差系数；比较第一负调差系数、第二负调差系数和第三负调差系数，将其中的最大值更新为当前运行调差系数。调差整定后的负调差系数较优，在不破坏励磁系统的稳定性、同时保证并列发电机组之间的无功合理分配及稳定运行的前提下，减小了发电机与电网之间的联系电抗，提高了发电机对电网电压降落的敏感度，从而更好地提高了电网的电压稳定性。

Description

励磁系统调差整定方法、系统及PSS协调方法和系统

技术领域

本发明涉及电网技术领域，特别是涉及一种励磁系统调差整定方法、系统及PSS协调方法和系统。

背景技术

调差指同步发电机在功率因数等于零的情况下，无功电流从零变化到额定值时，发电机端电压变化的变化率。国内对调差的极性规定为：向下倾斜的特性曲线(即电压随无功负荷增加而下降)的调差系数为正，称为正调差；反之，向上倾斜的特性曲线的调差系数为负，称为负调差。

目前电厂的发电机普遍采用单元接线方式，即一台发电机配一台升压变挂网运行，而新投运机组的主变压器短路电抗一般达到20％以上，因此发电机与电网之间的联系变弱，导致发电机对电网的电压跌落感知的灵敏度变小，对电网的无功支撑力度也相对减弱，电网稳定性降低。因此，电网需要发电机组的励磁系统采用负调差，抵消一部分主变压器短路电抗，使得一个发电单元(发电机+升压变挂网)的总调差减小，以增强发电机对电网的无功支撑力度，提高电网的电压稳定性。

励磁系统中设有励磁调节器，励磁调节器中的PSS(power system stabilization电力系统稳定器)与调差系数均对系统的稳定产生作用。一般情况下，调差系数的选择以“并列点的电压调差率宜按照5％～10％整定，在无功分配稳定的情况下取小值，同母线下的电压调差率应相同”为原则，但是具体选择多少往往根据经验确定，缺乏理论计算，且随意性较大。因此，传统的选取调差系数方法对提高电网电压稳定性的效率不高。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种高效率提高电网电压稳定性的励磁系统调差整定方法、系统及PSS协调方法和系统。

一种励磁系统调差整定方法，包括如下步骤：

获取发电机的功率因数，根据所述功率因数计算第一负调差系数，其中，所述第一负调差系数为发电机的无功电流由零变化到额定无功电流时，引起发电机的电压升高预设电压值对应的调差系数；

获取所述发电机的主变压器的短路电抗值，计算预设比例的所述短路电抗值对应的第二负调差系数；

根据所述短路电抗值计算发电单元的总调差保留预设裕度下对应的第三负调差系数；

比较所述第一负调差系数、所述第二负调差系数和所述第三负调差系数，将其中的最大值更新为当前运行调差系数。

一种PSS协调方法，包括如下步骤：

获取励磁调节器的初始运行调差系数，将上述励磁系统整定方法的当前运行调差系数减去所述初始运行调差系数，得到调差变化值；

查询PSS的有补偿特性曲线数据，根据所述有补偿特性曲线数据获取预设范围内的当前频率下PSS空间力矩的初始矢量；

根据所述调差变化值和所述PSS空间力矩的所述初始矢量，计算所述当前频率下所述PSS空间力矩的矢量变化值；

根据所述PSS空间力矩的所述矢量变化值判断所述调差变化值对所述当前频率下所述PSS空间力矩的矢量的影响是否在预设的可控范围内；

若否，则调整所述PSS的参数，并返回所述查询PSS的有补偿特性曲线数据，根据所述有补偿特性曲线数据获取预设范围内的当前频率下PSS空间力矩的初始矢量的步骤。

一种励磁系统调差整定系统，包括：

第一计算模块，用于获取发电机的功率因数，根据所述功率因数计算第一负调差系数，其中，所述第一负调差系数为发电机的无功电流由零变化到额定无功电流时，引起发电机的电压升高预设电压值对应的调差系数；

第二计算模块，用于获取所述发电机的主变压器的短路电抗值，计算预设比例的所述短路电抗值对应的第二负调差系数；

第三计算模块，用于根据所述短路电抗值，计算发电单元的总调差保留预设裕度下对应的第三负调差系数；

调差优化模块，用于比较所述第一负调差系数、所述第二负调差系数和所述第三负调差系数，将其中的最大值更新为当前运行调差系数。

一种PSS协调系统，包括：

调差计算模块，用于获取励磁调节器的初始运行调差系数，将上述励磁系统整定系统的当前运行调差系数减去所述初始运行调差系数，得到调差变化值；

矢量获取模块，用于查询PSS的有补偿特性曲线数据，根据所述有补偿特性曲线数据获取预设范围内的当前频率下PSS空间力矩的初始矢量；

矢量计算模块，用于根据所述调差变化值和所述PSS空间力矩的所述初始矢量，计算所述当前频率下所述PSS空间力矩的矢量变化值；

矢量分析模块，用于根据所述PSS空间力矩的矢量变化值判断所述调差变化值对所述当前频率下所述PSS空间力矩的矢量的影响是否在预设的可控范围内；

参数调整模块，用于在所述调差变化值对所述当前频率下所述PSS空间力矩的矢量的影响不在预设的可控范围内时，调整所述PSS的参数，并返回执行所述矢量获取模块的功能。

上述励磁系统调差整定方法和系统，通过根据发电机的功率因数计算第一负调差系数，根据发电机的主变压器的短路电抗值计算第二负调差系数和第三负调差系数，并选取第一负调差系数、第二负调差系数和第三负调差系数中的最大值更新为当前运行调差系数，调差整定后的负调差系数较优，提高了发电机对电网电压降落的敏感度，从而更好地提高了电网的电压稳定性，同时又不破坏励磁系统的稳定性，保证了并列发电机组之间的无功合理分配及稳定运行。

上述PSS协调方法和系统，根据当前运行调差系数和初始运行调差系数计算调差变化值，根据调差变化值和获取的预设范围内的当前频率下PSS空间力矩的初始矢量计算当前频率下PSS空间力矩的矢量变化值，根据PSS空间力矩的矢量变化值判断调差变化值对当前频率下PSS空间力矩的矢量的影响是否在预设的可控范围内，若否，则重新调成PSS的参数，并返回获取当前频率下PSS空间力矩的初始矢量。采用优化后的负调差系数进行调差后，对PSS进行检测，既考虑电网的电压稳定，又兼顾电网的动态稳定，进一步提高电网的整体稳定性。

附图说明

图1为不同情况下发电机电压调节特性曲线图；

图2为励磁系统工作模块示意图；

图3为一模拟试验中不同调差下发电机的无功出力曲线图；

图4为考虑励磁系统的附加调差后的Philips-Heffron模型框图；

图5为一试验中不同调差下发电机的无补偿特性曲线图；

图6为一实施例中本发明励磁系统调差整定方法的流程图；

图7为一实施例中本发明PSS协调方法的流程图；

图8为一实施例中根据矢量变化值判断调差变化值对当前频率下PSS空间力矩的矢量的影响是否在预设的可控范围内的具体流程图；

图9为一实施例中本发明励磁系统调差整定系统的模块图；

图10为一实施例中本发明PSS协调系统的模块图；

图11为一实施例中矢量分析模块的具体单元图。

具体实施方式

参考图1，为不同情况下对应的发电机电压调节特性曲线，调差表征特性曲线的斜率。其中，I_Q表示无功电流，U_t表示发电机的机端电压，U_t0为机组0无功时对应的机端电压。实际应用中，由于无功电流的测量比较麻烦，所以可以直接采用无功功率代替无功电流。

调差在励磁系统主环中的叠加位置如图2所示，直接叠加到励磁系统主控制环的给定值Uref上。其中，a指励磁调节器，b指励磁变压器，c指升压变压器，d指线路。PID为励磁PID控制算法，I_FD为励磁电流，P为有功功率，Q为无功功率，ω为发电机转速，G为发电机，PSS为电力系统稳定器。

运行中的同步发电机的调差理论上是指自然调差和励磁系统的附加调差共同作用的结果。由于采用半导体励磁系统的同步发电机组的自然调差系数近似于0，工程应用中常将其忽略，因此，本方案中的调差仅指发电机励磁调节器设定的调差。

调差可等效为发电机内部电抗，如果设定调差为负调差，则发电机内部电抗等效为负值，这样发电机与电网的联系电抗将减小，发电机对电网电压跌落的感知变得更加灵敏，因此，对电网动态无功支撑力度将大大加强。参考图3，为模拟电网500kV变电站三永中开关拒动故障，附近一电厂励磁系统采用不同调差系数下发电机的无功出力曲线，其中，S1为调差系数为-10％对应的无功出力曲线，S2为调差系数为-5％对应的无功出力曲线，S3为无调差对应的无功出力曲线。可以得知，采用-10％的负调差后，发电机的无功出力约为无调差的2倍，发电机对电网的无功支撑力度大幅提高。

综上所述，励磁系统的负调差可以提高发电机对电网的无功支撑力度，从而可以提高电网的电压稳定性。本发明可以提供一种励磁系统调差整定方法，根据发电机的实际情况综合考虑多种因素，选取一个较优的负调差系数，可以较大限度地提高电网的稳定性。

发电机无功功率的表达式如下：

x'_d∑＝x'_d+x_e；

x'_q∑＝x_q+x_e；

其中，Q_e为发电机无功功率，δ为发电机功角，x_e为发电机外部电抗，E'_q为Q轴暂态电势，x'_d为发电机直轴暂态电抗，U_s为无穷大母线电压，x_q为发电机Q轴电抗，u_tq为发电机机端电压在d-q坐标系下的q轴电压，u_td为发电机机端电压在d-q坐标系下的d轴电压，i_d为发电机定子电流在d-q坐标系下的d轴电流，i_q为发电机定子电流在d-q坐标系下的q轴电流，x'_d∑为发电机d轴到无穷大系统等效电抗之和，x'_q∑为发电机q轴到无穷大系统等效电抗之和。

对无功功率的表达式进行偏差化可以写成δ与E'_q的偏差方程形式：

△Q_e＝K₁₁△δ+K₁₂△E'_q；

其中，

△δ为发电机功角的变化量，△E'_q为Q轴暂态电势变化量，△Q_e为偏差化后的发电机无功功率，K₁₁、K₁₂为等效系数，δ₀为发电机功角的初始值，E'_q0为Q轴暂态电势的初始值。

发电机无功调差公式为：

U'_t＝U_t+X_cQ_e；

其中，U_t为发电机的机端电压，X_c为调差系数，U'_t为调差后的发电机的机端电压。

设

△U'_t＝K'₅△δ+K'₆△E'_q；

其中，K'₅为和K'₆为考虑调差环节后对应的Phillips-Heffron模型中的系数，K₅、K6为Phillips-Heffron模型中的系数，△U'_t为发电机的机端电压变化量。

从而可以得到考虑励磁系统的附加调差后的Philips-Heffron模型框图，如图4。图中，K₁、K₂、K₃和K4为Phillips-Heffron模型中的系数，T'_d0为直轴暂态开路时间常数，s为微分算子，△ω为发电机的角速度变化量，D为阻尼系数，△M_m、△M_e1、△M_e2分别为发电机机械转矩变化量、同步转矩变化量和阻尼转矩变化量，T_J为发电机转动惯量，ω₀为发电机额定角速度，△E_fd为励磁电压变化量，△U_REF为励磁给定值变化量，EX+AVR为励磁调节器等效数学模型。

设励磁系统传递函数为其中，T_A为时间常数，K_A为比例增益，无附加调差时励磁系统的附加转矩△T_e2的表达式为：

将s＝jω代入上式可得无附加调差时励磁系统的阻尼转矩系数D和同步转矩系数K_s：

从阻尼转矩系数D的表达式可已看出，励磁系统的调差系数的不同，将影响到发电机的阻尼大小，且调差系数与阻尼转矩系数D的关系复杂。

从考虑励磁系统附加调差后的Philips-Heffron模型框图可以看出，调差系数的取值不同，模型中K'₅和K'₆的取值就不同，将影响励磁系统的无补偿特性，进而影响PSS的补偿相位。正调差等效于增加了主变压器的短路电抗，增加了发电机与电网的电气距离，对机组的无补偿特性的影响是超前；负调差等效于减小了主变压器的短路电抗，减小了发电机与电网的电气距离，对机组的无补偿特性的影响是滞后。对机组为单机746MW的火电机组在P＝680MW，Q＝0Mvar工况下进行试验，分别设置调差系数为5％、-5％，发电机的无补偿特性曲线如图5所示，横坐标表示频率，单位为H_Z，纵坐标表示相位，单位为度。其中，S4为调差系数为5％对应的无补偿特性无线，S5为调差系数为-5％对应的无补偿特性曲线。

综上所述，调差可以改变发电机的无补偿特性曲线，将直接影响到PSS的作用效果，进而影响到电网的动态稳定性。一般情况下，励磁系统的调差整定并没有考虑对电网的动态稳定性的影响，使得调差整定的同时有可能破坏电网的动态稳定性。本发明提供一种PSS协调方法，可以在采用优化后的负调差系数进行调差整定后，对PSS进行检测，既考虑电网的电压稳定，又兼顾电网的动态稳定，进一步提高电网的整体稳定性。

参考图6，本发明一实施例中的励磁系统调差整定方法，包括步骤S110至步骤S170。

S110：获取发电机的功率因数，根据功率因数计算第一负调差系数，其中，第一负调差系数为发电机的无功电流由零变化到额定无功电流时，引起发电机的电压升高预设电压值对应的调差系数。

在其中一实施例中，预设电压值可以为5％额定电压值。具体地，本实施例中，步骤S110中根据功率因数计算第一负调差系数，具体为：

其中，为功率因数，X1为第一负调差系数。

电力行业标准DL/T 854-2010《大型汽轮发电机励磁系统技术条件》对调差整定原则的要求中指出，电压调差率满足以下条件：当发电机的无功电流由零增加到额定无功电流时，发电机的电压变化不大于5％额定电压。本实施例中，根据功率因数计算得到发电机的无功电流由零变化到额定无功电流时，引起发电机的电压升高5％额定电压的第一调差系数，可以满足整定原则。第一负调差系数可以减小发电机与电网之间的联系电抗，增加发电机对电网电压降落的敏感度，提高电网的电压稳定性。

S130：获取发电机的主变压器的短路电抗值，计算预设比例的短路电抗值对应的第二负调差系数。

在其中一实施例中，预设比例可以为70％。具体地，本实施例中，步骤S130中计算预设比例的短路电抗值对应的第二负调差系数，具体为：

X2＝-70％*Uk；

其中，Uk为短路电抗值，X2为第二负调差系数。

预设比例为综合电网的实际情况设置的比例系数。根据预设比例的短路电抗值获取的第二负调差系数，可以减小发电机与电网之间的联系电抗，增加发电机对电网电压降落的敏感度，提高电网的电压稳定性。试验证明，70％的短路电抗值对应的第二负调差系数对提高电网的电压稳定性较好，同时不会导致励磁系统稳定破坏。可以理解，在其他的实施例中，也可以设置为其他数值的预设比例。

S150：根据短路电抗值计算发电单元的总调差保留预设裕度下对应的第三负调差系数。

在其中一实施例中，预设裕度可以为6％。具体地，本实施例中，步骤S150具体为：

X3＝6％-Uk；

其中，Uk为短路电抗值，X3为第三负调差系数。

发电单元的总调差为发电机的主变压器的短路电抗值与发电机的负调差系数之和。总调差保留预设裕度下得到的第三负调差系数，可以减小发电机与电网之间的联系电抗，增加发电机对电网电压降落的敏感度，提高电网的电压稳定性。试验证明，总调差保留6％裕度对应的第三负调差系数对提高电网的电压稳定性较好，同时可以保持并列发电机组之间的无功合理分配及稳定运行。可以理解，在其他的实施例中，也可以设置为其他数值的预设裕度。

S170：比较第一负调差系数、第二负调差系数和第三负调差系数，将其中的最大值更新为当前运行调差系数。

在其中一实施例中，将第一负调差系数、第二负调差系数和第三负调差系数中的最大值更新为当前运行调差系数，可以是在比较得到最大值后，对励磁系统进行调差系数的更新动作。在其他实施例中，将第一负调差系数、第二负调差系数和第三负调差系数中的最大值更新为当前运行调差系数，也可以是比较得到最大值作为更新的系数后，发送至励磁系统的励磁调节器，以用于进行调差整定。

选取第一负调差系数、第二负调差系数和第三负调差系数中的最大值，即选取的数值为第一负调差系数、第二负调差系数和第三负调差系数中绝对值最小的值。例如，第一负调差系数为-10％，第二负调差系数为-9％，第三负调差系数为-8％，则选取的最大值为-8％，将第三负调差系数更新为当前运行调差系数。

通过比较第一负调差系数、第二负调差系数和第三负调差系数，并选取其中的最大值更新为当前运行调差系数，负调差减小了发电机与电网之间的联系电抗，更好地提高了发电机对电网电压降落的敏感度，从而更好地提高了电网的电压稳定性，同时又不破坏励磁系统的稳定性，保证了并列发电机组之间的无功合理分配及稳定运行。

上述励磁系统调差整定方法，通过根据发电机的功率因数计算第一负调差系数，根据发电机的主变压器的短路电抗值计算第二负调差系数和第三负调差系数，并选取第一负调差系数、第二负调差系数和第三负调差系数中的最大值更新为当前运行调差系数，调差整定后的负调差系数较优，提高了发电机对电网电压降落的敏感度，从而更好地提高了电网的电压稳定性，同时又不破坏励磁系统的稳定性，保证了并列发电机组之间的无功合理分配及稳定运行。

参考图7，本发明一实施例中的PSS协调方法，包括步骤S210至步骤S290。

S210：获取励磁调节器的初始运行调差系数，将上述励磁系统调差整定方法的当前运行调差系数减去初始运行调差系数，得到调差变化值。

调差变化值可以大于零、小于零或者等于零。若当前运行调差系数大于初始运行调差系数，则调差变化值为大于零的值；若当前运行调差系数小于初始运行调差系数，则调差变化值为小于零的值；若当前运行调差系数等于初始运行调差系数，则调差变化值等于零，此时没有调差。

S230：查询PSS的有补偿特性曲线数据，根据有补偿特性曲线数据获取预设范围内的当前频率下PSS空间力矩的初始矢量。

在其中一个实施例中，步骤S210之后，步骤S230之前，还包括判断调差变化值是否等于零，若否，则执行步骤S230，否则停止。因此，当没有调差时，不需要执行步骤S230，提高处理效率。

S250：根据调差变化值和PSS空间力矩的初始矢量，计算当前频率下PSS空间力矩的矢量变化值。

在其中一个实施例中，步骤S250具体为：

(i＝0.2,0.3,0.4……2.0)；

其中，i指当前频率，为当前频率下PSS空间力矩的初始矢量，△X为调差变化值，为当前频率下PSS空间力矩的矢量变化值。

具体地，△X＝X-X_c0。其中，X为当前运行调差系数，X_co为初始运行调差系数。

S270：根据矢量变化值判断调差变化值对当前频率下PSS空间力矩的矢量的影响是否在预设的可控范围内。若否，则执行步骤S290。

在其中一个实施例中，参考图8，步骤S270包括步骤S271至步骤S273。

S271：判断PSS空间力矩的矢量变化值是否大于-135°。若是，执行步骤S272，否则，执行步骤S273。

S272，判定调差变化值对当前频率下PSS空间力矩的矢量的影响在预设的可控范围内。此时，不需要重新开展PSS试验，励磁调节器保存当前参数。

S273，判定调差变化值对当前频率下PSS空间力矩的矢量的影响不在预设的可控范围内。即，调差系数的变化对PSS的影响较大，将出现PSS不满足要求的风险，执行步骤S290。

S290：调整PSS的参数，并返回步骤S230。

上述PSS协调方法，根据当前运行调差系数和初始运行调差系数计算调差变化值，根据调差变化值和获取的预设范围内的当前频率下PSS空间力矩的初始矢量计算当前频率下PSS空间力矩的矢量变化值，根据PSS空间力矩的矢量变化值判断调差变化值对当前频率下PSS空间力矩的矢量的影响是否在预设的可控范围内，若否，则重新调成PSS的参数，并返回获取当前频率下PSS空间力矩的初始矢量。采用优化后的负调差系数进行调差后，对PSS进行检测，既考虑电网的电压稳定，又兼顾电网的动态稳定，进一步提高电网的整体稳定性。

参考图9，本发明一实施例中的励磁系统调差整定系统，包括第一计算模块110、第二计算模块130、第三计算模块150和调差优化模块170。

第一计算模块110用于获取发电机的功率因数，根据功率因数计算第一负调差系数，其中，第一负调差系数为发电机的无功电流由零变化到额定无功电流时，引起发电机的电压升高预设电压值对应的调差系数。

在其中一个实施例中，预设电压值可以为5％。具体地，本实施例中，第一计算模块110可以根据

获取第一负调差系数，其中，为功率因数，X1为第一负调差系数。

电力行业标准DL/T 854-2010《大型汽轮发电机励磁系统技术条件》对调差整定原则的要求中指出，电压调差率满足以下条件：当发电机的无功电流由零增加到额定无功电流时，发电机的电压变化不大于5％额定电压。本实施例中，根据功率因数计算得到发电机的无功电流由零变化到额定无功电流时，引起发电机的电压升高5％额定电压的第一调差系数，可以满足整定原则。第一负调差系数可以减小发电机与电网之间的联系电抗，增加发电机对电网电压降落的敏感度，提高电网的电压稳定性。

第二计算模块130用于获取发电机的主变压器的短路电抗值，计算预设比例的短路电抗值对应的第二负调差系数。

在其中一个实施例中，预设比例可以为70％。具体地，本实施例中，第二计算模块130可以根据

X2＝-70％*Uk；

获取第二负调差系数，其中，Uk为短路电抗值，X2为第二负调差系数。

预设比例为综合电网的实际情况设置的比例系数。根据预设比例的短路电抗值获取的第二负调差系数，可以减小发电机与电网之间的联系电抗，增加发电机对电网电压降落的敏感度，提高电网的电压稳定性。试验证明，70％的短路电抗值对应的第二负调差系数对提高电网的电压稳定性较好，同时不会导致励磁系统稳定破坏。可以理解，在其他的实施例中，也可以设置为其他数值的预设比例。

第三计算模块150用于根据短路电抗值，计算发电单元的总调差保留预设裕度下对应的第三负调差系数。

在其中一实施例中，预设裕度可以为6％。具体地，本实施例中，第三计算模块150具体为：

X3＝6％-Uk；

其中，Uk为短路电抗值，X3为第三负调差系数。

发电单元的总调差为发电机的主变压器的短路电抗值与发电机的负调差系数之和。总调差保留预设裕度下得到的第三负调差系数，可以减小发电机与电网之间的联系电抗，增加发电机对电网电压降落的敏感度，提高电网的电压稳定性。

试验证明，总调差保留6％裕度对应的第三负调差系数对提高电网的电压稳定性较好，同时可以保持并列发电机组之间的无功合理分配及稳定运行。可以理解，在其他的实施例中，也可以设置为其他数值的预设裕度。

调差优化模块170用于比较第一负调差系数、第二负调差系数和第三负调差系数，将其中的最大值更新为当前运行调差系数。

在其中一实施例中，将第一负调差系数、第二负调差系数和第三负调差系数中的最大值更新为当前运行调差系数，可以是在比较得到最大值后，对励磁系统进行调差系数的更新动作。在其他实施例中，将第一负调差系数、第二负调差系数和第三负调差系数中的最大值更新为当前运行调差系数，也可以是比较得到最大值作为更新的系数后，发送至励磁系统的励磁调节器，以用于进行调差整定。

选取第一负调差系数、第二负调差系数和第三负调差系数中的最大值，即选取的数值为第一负调差系数、第二负调差系数和第三负调差系数中绝对值最小的值。例如，第一负调差系数为-10％，第二负调差系数为-9％，第三负调差系数为-8％，则选取的最大值为-8％，将第三负调差系数更新为当前运行调差系数。

通过比较第一负调差系数、第二负调差系数和第三负调差系数，并选取其中的最大值更新为当前运行调差系数，负调差减小了发电机与电网之间的联系电抗，更好地提高了发电机对电网电压降落的敏感度，从而更好地提高了电网的电压稳定性，同时又不破坏励磁系统的稳定性，保证了并列发电机组之间的无功合理分配及稳定运行。

上述励磁系统调差整定系统，通过第一计算模块110根据发电机的功率因数计算第一负调差系数，第二计算模块130根据发电机的主变压器的短路电抗值计算第二负调差系数，第三计算模块150根据短路电抗值计算第三负调差系数，调差优化模块170选取第一负调差系数、第二负调差系数和第三负调差系数中的最大值更新为当前运行调差系数，调差整定后的负调差系数较优，提高了发电机对电网电压降落的敏感度，从而更好地提高了电网的电压稳定性，同时又不破坏励磁系统的稳定性，保证了并列发电机组之间的无功合理分配及稳定运行。

参考图10，本发明一实施例中的PSS协调系统，包括调差计算模块210、矢量获取模块230、矢量计算模块250、矢量分析模块270和参数调整模块290。

调差计算模块210用于获取励磁调节器的初始运行调差系数，将上述励磁系统调差整定系统的当前运行调差系数减去初始运行调差系数，得到调差变化值。

调差变化值可以大于零、小于零或者等于零。若当前运行调差系数大于初始运行调差系数，则调差变化值为大于零的值；若当前运行调差系数小于初始运行调差系数，则调差变化值为小于零的值；若当前运行调差系数等于初始运行调差系数，则调差变化值等于零，此时没有调差。

矢量获取模块230用于查询PSS的有补偿特性曲线数据，根据有补偿特性曲线数据获取预设范围内的当前频率下PSS空间力矩的初始矢量。

在其中一个实施例中，PSS协调系统还包括零值判断模块(图未示)，用于判断调差变化值是否等于零，若否，则执行矢量获取模块230的功能，否则停止。因此，当没有调差时，不需要执行矢量获取模块230的功能，提高处理效率。

矢量计算模块250用于根据调差变化值和PSS空间力矩的初始矢量，计算当前频率下PSS空间力矩的矢量变化值。

在其中一实施例中，矢量计算模块250具体可根据：

(i＝0.2,0.3,0.4……2.0)；

获取PSS空间力矩的矢量变化值，其中，i指当前频率，为当前频率下PSS空间力矩的初始矢量，△X为调差变化值，为当前频率下PSS空间力矩的矢量变化值。

具体地，△X＝X-X_c0。其中，X为当前运行调差系数，X_co为初始运行调差系数。

矢量分析模块270用于根据矢量变化值判断调差变化值对当前频率下PSS空间力矩的矢量的影响是否在预设的可控范围内。

在其中一实施例中，参考图11，矢量分析模块270包括数值比较单元271、第一判定单元272和第二判定单元273。

数值比较单元271用于判断PSS空间力矩的矢量变化值是否大于-135°。若是，则执行第一判定单元272的功能，否则，执行第二判定单元273的功能。

第一判定单元272用于判定调差变化值对当前频率下PSS空间力矩的矢量的影响在预设的可控范围内。此时，不需要重新开展PSS试验，励磁调节器保存当前参数。

第二判定单元273用于判定调差变化值对当前频率下PSS空间力矩的矢量的影响不在预设的可控范围内。即，调差系数的变化对PSS的影响较大，将出现PSS不满足要求的风险，执行参数调整模块290的功能。

参数调整模块290用于在调差变化值对频率下PSS空间力矩的矢量的影响不在预设的可控范围内时，调整PSS的参数，并返回矢量获取模块230的功能。

上述PSS协调系统，调差计算模块210根据当前运行调差系数和初始运行调差系数计算调差变化值，矢量获取模块230查询PSS的有补偿特性曲线数据，根据有补偿特性曲线数据获取预设范围内的当前频率下PSS空间力矩的初始矢量，矢量计算模块250根据调差变化值和PSS空间力矩的初始矢量计算当前频率下PSS空间力矩的矢量变化值，矢量分析模块270根据PSS空间力矩的矢量变化值判断调差变化值对当前频率下PSS空间力矩的矢量的影响是否在预设的可控范围内，若否，则参数调整模块290重新调成PSS的参数，并返回执行矢量获取模块230的功能。采用优化后的负调差系数进行调差后，对PSS进行检测，既考虑电网的电压稳定，又兼顾电网的动态稳定，进一步提高电网的整体稳定性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种励磁系统调差整定方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取发电机的功率因数，根据所述功率因数计算第一负调差系数，其中，所述第一负调差系数为发电机的无功电流由零变化到额定无功电流时，引起发电机的电压升高预设电压值对应的调差系数；

获取所述发电机的主变压器的短路电抗值，计算预设比例的所述短路电抗值对应的第二负调差系数；

根据所述短路电抗值计算发电单元的总调差保留预设裕度下对应的第三负调差系数；

比较所述第一负调差系数、所述第二负调差系数和所述第三负调差系数，将其中的最大值更新为当前运行调差系数。

2.根据权利要求1所述的励磁系统调差整定方法，其特征在于，所述预设电压值为5％额定电压值，所述根据所述功率因数计算第一负调差系数，具体为：

其中，为所述功率因数，X1为所述第一负调差系数。

3.根据权利要求1所述的励磁系统调差整定方法，其特征在于，所述预设比例为70％，所述计算预设比例的所述短路电抗值对应的第二负调差系数，具体为：

X2＝-70％*Uk；

其中，Uk为所述短路电抗值，X2为所述第二负调差系数。

4.根据权利要求1所述的励磁系统调差整定方法，其特征在于，所述预设裕度为6％，所述根据所述短路电抗值，计算发电单元的总调差保留预设裕度下对应的第三负调差系数，具体为：

X3＝6％-Uk；

其中，Uk为所述短路电抗值，X3为所述第三负调差系数。

5.一种PSS协调方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取励磁调节器的初始运行调差系数，将权利要求1至4任一项所述的当前运行调差系数减去所述初始运行调差系数，得到调差变化值；

查询PSS的有补偿特性曲线数据，所述有补偿特性曲线数据包括各频率下PSS空间力矩的初始矢量，根据所述有补偿特性曲线数据获取预设范围内的当前频率下PSS空间力矩的初始矢量；

根据所述调差变化值和所述PSS空间力矩的所述初始矢量，计算所述当前频率下所述PSS空间力矩的矢量变化值；

根据所述PSS空间力矩的所述矢量变化值判断所述调差变化值对所述当前频率下所述PSS空间力矩的矢量的影响是否在预设的可控范围内；

若否，则调整所述PSS的参数，并返回所述查询PSS的有补偿特性曲线数据，根据所述有补偿特性曲线数据获取预设范围内的当前频率下PSS空间力矩的初始矢量的步骤。

6.根据权利要求5所述的PSS协调方法，其特征在于，所述根据所述调差变化值和所述PSS空间力矩的所述初始矢量，计算所述当前频率下所述PSS空间力矩的矢量变化值，具体为：

其中，i为所述当前频率，单位为赫兹，为所述当前频率下所述PSS空间力矩的所述初始矢量，ΔX为所述调差变化值，为所述当前频率下所述PSS空间力矩的所述矢量变化值。

7.根据权利要求5所述的PSS协调方法，其特征在于，所述根据所述PSS空间力矩的所述矢量变化值判断所述调差变化值对所述当前频率下所述PSS空间力矩的矢量的影响是否在预设的可控范围内，包括：

判断所述PSS空间力矩的所述矢量变化值是否大于-135°；

若是，则判定所述调差变化值对所述当前频率下所述PSS空间力矩的矢量的影响在预设的可控范围内；

若否，则判定所述调差变化值对所述当前频率下所述PSS空间力矩的矢量的影响不在预设的可控范围内。

8.一种励磁系统调差整定系统，其特征在于，包括：

第一计算模块，用于获取发电机的功率因数，根据所述功率因数计算第一负调差系数，其中，所述第一负调差系数为发电机的无功电流由零变化到额定无功电流时，引起发电机的电压升高预设电压值对应的调差系数；

第二计算模块，用于获取所述发电机的主变压器的短路电抗值，计算预设比例的所述短路电抗值对应的第二负调差系数；

第三计算模块，用于根据所述短路电抗值，计算发电单元的总调差保留预设裕度下对应的第三负调差系数；

调差优化模块，用于比较所述第一负调差系数、所述第二负调差系数和所述第三负调差系数，将其中的最大值更新为当前运行调差系数。

9.根据权利要求8所述的励磁系统调差整定系统，其特征在于，所述预设电压值为5％，所述预设比例为70％，所述预设裕度为6％，所述第一计算模块根据

获取所述第一负调差系数；

所述第二计算模块根据

X2＝-70％*Uk；

获取所述第二负调差系数；

所述第三计算模块根据

X3＝6％-Uk；

获取所述第三负调差系数；

其中，为所述功率因数，X1为所述第一负调差系数，Uk为所述短路电抗值，X2为所述第二负调差系数，X3为所述第三负调差系数。

10.一种PSS协调系统，其特征在于，包括：

调差计算模块，用于获取励磁调节器的初始运行调差系数，将权利要求8或9所述的当前运行调差系数减去所述初始运行调差系数，得到调差变化值；

矢量获取模块，用于查询PSS的有补偿特性曲线数据，所述有补偿特性曲线数据包括各频率下PSS空间力矩的初始矢量，根据所述有补偿特性曲线数据获取预设范围内的当前频率下PSS空间力矩的初始矢量；

矢量计算模块，用于根据所述调差变化值和所述PSS空间力矩的所述初始矢量，计算所述当前频率下所述PSS空间力矩的矢量变化值；

矢量分析模块，用于根据所述PSS空间力矩的矢量变化值判断所述调差变化值对所述当前频率下所述PSS空间力矩的矢量的影响是否在预设的可控范围内；

参数调整模块，用于在所述调差变化值对所述当前频率下所述PSS空间力矩的矢量的影响不在预设的可控范围内时，调整所述PSS的参数，并返回执行所述矢量获取模块的功能。