CN106972551A - 发电机、输电线路及机网预警预控方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发电机、输电线路及机网预警预控方法和系统，精确计算和控制发电机或输电线路动态储备功率的方法和机网协调安全稳定运行预警预控系统，可指导发电厂或变电站值班员趋向坚强电网方向协调发电机或输电线路稳定运行，并对潜在不稳定运行状态报警。实时计算发电机或输电线路动态储备功率，计算机网协调PQ曲线范围，指导发电厂或变电站安全稳定调节，确保厂站所有自动稳定调节装置实时具有足够的事故储备调节空间和有效热备用，在系统扰动状态下能够准确调节，避免因失去调节空间而失效，或超调引起保护误动或二次扰动；确保厂站整体事故储备功率的实时优质化、最大化，实现厂站和调度共管机网协调安全稳定运行机制。

Description

发电机、输电线路及机网预警预控方法和系统
技术领域
本发明涉及发电厂、变电站电气系统的安全稳定运行预警预控。具体说，是涉及一种发电机、输电线路储备功率精确计算和控制方法，以及机网协调安全稳定运行预警预控系统。
背景技术
在电力系统运行中，运行人员需要不断监视和分析发电厂及电力系统运行状况，人为或自动化调整系统及发电厂有功和无功分配，以维持系统频率和电压在许可范围内，确保最大限度保证系统和同步发电机稳定运行，并在系统异常状态下可以直观监视和分析系统或发电机的扰动状态，对扰动源进行分析和事故处理。目前，国内电力系统或发电厂已经使用发电厂多机向量图，多发电厂电力系统多机向量图，来分析发电机及系统运行状态，专利ZL02125299.8和CN200910081866.9即涉及了这方面的技术。例如针对图1所示电力系统图，图2示出电力系统电压向量图，目前已采用图3和图4界面显示A电厂有关隐极和凸极同步发电机和电气系统状态，其中#1隐极同步发电机表示为图3a隐极同步发电机等效电路，图3b隐极同步发电机向量图，图3c隐极同步发电机PQ图，图3d隐极同步发电机复合功角；#3凸极同步发电机表示为图4a凸极同步发电机等效电路，图4b为凸极同步发电机向量图，图4c为凸极同步发电机PQ图，图4d凸极同步发电机复合功角。尽管上述有关模型可以直观显示发电机和电气系统的运行状态，并能直观显示电气系统和发电机扰动状态，但还不具备精确计算发电机或电气系统事故储备容量的能力，以及指导现场向电网坚强稳定方向调节的能力。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种发电机、输电线路动态储备功率精确计算和控制方法，以及机网协调安全稳定运行预警预控系统，它包括：同步发电机动态储备功率的计算和控制方法，发电厂机网协调动态储备功率的计算和控制方法，输电线路动态储备功率的计算和控制方法，同步发电机动态储备功率的计算和控制系统，发电厂机网协调安全稳定运行预警预控系统，变电站机网协调安全稳定运行预警预控系统几方面。
本发明同步发电机动态储备功率的计算和控制方法
包括步骤：a、采集电气量，监控装置程序处理；
其中：还包括步骤：
b、给出发电机调节器调整范围:
1)设置正常运行状态下发电机自动电压控制装置AVC、发电机自动发电控制装置AGC等缓速调节装置最大许可调节范围，为发电机正常运行的调节范围，称为发电机AVC调整PQ曲线；
2)设置异常状态下发电机自动励磁调节器AVR、电力系统稳定装置PSS、励磁抑制扰动装置、一次调频等快速调节装置最大许可调节范围，为发电机自动稳定调节装置在发电机扰动状态下的调节范围，称为发电机AVR调整PQ曲线；
3)发电机AVC调整PQ曲线与发电机AVR调整PQ曲线之间区域为发电机正常运行时禁止PQ点进入的区域，称为发电机禁运区域，用于发电机预留必须的事故储备容量。
c、无功储备计算方法：
AVC总无功储备：过发电机PQ点水平线与发电机AVC调整PQ曲线左侧、右侧两交点之间的水平距离长度为AVC总无功储备。
AVC容性无功储备：发电机PQ点到发电机AVC调整PQ曲线左侧的水平距离长度为AVC容性储备量。AVC容性无功储备与AVC总无功储备比值为AVC容性无功储备利用率。
AVC感性无功储备：发电机PQ点到发电机AVC调整PQ曲线右侧的水平距离长度为AVC感性储备量。AVC感性无功储备与AVC总无功储备比值为AVC感性无功储备利用率。
AVR总无功储备：过发电机PQ点水平线与发电机AVR调整PQ曲线左侧、右侧两交点之间的水平距离长度为AVR总无功储备。
AVR容性无功储备：发电机PQ点到发电机AVR调整PQ曲线左侧曲线的水平距离长度为AVR容性储备量。AVR容性无功储备与AVR总无功储备比值为AVR容性无功储备利用率。
AVR感性无功储备：发电机PQ点到发电机AVR调整PQ曲线右侧曲线的水平距离长度为AVR感性储备量。AVR感性无功储备与AVR总无功储备比值为AVR感性无功储备利用率。
d、有功储备计算方法：
AVC有功储备：
有功增量储备：发电机PQ点到AVC调整PQ曲线上方的垂直距离长度为AVC有功增量储备量。
有功减量储备：发电机PQ点到AVC调整PQ曲线下方的垂直距离长度为AVC有功减量储备量。
AVR有功储备：
有功增量储备：发电机PQ点到发电机AVR调整PQ曲线上方的垂直距离长度为AVR有功增量储备量。
有功减量储备：发电机PQ点到发电机AVR调整PQ曲线下方的垂直距离长度为AVR有功减量储备量。
本发明发电厂机网协调动态储备功率的计算和控制方法，
包括步骤：a、采集电气量，监控装置程序处理；
其中：还包括步骤：
b、计算发电机机网协调PQ点
参与协调发电机机网协调PQ点的一般计算原则：
根据所有参与机网协调电机的总有功和总无功功率，以及各个发电机AVR调整PQ曲线PQ范围、AVC调整PQ曲线PQ范围等已知条件，按均匀储备的原则计算各个发电机机网协调PQ点；当所有参与协调运行的各台发电机均运行在各自的机网协调PQ点时：
1)各协调发电机功角接近；
2)各协调发电机感性无功储备利用率接近；
还包括下列步骤：
c、绘制机网协调PQ曲线
在所计算发电机机网协调PQ点基础上，给出各台发电机允许在机网协调PQ点附近运行的范围，即机网协调PQ曲线范围，为参与协调运行的发电机PQ点运行范围。
d、在发电机PQ图中绘制发电机AVC调整曲线，发电机AVR调整曲线，机网协调曲线，并对参与协调运行的发电机组实施PQ报警三级管理；
同一电气系统的发电机协调运行，退出自动稳定调节装置的发电机不能参与机网协调，不参与协调的发电机PQ图中不绘制机网协调PQ曲线；
参与机网协的机组PQ点需要运行在其机网协调PQ曲线范围内，超出则报警。
在隐极同步发电机复合功角图中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线；
在隐极同步发电机电气向量模型中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线；
在凸极同步发电机复合功角图中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线；
在凸极同步发电机气向量模型中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线；
在发电厂多机协调运行预警预控界面中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线。
综上所述，发电厂多台发电机协调运行时，可以通过发电机AVC调整PQ曲线，发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线，对参与协调运行的发电机组实施PQ报警三级管理，实现机组及发电厂的储备功率控制：
其中同步发电机AVR调整PQ曲线可以理解为考虑发电机运行最大出力、发电机进相时端部发热和功角限制、发电机最低稳定负荷等因素，发电机自动励磁调节器AVR、电力系统自动稳定器PSS、次同步扰动励磁抑制装置、发电机一次调频装置等自动稳定调节装置的所允许的最大调节PQ范围；发电机AVC调整PQ曲线为发电机和电力系统正常状态下，为考虑发电机自动稳定装置预留事故状态的调节空间而规定发电机自动电压控制装置AVC、自动发电控制装置AGC或手动调节器所允许调节的PQ范围；机网协调PQ曲线为参与机网协调的发电机自动电压控制装置AVC、自动发电控制装置AGC或手动调节器所允许调节的PQ范围。
机网协调三级PQ报警管理，可以指导发电厂优化厂级电网的动态事故储备功率，提高全厂自动稳定装置事故状态下的响应速度，确保发电厂实时趋向坚强电网方向协调全厂机组负荷。
本发明输电线路动态储备功率的计算和控制方法，
包括步骤：a、采集电气量；监控装置程序处理；
b、根据已知的电力系统图，电力系统电压向量图，以及发电厂到变电站输电线路的等效电路、向量图，绘制发电厂到变电站输电线路三级PQ图，绘制输电线路三级PQ向量图，绘制输电线路三级PQ复合功角图；
c、类似发电机三级PQ图画法，其中发电厂到变电站输电线路三级PQ图，包括综合考虑输电线路承载能力、发电厂允许出力等因素，发电厂发电机自动励磁调节器AVR、电力系统自动稳定器PSS、次同步扰动励磁抑制装置、发电机一次调频装置等自动稳定调节装置的所允许的最大调节PQ范围，称为发电厂AVR调整PQ曲线；在发电机和电力系统正常状态下，为考虑发电厂发电机自动稳定装置预留事故状态的调节空间而规定发电厂自动电压控制装置AVC和自动发电控制装置AGC调整范围，称为发电厂AVC调整PQ曲线；为参与机网协调的输电线路而设定的PQ调节范围，即机网协调PQ曲线。
输电线路有功储备计算方法：
AVC有功增量储备：输电线路PQ点到发电厂AVC调整范围上方曲线的垂直距离长度为AVC有功增量储备量。
AVC有功减量储备：输电线路PQ点到发电厂AVC调整范围下方曲线的垂直距离长度为AVC有功减量储备量。
AVR有功增量储备：输电线路PQ点到发电厂AVR调整范围上方曲线的垂直距离长度为AVR有功增量储备量。
AVR有功减量储备：输电线路PQ点到发电厂AVR调整范围下方曲线的垂直距离长度为AVR有功减量储备量。
输电线路无功储备计算方法：
AVC总无功储备：过输电线路PQ点水平线与发电厂AVC调整曲线左侧、右侧两交点之间的水平距离长度为AVC总无功储备。
AVC容性无功储备：输电线路PQ点到发电厂AVC调整曲线左侧的水平距离长度为AVC容性储备量。AVC容性无功储备与AVC总无功储备比值为AVC容性无功储备利用率。
AVC感性无功储备：输电线路PQ点到发电厂AVC调整曲线右侧的水平距离长度为AVC感性储备量。AVC感性无功储备与AVC总无功储备比值为AVC感性无功储备利用率。
AVR总无功储备:输电线路PQ点到发电厂AVR调整曲线左侧、右侧两交点之间的水平距离长度为AVR总无功储备。
AVR容性无功储备：输电线路PQ点到发电厂AVR调整曲线左侧曲线的水平距离长度为AVR容性储备量。AVR容性无功储备功率与AVR总无功储备比值为AVR容性无功储备利用率。
AVR感性无功储备：输电线路PQ点到发电厂AVR调整曲线右侧曲线的水平距离长度为AVR感性储备量。AVR感性无功储备功率与AVR总无功储备比值为AVR感性无功储备利用率。
d、其中发电厂到变电站输电线路三级PQ复合功角：
绘制复合功角图的方法：参照发电厂到变电站输电线路向量图，以发电厂到变电站输电线路向量图为例，假想以变电站母线电压为定子杠杆，以发电厂母线电压为转子杠杆，以电压原点为复合功角图的轴心，即旋转圆心，以定子杠杆为参照物水平布置，转子杠杆与转子刚体相连，定子杠杆顶部与转子杠杆顶部通过弹簧连接，定子杠杆与转子杠杆夹角为输电线路功角，并过发电厂母线电压顶点做直线垂直于变电站母线电压，相交于垂足点。并在复合功角图绘制输电线路发电厂AVR调整PQ曲线、发电厂AVC调整PQ曲线和机网协调PQ曲线。
复合功角图综合显示了输电线路电磁回路模型：电气矢量和弹性模型。
表示输电线路电气矢量时，发电厂电压母线顶点与变电站母线电压顶点线段为输电线路电压降，发电厂电压母线顶点与到变电站母线电压垂线之垂足之间线段为输电线路电压降有功分量，变电站母线电压顶点与垂足之间线段为输电线路电压降无功分量，如果把输电线路电压降看成输电线路电流大小，则发电厂电压母线顶点与垂足之间线段和变电站母线电压顶点与垂足之间线段分别表示输电线路电流有功和无功分量的大小；如果把输电线路电压降看成输电线路视在功率的大小，则发电厂电压母线顶点与垂足之间线段和变电站母线电压顶点与垂足之间线段分别表示输电线路有功功率和无功功率的大小，垂足点在变电站母线电压顶点右侧时输电线路向变电站输送感性无功，垂足点与变电站母线电压顶点重合时输电线路无功为零，垂足点在变电站母线电压顶点左侧时输电线路向变电站输送容性无功。
表示输电线路弹性模型时，发电厂母线电压为输电线路弹性模型转子杠杆，与输电线路弹性模型转子刚体相连，变电站母线电压为输电线路弹性模型定子杠杆，与输电线路弹性模型定子刚体相连，输电线路电压降为输电线路弹性模型转子杠杆拖动定子杠杆的弹簧被拉伸长度，输电线路弹性模型转子杠杆与输电线路弹性模型定子杠杆夹角为输电线路功角。
e、建立变电站电源侧输电线路扇形向量图
1)选取变电站母线电压为参考电压，水平线布置；以变电站母线电压原点为圆心分别画圆，圆的个数与变电站内的电源侧线路的数量相同，各圆由内向外依次排开，各相邻圆的半径之差相等；
2)在所画的几个圆上，从左到右依次摆放各发电厂输电线路复合功角图或电气向量图，各发电厂输电线路模型的轴心在各自圆周之上，各电厂输电线路发电厂侧母线电压延长线均经过变电站母线电压参考电压原点。
3)各发电厂输电线路电厂侧母线电压与变电站母线电压的夹角为该输电线路功角K倍，K为输电线路功角修正系数，所有输电线路功角修正系数相同。
4)以A、B发电厂为例，A发电厂线路复合功角图或电气向量图轴心在第一个圆周之上，B发电厂线路复合功角图或电气向量图轴心在第二个圆周之上；
A发电厂线路复合功角图或电气向量图发电厂母线电压延长线经过变电站母线电压参考电压原点，B发电厂线路复合功角图或电气向量图发电厂母线电压延长线经过变电站母线电压参考电压原点；
A发电厂输电线路复合功角图母线电压与变电站母线电压夹角为A发电厂输电线路功角的K倍；B发电厂输电线路复合功角图母线电压与变电站母线电压夹角为B发电厂输电线路功角的K倍。
5)在参与线路协调控制的输电线路弹性模型中建立发电厂AVR调整PQ曲线、发电厂AVC调整PQ曲线和机网协调PQ曲线，对参与协调输电线路实施PQ报警三级管理；
参与协调运行的各输电线路均运行在各自的机网协调PQ曲线范围内。
本发明同步发电机动态储备功率的计算和控制系统，
包括步骤：
a、包括电气采集装置，监控装置，发电机负荷调节装置；
其中，电气采集装置、监控装置、发电机负荷调节装置依次相连，监控装置用于接收电气采集装置发送的电气量数据并：
b、给出发电机调节器调整范围
1)设置正常运行状态下发电机自动电压控制装置AVC、发电机自动发电控制装置AGC等缓速调节装置最大许可调节范围，为发电机正常运行的调节范围，称为发电机AVC调整PQ曲线；
发电机正常运行时，超出AVC调整PQ曲线范围报警。
2)设置异常状态下发电机自动励磁调节器AVR、电力系统稳定装置PSS、励磁抑制扰动装置、一次调频等快速调节装置最大许可调节范围，为发电机自动稳定调节装置在发电机扰动状态下的调节范围，称为发电机AVR调整PQ曲线；
发电机正常运行时，超出AVR调整PQ曲线范围报警。
3)规定发电机AVC调整PQ曲线与发电机AVR调整PQ曲线之间区域为发电机正常运行时禁止PQ点进入的区域，称为发电机禁运区域，用于发电机预留必要的事故储备功率。
设置发电机禁运区域，预留必要的事故储备，应考虑以下几点：
1)发电机正常运行时，为发电机一次调频等自动稳定调节装置留有一定的有功调节裕度，在系统电压频率波动时，保证自动稳定调节装置能够快速做出足够的调节，以弥补系统电压频率波动引起的有功欠缺量；
2)发电机正常运行时，为发电机自动励磁调节器AVR、电力系统自动稳定装置PSS等自动稳定调节装置留有一定的无功调节裕度，在系统发生扰动时，保证自动稳定调节装置能够快速做出足够的调节，以弥补系统扰动引起的无功欠缺量；
3)正常状态下，实时控制发电机PQ点禁止进入禁运区域，可以实时保障发电机留有必要的事故储备功率，防止电力系统扰动状态下快速调节装置失去调节空间而失掉稳定调节功能，或超调引起低励、过激磁限制等保护动作而跳机或二次扰动。
c、发电机和电力系统正常运行状态下，设置基于发电机AVC调整PQ曲线的发电机负荷调节限制：
1)如同步发电机PQ点在发电机AVC调整PQ曲线上方时，闭锁本发电机自动发电控制装置AGC增加有功负荷，并减小有功负荷；
2)如同步发电机PQ点在发电机AVC调整PQ曲线下方时，闭锁本发电机自动发电控制装置AGC减小有功负荷，并增加有功负荷；
3)如同步发电机PQ点在发电机AVC调整PQ曲线左侧时，闭锁本发电机自动电压控制装置AVC减小发电机励磁，并增加励磁；
4)如同步发电机PQ点在发电机AVC调整PQ曲线右侧时，闭锁本发电机自动电压控制装置AVC增加发电机励磁，并减小励磁；
d、运行中，为运行人员实时显示下列数据：
AVC有功增量储备，AVC有功减量储备，AVR有功增量储备，AVR有功减量储备，AVC总无功储备，AVC容性无功储备，AVC感性无功储备，AVC感性无功储备利用率，AVR总无功储备，AVR容性无功储备，AVR容性无功储备利用率，AVR感性无功储备，AVR感性无功储备利用率，AVC容性无功储备利用率。
本发明发电厂机网协调安全稳定运行预警预控系统，
包括步骤：a、包括电气采集装置，监控装置，发电机负荷调节装置；
其中，电气采集装置、监控装置、发电机负荷调节装置依次相连，监控装置用于接收电气采集装置发送的电气量数据并：
b、绘制机网协调PQ曲线
实时计算显示发电机机网协调PQ点，在所计算发电机机网协调PQ点基础上，给出各台发电机允许在机网协调PQ点附近运行的范围，即发电机机网协调PQ曲线，是参与协调运行的发电机PQ点运行范围。
e、在发电机PQ图中绘制发电机AVC调整曲线，发电机AVR调整曲线，机网协调曲线，并对参与协调运行的发电机组实施PQ报警三级管理；
同一电气系统的发电机之间协调运行，退出自动稳定调节装置的发电机不能参与机网协调，不参与协调的发电机PQ图中不绘制机网协调PQ曲线；
参与机网协的机组PQ点需要运行在其机网协调PQ曲线范围内，超出则报警。
在隐极同步发电机复合功角图中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线；
在隐极同步发电机电气向量模型中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线；
在凸极同步发电机复合功角图中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线；
在凸极同步发电机气向量模型中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线；
在发电厂多机协调运行预警预控界面中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线；
参与协调的发电机PQ点应在机网协调PQ曲线范围内，且监视所有协调发电机应该：
1)各协调发电机功角接近；
2)各协调发电机感性无功储备利用率接近。
f、发电机和电力系统正常运行状态下，设置基于发电机机网协调PQ曲线的发电机负荷调节限制：
1)如同步发电机PQ点在机网协调PQ曲线上方时，闭锁本发电机自动发电控制装置AGC增加有功负荷，并减小有功负荷；
2)如同步发电机PQ点在机网协调PQ曲线下方时，闭锁本发电机自动发电控制装置AGC减小有功负荷，并增加有关负荷；
3)如同步发电机PQ点在机网协调PQ曲线左侧时，闭锁本发电机自动电压控制装置AVC减小发电机励磁，并增加励磁；
4)如同步发电机PQ点在机网协调PQ曲线右侧时，闭锁本发电机自动电压控制装置AVC增加发电机励磁，并减小励磁；
机网协调三级PQ报警管理，可以指导发电厂优化厂级电网的动态事故储备功率，提高全厂自动稳定装置事故状态下的响应速度，确保发电厂实时趋向坚强电网方向协调全厂机组负荷。
本发明变电站机网协调安全稳定运行预警预控系统，
包括步骤：a、包括电气采集装置，监控装置，发电机负荷调节装置；
其中，电气采集装置、监控装置、发电机负荷调节装置依次相连，监控装置用于接收电气采集装置发送的电气量数据并：
b、绘制输电线路三级PQ图；绘制输电线路三级PQ向量图；绘制图输电线路三级PQ复合功角图；
其中输电线路三级PQ图，为综合考虑输电线路输送容量、发电厂允许出力等因素，发电厂发电机自动励磁调节器AVR、电力系统自动稳定器PSS、次同步扰动励磁抑制装置、发电机一次调频等自动稳定调节装置所允许的最大调节PQ范围，称为发电厂AVR调整PQ曲线；在发电机和电力系统正常状态下，为考虑自动稳定装置预留事故状态的调节空间而规定自动电压控制装置AVC、自动发电控制装置AGC调整范围，称为发电厂AVC调整PQ曲线；为参与机网协调的输电线路而设定的PQ调节范围，即机网协调PQ曲线。
规定发电厂AVC调整PQ曲线与发电厂AVR调整PQ曲线之间区域为输电线路正常运行时禁止PQ进入的区域，称为输电线路禁运区域，用于输电线路预留必须的事故储备容量。
输电线路正常运行时，PQ点进入禁运区域时告警。
d、建立变电站电源侧输电线路扇形向量图，在输电线路向量图中建立发电厂AVR调整PQ曲线，发电厂AVC调整PQ曲线和机网协调PQ曲线：
1)参与协调运行的各输电线路均运行在各自的机网协调PQ曲线范围内，超出机网协调PQ曲线范围则报警；
2)各个输电线路需要运行在各自的发电厂AVC调整PQ曲线范围内，超出AVC调整PQ曲线范围则报警；
3)各个输电线路需要运行在各自的发电厂AVR调整PQ曲线范围内，超出AVR调整PQ曲线范围则报警。
本发明与传统的分析发电厂及电力系统运行状态的方法相比具有以下优点：
1)本发明建立同步电机或输电线路AVC调整PQ曲线、AVR调整PQ曲线和机网协调PQ曲线三级管理模式，提出新的精确计算和控制动态储备功率的方法，并建立机网协调安全稳定运行预警预控系统。
2)多台发电机或多条输电线路协调运行时，限制协调发电机或输电线路在机网协调PQ曲线范围内运行，这样能够：
(1)实时确保厂级电力系统内的发电机电压自动调节装置AVR、电力系统稳定装置PSS、次同步扰动励磁抑制装置、一次调频等具有扰动抑制的装置实时具有充足的调节空间，即保障系统内所有自动稳定装置实时有效热备用，在扰动或振荡状态下能可靠、快速投入；
(2)避免自动稳定装置失去调节空间而失效或超调引起二次振荡；
(3)可使厂站级电力系统的事故储备容量实时最大化，在系统扰动的情况下保障所有抑制扰动稳定装置能可靠快速投入并快速弥补系统波动欠缺的有功或无功功率，使系统快速恢复稳定，避免事故扩大；
(4)在电力系统，可使每个发电厂或变电站成为优质的事故储备单元，在电力系统小扰动情况下，各厂站均能快速提供事故储备功率，并且不发生二次振荡，使小扰动快速消失在初始状态，有效减少电力系统次同步或低频振荡的事故发生机会。
附图说明
图1电力系统图；
图2电力系统电压向量图；
图3a隐极同步发电机等效电路；
图3b隐极同步发电机向量图；
图3c隐极同步发电机PQ图；
图3d隐极同步发电机复合功角；
图4a凸极同步发电机等效电路；
图4b凸极同步发电机向量图；
图4c凸极同步发电机PQ图；
图4d凸极同步发电机复合功角；
图5a发电机储备功率计算图；
图5b发电机禁止运行区域；
图5c同步发电机三级PQ图；
图6a隐极同步发电机机械模型三级PQ图；
图6b隐极同步发电机电气向量三级PQ图；
图7a凸极同步发电机机械模型三级PQ图；
图7b凸极同步发电机电气向量三级PQ图；
图8机网协调安全稳定运行预警预控界面；
图9发电机失调减磁调节；
图10发电机失调增磁调节；
图11a机网协调报警状态；
图11b机网协调正常状态；
图12a输电线路等效电路；
图12b输电线路向量图；
图12c输电线路三级PQ图；
图12d输电线路三级PQ向量模型图；
图12e输电线路三级PQ复合功角图；
图13输电线路预警预控界面；
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明监视控制发电机运行状态的方法、监视控制发电厂多台发电机运行状态的方法、监视控制多发电厂发电机运行状态的方法和本发明监视控制发电机运行状态的系统、监视控制发电厂多台发电机运行状态的系统、监视控制多发电厂发电机运行状态的系统作进一步说明。
本发明同步发电机动态储备功率的计算和控制方法，
a、采集电气量，监控装置程序处理；
还包括步骤：
b、根据发电机允许出力情况，绘制图5a所示abcdea为发电机报警PQ曲线，根据专利CN910081866.9200所述在abcdea报警PQ曲线内绘制自动调压装置调节限制ABED PQ曲线；
其中abcdea为发电机报警PQ曲线：
ab曲线为发电机低励限制曲线，bc曲线为发电机有功功率限制曲线，cd曲线为发电机定子最大电流，发电机定子最大磁通量限制过激磁限制曲线，de曲线为发电机工作励磁机或备用励磁机最大工作电压、电流，发电机转子最大励磁电压、电流，发电机最大励磁磁通量综合限制过励磁限制曲线，ea曲线为发电机零有功曲线，水平布置；
其中ABED为专利CN910081866.9200所述发电机正常运行自动调压装置调节限制ABED PQ曲线,其中BE为发电机最大有功功率限制曲线，它与发电机报警abcdea PQ曲线中的发电机有功功率限制曲线bc规定有功功率最大报警值相同或接近，都是发电机一次调频等自动稳定装置所能调节发电机有功功率的最大范围，所以此图BE曲线bc曲线重合，ED为发电机最大无功功率限制曲线，AD为最小有功功率限制曲线，AB为发电机最小无功功率限制曲线。
AB左侧为正常状态下禁止发电机PQ点进入区域，ED右侧为正常状态下禁止发电机PQ点进入区域，BE上方和AD下方正常状态禁止发电机PQ点进入。
自动调压装置调节限制ABED PQ曲线在发电机事故储备方面还没有起到很好的作用，下面就这一方面进一步修改进行说明。
为区分调节器的功能，以下对发电机自动电压控制装置AVC、手段调节电压装置等正常情况下改变发电机无功出力的所有装置，以及发电机自动发电控制装置AGC等正常情况下改变发电机有功出力的所有装置称为发电机负荷调节装置；对在扰动或振荡状态下，通过改变发电机无功或有功出力的发电机或系统自动稳定装置并起到抑制扰动作用，如发电机自动励磁调节器AVR、电力系统自动稳定装置PSS、一次调频、次同步扰动励磁抑制等自动稳定装置，通称为稳定调节装置。
绘制有功储备区间：
过点E0做ae垂线，分别交曲线BE、AD为点P1和P4,在线段P1P4上分别取点P2和点P3，线段P1P2长度为本发电机在电压频率发生变化时，能够快速提供的有功功率；线段P3P4长度为本发电机在电压频率发生变化时，能够快速减掉的有功功率.分别过点P2和点P3做等有功曲线，分别交曲线AB于点A2和点A1，交曲线ED于点A3和点A4；延长AD等有功曲线，分别交abcdea发电机报警PQ曲线于点A5和点A6：
1)线段P1P2为发电机正常运行时必须预留的一次调频增负荷储备功率；
2)线段P3P4为发电机正常运行时必须预留的一次调频减负荷储备功率；
参与一次调频的发电机，要实时保证一次调频等自动稳定调节装置有足够的调节空间，发电机PQ点E0必须在P2等有功曲线和P3等有功曲线之间运行，这样当频率波动时，能保证发电机自动稳定调节装置做出快速增减负荷的反应并且可以送出充足的储备容量。
绘制无功储备区间：
过点发电机PQ点E0做ae平行线，交ab曲线于点Q1，交AB曲线于点Q2，交ED曲线于点Q3，交cde曲调节线于点Q4；则
1)线段E0Q2长度为发电机AVC、手动调节等发电机负荷调节装置的容性无功储备容量；
2)线段E0Q3长度为发电机AVC、手动调节等发电机负荷调节装置的感性无功储备容量；
3)线段E0Q1长度为发电机AVR、PSS等稳定调节装置的容性无功储备容量；
4)线段E0Q4长度为发电机AVR、PSS等稳定调节装置的感性无功储备容量；
为保持发电机自动励磁调节器AVR等快速自动稳定调节装置实时具有足够的无功事故储备调节空间，最小无功功率限制曲线AB左侧和最大无功功率限制曲线DE右侧与发电机报警PQ曲线之间应该有足够的空间，且发电机正常运行时，PQ点E0应在AB曲线和DE曲线之间运行，这样当电压波动时，能保证发电机自动稳定调节装置做出快速增减励磁电流的反应，并且可以送出充足的无功储备容量。
综上所述，计算发电机储备功率，要给出发电机调节器调整范围，首先设置正常运行状态下发电机远方自动电压调节装置AVC、发电机自动发电控制装置AGC等缓速调节装置最大许可A1A2A3A4调节范围，封闭曲线A1A2A3A4所围成的范围为发电机负荷调节装置的调节范围，A1A2A3A4称为发电机AVC调整PQ曲线；其次设置异常状态下发电机自动励磁调节器AVR、一次调频等稳定调节装置最大许可A5bcdA6调节范围；封闭A5bcdA6曲线所围成的范围为稳定调节装置的可调节的范围，A5bcdA6称为发电机AVR调整PQ曲线；第三发电机AVC调整PQ曲线A1A2A3A4与发电机AVR调整PQ曲线A5bcdeA6之间区域为发电机正常运行时禁止PQ进入的区域，称为发电机禁运区域，用于发电机预留必要的事故储备容量，如图5b所示。
预留发电机必要的事故储备功率应考虑一下几点：
1)发电机正常运行时，为发电机一次调频等自动稳定调节装置留有一定的有功调节裕度，在系统电压频率波动时，保证自动稳定调节装置能够快速做出足够的调节，以弥补系统电压频率波动引起的有功欠缺量；
2)发电机正常运行时，为发电机自动励磁调节器AVR、电力系统自动稳定装置PSS等自动稳定调节装置留有一定的无功调节裕度，在系统发生扰动时，保证自动稳定调节装置能够快速做出足够的调节，以弥补系统扰动引起的无功欠缺量；
3)正常状态下，实时控制发电机PQ点禁止进入禁运区域，可以实时保障发电机留有充足的事故储备功率，防止电力系统扰动状态下快速调节装置失去调节空间而失掉稳定调节功能，或超调引起低励、过激磁限制等保护动作而跳机或二次扰动。
有功储备计算方法：
AVC有功增量储备：发电机PQ点E0到AVC调整A1A2A3A4范围上方A2A3曲线的垂直距离E0P2长度为AVC有功增量储备量。
AVC有功减量储备：发电机PQ点E0到AVC调整A1A2A3A4范围下方A1A4曲线的垂直距离E0P3长度为AVC有功减量储备量。
AVR有功增量储备：发电机PQ点E0到发电机AVR调整A5bcdA6范围上方曲线的垂直距离E0P1长度为AVR有功增量储备量。
AVR有功减量储备：发电机PQ点E0到发电机AVR调整A5bcdA6范围下方曲线的垂直距离E0P4长度为AVR有功减量储备量。
无功储备计算方法：
AVC总无功储备：过发电机PQ点E0水平线与发电机AVC调整A1A2A3A4曲线左侧、右侧两交点之间Q2Q3的水平距离长度为AVC总无功储备。
AVC容性无功储备：发电机PQ点E0到发电机AVC调整A1A2A3A4曲线左侧A1A2的水平距离E0Q2长度为AVC容性储备量。AVC容性无功储备与AVC总无功储备比值为AVC容性无功储备利用率。
AVC感性无功储备：发电机PQ点E0到发电机AVC调整A1A2A3A4曲线右侧A3A4的水平距离E0Q3长度为AVC感性储备量。AVC感性无功储备与AVC总无功储备比值为AVC感性无功储备利用率。
AVR总无功储备:发电机PQ点E0到发电机AVR调整A5bcdA6曲线左侧、右侧两交点之间Q1Q4的水平距离长度为AVR总无功储备。
AVR容性无功储备：发电机PQ点E0到发电机AVR调整A5bcdA6曲线左侧A5b曲线的水平距离E0Q1长度为AVR容性储备量。AVR容性无功储备E0Q1功率与AVR总无功储备比值为AVR容性无功储备利用率。
AVR感性无功储备：发电机PQ点E0到发电机AVR调整A5bcdA6曲线右侧cdA6曲线的水平距离E0Q4长度为AVR感性储备量。AVR感性无功储备E0Q4功率与AVR总无功储备比值为AVR感性无功储备利用率。
本发明发电厂机网协调动态储备功率的计算和控制方法，
a、采集电气量，监控装置程序处理；
还包括步骤：
b、计算发电机机网协调PQ点
参与协调发电机机网协调PQ点的一般计算原则：
根据所有参与机网协调电机的总有功和总无功，以及各个发电机有功储备、无功储备等已知条件，按感性无功储备利用率相等的原则计算各个电机机网协调PQ点；当所有参与协调运行的各台发电机均运行在各自的机网协调PQ点时：
1)各协调发电机功角接近；
2)各协调发电机感性无功储备利用率接近；
还包括下列步骤：
c、绘制机网协调PQ曲线
在所计算发电机机网协调PQ点基础上，给出各台发电机允许在机网协调PQ点附近运行的范围，即如图5C所示发电机机网协调y1y2y3y4PQ曲线，为参与协调运行的发电机PQ点运行范围。
e、在5C所示发电机PQ图中绘制发电机AVC调整A1A2A3A4曲线，发电机AVR调整A5bcdA6曲线，机网协调y1y2y3y4曲线，称为发电机三级PQ图，并对参与协调运行的发电机组实施PQ报警三级管理；
退出自动稳定调节装置的发电机不能参与机网协调，不参与协调的发电机PQ图中不绘制机网协调PQ曲线；
参与机网协的机组PQ点需要运行在其机网协调PQ曲线范围内，超出则报警。
在隐极同步发电机复合功角图中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线，如图6a所示；
在隐极同步发电机电气向量模型中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线，如图6b所示；
在凸极同步发电机复合功角图中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线，如图7a所示；
在凸极同步发电机气向量模型中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线，如图7b所示；
在发电厂多机协调运行预警预控界面中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线，如图8所示A发电厂机协调运行预警预控界面。
综上所述，发电厂多台发电机协调运行时，可以通过发电机AVC调整A1A2A3A4PQ曲线，发电机AVR调整A5bcdA6PQ曲线，机网协调y1y2y3y4PQ曲线，对参与协调运行的发电机组实施PQ报警三级管理，实现机组及发电厂的储备功率控制：
其中同步发电机AVR调整A5bcdA6PQ曲线可以理解为考虑发电机运行最大出力、发电机进相时端部发热和功角限制、发电机最低稳定负荷等因素，发电机自动励磁调节器AVR、电力系统自动稳定器PSS、次同步扰动励磁抑制装置、发电机一次调频装置等自动稳定调节装置的所允许的最大调节PQ范围；发电机AVC调整A1A2A3A4PQ曲线为发电机和电力系统正常状态下，为考虑发电机自动稳定装置预留事故状态的调节空间而规定发电机自动电压控制装置AVC、自动发电控制装置AGC或手动调节器所允许调节的PQ范围；机网协调y1y2y3y4PQ曲线为参与机网协调的发电机自动电压控制装置AVC、自动发电控制装置AGC或手动调节器所允许调节的PQ范围。
机网协调三级PQ报警管理，可以指导发电厂优化厂级电网的动态事故储备功率，提高全厂自动稳定装置事故状态下的响应速度，确保发电厂实时趋向坚强电网方向协调全厂机组负荷。
本发明输电线路动态储备功率的计算和控制方法，
包括步骤：a、采集电气量，监控装置程序处理；
b、如图1所示为电力系统图，图2所示电力系统电压向量图；图12a为A电厂到变电站输电线路的等效电路；图12b为A电厂到变电站输电线路向量图；做图12c为A电厂到变电站输电线路三级PQ图；做图12d为A电厂到变电站输电线路三级PQ向量模型图；做图12e为A电厂到变电站输电线路三级PQ复合功角图；
c、类似发电机三级PQ图画法，其中12c为A发电厂到变电站输电线路三级PQ图，bcd曲线围成的封闭范围，为综合考虑输电线路输送容量、发电厂允许出力等因素，发电厂发电机自动励磁调节器AVR、电力系统自动稳定器PSS、次同步扰动励磁抑制装置、发电机一次调频装置等自动稳定调节装置的所允许的最大调节PQ范围，称为发电厂AVR调整PQ曲线；A1A2A3A4曲线所围成的封闭范围，为发电机和电力系统正常状态下，为考虑A发电厂发电机自动稳定装置预留事故状态的调节空间而规定自动电压控制装置AVC、自动发电控制装置AGC调整范围，称为发电厂AVC调整PQ曲线；y1y2y3y4曲线所围成的封闭范围为机网协调PQ曲线，为参与机网协调的输电线路而设定的PQ调节范围，即机网协调PQ曲线。
如图12c所示，输电线路有功储备计算方法：
AVC有功增量储备：输电线路PQ点到发电厂AVC调整范围上方A2A3曲线的垂直距离长度为AVC有功增量储备量。
AVC有功减量储备：输电线路PQ点到发电厂AVC调整范围下方A1A4曲线的垂直距离长度为AVC有功减量储备量。
AVR有功增量储备：输电线路PQ点到发电厂AVR调整范围上方bcd曲线的垂直距离长度为AVR有功增量储备量。
AVR有功减量储备：输电线路PQ点到发电厂AVR调整范围下方bd曲线的垂直距离长度为AVR有功减量储备量。
如图12c所示，输电线路无功储备计算方法：
AVC总无功储备：过输电线路PQ点水平线与发电厂AVC调整曲线A1A2A3A4左侧、右侧两交点之间的水平距离长度为AVC总无功储备。
AVC容性无功储备：输电线路PQ点到发电厂AVC调整曲线A1A2A3A4左侧的水平距离长度为AVC容性储备量。AVC容性无功储备与AVC总无功储备比值为AVC容性无功储备利用率。
AVC感性无功储备：输电线路PQ点到发电厂AVC调整曲线A1A2A3A4右侧的水平距离长度为AVC感性储备量。AVC感性无功储备与AVC总无功储备比值为AVC感性无功储备利用率。
AVR总无功储备:输电线路PQ点到发电厂AVR调整曲线bcd左侧、右侧两交点之间的水平距离长度为AVR总无功储备。
AVR容性无功储备：输电线路PQ点到发电厂AVR调整曲线bcd左侧曲线的水平距离长度为AVR容性储备量。AVR容性无功储备功率与AVR总无功储备比值为AVR容性无功储备利用率。
AVR感性无功储备：输电线路PQ点到发电厂AVR调整曲线右侧bcd曲线的水平距离长度为AVR感性储备量。AVR感性无功储备功率与AVR总无功储备比值为AVR感性无功储备利用率。
d、其中图12e为A电厂到变电站输电线路三级PQ复合功角图：
参照图12b A电厂到变电站输电线路向量图，绘制复合功角图的方法：以A电厂到变电站输电线路向量图为例，假想以变电站母线电压OUX为定子杠杆，以A发电厂母线电压OUXA为转子杠杆，以电压原点O为复合功角图的轴心，即旋转圆心，以定子杠杆为参照物水平布置，转子杠杆与转子刚体相连，定子杠杆顶部UX与转子杠杆顶部UXA通过弹簧连接，定子杠杆OUX与转子杠杆OUXA夹角为线路功角δA，并过发电厂母线电压顶点UXA做UXAM直线垂直于变电站母线电压OUX，相交于垂足点M。并在复合功角图绘制输电线路发电厂AVR调整PQ曲线、发电厂AVC调整PQ曲线和机网协调PQ曲线。
复合功角图综合显示了输电线路电磁回路模型：电气矢量和弹性模型。
表示发电机电气矢量时，OUXA为A发电厂母线电压，OUX为变电站母线电压，发电厂电压母线顶点与变电站母线电压顶点线段UXUXA为输电线路电压降，发电厂电压母线顶点与垂足之间线段UXAM为输电线路电压降UXUXA有功分量，变电站母线电压顶点与垂足之间线段UXM为输电线路电压降UXUXA无功分量，δA为输电线路功角；如果把输电线路电压降UXUXA看成输电线路电流大小，则发电厂电压母线顶点与垂足之间线段UXAM和变电站母线电压顶点与垂足之间线段UXM分别表示输电线路电流有功和无功分量的大小；如果把输电线路电压降UXUXA看成输电线路视在功率的大小，则发电厂电压母线顶点与垂足之间线段UXAM和变电站母线电压顶点与垂足之间线段UXM分别表示输电线路有功功率和无功功率的大小，垂足点M在变电站母线电压顶点UX右侧时输电线路向变电站输送感性无功，垂足点M与变电站母线电压顶点UX重合时输电线路无功为零，垂足点M在变电站母线电压顶点UX左侧时输电线路向变电站输送容性无功。
表示输电线路弹性模型时，发电厂母线电压OUXA为输电线路弹性模型转子杠杆，与输电线路弹性模型转子刚体相连，变电站母线电压OUX为输电线路弹性模型定子杠杆，与输电线路弹性模型定子刚体相连，输电线路电压降UXUXA为输电线路弹性模型转子杠杆拖动定子杠杆的弹簧被拉伸长度，输电线路弹性模型转子杠杆OUXA与输电线路弹性模型定子杠杆OUX夹角为输电线路功角δA。
e、如图13所示，建立变电站电源侧输电线路扇形向量图
1)选取变电站母线电压OUX为参考电压，水平线布置；以变电站母线电压OUX原点O为圆心画圆，圆的个数与变电站内的电源侧线路的数量相同，各圆由内向外依次排开，各相邻圆的半径之差相等；
2)在所画的几个圆上，从左到右依次摆放各电厂输电线路复合功角图或电气向量图，各电厂输电线路模型的轴心在各自圆周之上，各电厂输电线路发电厂侧母线电压延长线均经过变电站母线电压OUX参考电压原点O。
4)各发电厂输电线路电厂侧母线电压与变电站母线电压OUX的夹角为该输电线路功角K倍，K为输电线路功角修正系数，所有输电线路功角修正系数相同。
5)以A、B电厂为例，A发电厂线路复合功角图或电气向量图轴系O1在第一个圆周之上，B发电厂线路复合功角图或电气向量图轴系O2在第二个圆周之上；
A发电厂线路复合功角图或电气向量图发电厂母线电压O1UXA延长线经过变电站母线电压OUX参考电压原点O，B发电厂线路复合功角图或电气向量图发电厂母线电压O2UXB延长线经过变电站母线电压OUX参考电压原点O；
A发电厂输电线路复合功角图母线电压O1UXA与变电站母线电压OUX夹角为A发电厂输电线路功角δA的K倍，即KδA；B发电厂输电线路复合功角图母线电压O2UXB与变电站母线电压OUX夹角为B发电厂输电线路功角δB的K倍，即KδB。
6)在参与线路协调控制的输电线路弹性模型中建立报警PQ曲线、正常运行范围PQ曲线和机网协调PQ曲线，对参与协调输电线路实施PQ报警三级管理；
参与协调运行的各输电线路均运行在各自的机网协调P-Q曲线范围内。
上述某输电线路在运行中如果超越了其输电线路报警PQ曲线、正常运行范围PQ曲线以及机网协调PQ曲线三者任一曲线范围则报警，提醒值班员需要调整输电线路PQ点进入规定的PQ曲线内，或对引起超调的问题设备进行状态检修；
本发明同步发电机动态储备功率的计算和控制系统，
包括步骤：
a、包括电气采集装置，监控装置，发电机负荷调节装置；，
其中，电气采集装置、监控装置、发电机负荷调节装置依次相连，监控装置用于接收电气采集装置发送的电气量数据并：
b、给出发电机调节器调整范围
1)设置正常运行状态下发电机自动电压控制装置AVC、发电机自动发电控制装置AGC等缓速调节装置最大许可A1A2A3A4调节范围，封闭曲线A1A2A3A4所围成的范围为发电机负荷调节装置的调节范围，A1A2A3A4称为发电机AVC调整PQ曲线；
发电机正常运行中超出AVC调整PQ曲线范围报警。
2)设置异常状态下发电机自动励磁调节器AVR、一次调频等稳定调节装置最大许可A5bcdA6调节范围；封闭A5bcdA6曲线所围成的范围为稳定调节装置的可调节的范围，A5bcdA6称为发电机AVR调整PQ曲线；
发电机正常运行中超出AVR调整PQ曲线范围报警。
3)规定发电机AVC调整PQ曲线A1A2A3A4与发电机AVR调整PQ曲线A5bcdeA6之间区域为发电机正常运行时禁止PQ进入的区域，称为发电机禁运区域，用于发电机预留必要的事故储备功率，如图5b所示。
设置发电机禁运区域，预留必要的事故储备，应考虑以下几点：
1)发电机正常运行时，为发电机一次调频等自动稳定调节装置留有一定的有功调节裕度，在系统电压频率波动时，保证自动稳定调节装置能够快速做出足够的调节，以弥补系统电压频率波动引起的有功欠缺量；
2)发电机正常运行时，为发电机自动励磁调节器AVR、电力系统自动稳定装置PSS等自动稳定调节装置留有一定的无功调节裕度，在系统发生扰动时，保证自动稳定调节装置能够快速做出足够的调节，以弥补系统扰动引起的无功欠缺量；
3)正常状态下，实时控制发电机PQ点禁止进入禁运区域，可以实时保障发电机留有必要的事故储备功率，防止电力系统扰动状态下快速调节装置失去调节空间而失掉稳定调节功能，或超调引起低励、过激磁限制等保护动作而跳机或二次扰动。
c、发电机和电力系统正常运行状态下，设置基于发电机AVC调整PQ曲线A1A2A3A4的发电机负荷调节限制：
1)如同步发电机PQ点E0在发电机AVC调整PQ曲线A1A2A3A4上方时，闭锁本发电机自动发电控制装置AGC增加有功负荷，并减小有功负荷；
2)如同步发电机PQ点E0在发电机AVC调整PQ曲线A1A2A3A4下方时，闭锁本发电机自动发电控制装置AGC减小有功负荷，并增加有功负荷；
3)如同步发电机PQ点E0在发电机AVC调整PQ曲线A1A2A3A4左侧时，闭锁本发电机自动电压控制装置AVC减小发电机励磁，并增加励磁；
4)如同步发电机PQ点E0在发电机AVC调整PQ曲线A1A2A3A4右侧时，闭锁本发电机自动电压控制装置AVC增加发电机励磁，并减小励磁。
d、运行中，为运行人员实时显示下列数据：
AVC有功增量储备，AVC有功减量储备，AVR有功增量储备，AVR有功减量储备，AVC总无功储备，AVC容性无功储备，AVC感性无功储备，AVC感性无功储备利用率，AVR总无功储备，AVR容性无功储备，AVR容性无功储备利用率，AVR感性无功储备，AVR感性无功储备利用率，AVC容性无功储备利用率。
本发明发电厂机网协调安全稳定运行预警预控系统
包括步骤：a、包括电气采集装置，监控装置，发电机负荷调节装置；
其中，电气采集装置、监控装置、发电机负荷调节装置依次相连，监控装置用于接收电气采集装置发送的电气量数据并：
b、绘制机网协调PQ曲线
实时计算显示发电机机网协调PQ点，在所计算发电机机网协调PQ点基础上，给出各台发电机允许在机网协调PQ点附近运行的范围，即如图5C所示发电机机网协调y1y2y3y4PQ曲线，为参与协调运行的发电机PQ点运行范围。
e、在5C所示发电机PQ图中绘制发电机AVC调整A1A2A3A4曲线，发电机AVR调整A5bcdA6曲线，机网协调y1y2y3y4曲线，并对参与协调运行的发电机组实施PQ报警三级管理；
同一电气系统的发电机协调运行，退出自动稳定调节装置的发电机不能参与机网协调，不参与协调的发电机PQ图中不绘制机网协调PQ曲线；
参与机网协的机组PQ点需要运行在其机网协调PQ曲线范围内，超出则报警。
在隐极同步发电机复合功角图中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线，如图6a所示；
在隐极同步发电机电气向量模型中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线，如图6b所示；
在凸极同步发电机复合功角图中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线，如图7a所示；
在凸极同步发电机气向量模型中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线，如图7b所示；
在发电厂多机协调运行预警预控界面中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线，如图8所示A发电厂机协调运行预警预控界面。
综上所述，发电厂多台发电机协调运行时，可以通过发电机AVC调整A1A2A3A4PQ曲线，发电机AVR调整A5bcdA6PQ曲线，机网协调y1y2y3y4PQ曲线，对参与协调运行的发电机组实施PQ报警三级管理，实现机组及发电厂的储备功率控制：
参与协调的发电机PQ点应在机网协调y1y2y3y4PQ曲线范围内，且监视所有协调发电机应该：
1)各协调发电机功角接近；
2)各协调发电机感性无功储备利用率接近。
f、发电机和电力系统正常运行状态下，设置基于发电机机网协调PQ曲线y1y2y3y4的发电机负荷调节限制：
1)如同步发电机PQ点E0在机网协调PQ曲线y1y2y3y4上方时，闭锁本发电机自动发电控制装置AGC增加有功负荷，并减小有功负荷；
2)如同步发电机PQ点E0在机网协调PQ曲线y1y2y3y4下方时，闭锁本发电机自动发电控制装置AGC减小有功负荷，并增加有关负荷；
3)如同步发电机PQ点E0在机网协调PQ曲线y1y2y3y4左侧时，闭锁本发电机自动电压控制装置AVC减小发电机励磁，并增加励磁；
4)如同步发电机PQ点E0在机网协调PQ曲线y1y2y3y4右侧时，闭锁本发电机自动电压控制装置AVC增加发电机励磁，并减小励磁。
机网协调三级PQ报警管理，可以指导发电厂优化厂级电网的动态事故储备功率，提高全厂自动稳定装置事故状态下的响应速度，确保发电厂实时趋向坚强电网方向协调全厂机组负荷。
本发明变电站机网协调安全稳定运行预警预控系统，
包括步骤：a、包括电气采集装置，监控装置，发电机负荷调节装置；
其中，电气采集装置、监控装置、发电机负荷调节装置依次相连，监控装置用于接收电气采集装置发送的电气量数据并：
b、绘制图12c A发电厂到变电站输电线路三级PQ图；绘制图12d A发电厂到变电站输电线路三级PQ向量模型图；绘制图12e A发电厂到变电站输电线路三级PQ复合功角图；
其中12c A发电厂到变电站输电线路三级PQ图，bcd曲线围成的封闭范围，为综合考虑输电线路输送容量、发电厂允许出力等因素，发电厂发电机自动励磁调节器AVR、电力系统自动稳定器PSS、次同步扰动励磁抑制装置、发电机一次调频装置等自动稳定调节装置的所允许的最大调节PQ范围，称为发电厂AVR调整PQ曲线；A1A2A3A4曲线所围成的封闭范围，为发电机和电力系统正常状态下，为考虑A发电厂发电机自动稳定装置预留事故状态的调节空间而规定自动电压控制装置AVC、自动发电控制装置AGC调整范围，称为发电厂AVC调整PQ曲线；y1y2y3y4曲线所围成的封闭范围为机网协调PQ曲线，为参与机网协调的发电厂允许调节的PQ范围，即机网协调PQ曲线。
规定发电厂AVC调整PQ曲线A1A2A3A4与发电厂AVR调整PQ曲线bcd之间区域为输电线路正常运行时禁止PQ进入的区域，称为输电线路禁运区域，用于输电线路预留必须的事故储备容量，如图12c所示。
输电线路正常运行时，PQ点进入禁运区域时告警。
d、建立变电站电源侧输电线路扇形向量图，在输电线路扇形向量图中建立发电厂AVR调整PQ曲线，发电厂AVC调整PQ曲线和机网协调PQ曲线，如图13所示.
1)参与协调运行的各输电线路均运行在各自的机网协调PQ曲线范围内，超出机网协调PQ曲线范围则报警；
2)各个输电线路需要运行在各自的发电厂AVC调整PQ曲线范围内，超出AVC调整PQ曲线范围则报警；
3)各个输电线路需要运行在各自的发电厂AVR调整PQ曲线范围内，超出AVR调整PQ曲线范围则报警。
下面举例说明发电机预警预控协调运行的意义及机网协调常出现的不稳定问题及实时预警预控的必要性。
a、发电机不合理调节状态
如图9、10所示，某发电厂机组在同一电气系统运行，#1、#2机组运行在低励限制禁区边界，#4、#5机组运行在过励限制禁区边界，单台机组调节状态均在许可范围，讨论以下两种状况：
1)系统电压UX突然升高
如图9所示，当系统电压UX突然升高，且系统缺少大量容性无功时，如果所有机组自动稳定调节装置正常工作，则#1、#2、#3、#4、#5发电机机组同时均匀调节减励磁，各机组PQ点E01、E02、E03、E04、E05将按所标轨迹运行，#1、#2机组将调至低励限制区，#3、#4、#5机组在正常范围，可能出现下列状况：
(1)#1、#2机组低励限制闭锁减磁，使自动稳定调节装置不能继续减磁，不能发挥减振和向系统补充欠缺功率的作用，只剩#3、#5机组继续调节，不能保证系统自动装置的快速性和可靠性；
(2)#1机组或#2机组低励限制动作增磁或闭锁减磁，自动稳定调节信号和低励限制调节信号往复作用增减励磁而引起#1机组或#2机组振荡；
(3)#1机组或#2机组低励限制动作闭锁减磁，#1机组或#2机组自动稳定调节装置失效；
(4)#1机组或#2机组低励限制器不起作用，发电机将达到静态稳定极限，发生稳定破坏事故，可能引起失磁保护误动。
(5)该发电厂机组之间储备功率分配不均，使电厂整体事故储备功率下降，自动稳定装置整体调节速度减慢，系统稳定性差；且某些自动稳定装置可能引起系统扰动或保护误动，起到相反的作用。
2)系统电压UX突然降低
如图10所示，当系统电压UX突然降低，且系统缺少大量感性无功时，如果所有机组自动稳定调节装置正常工作，则#1、#2、#3、#4、#5机组同时均匀调节增励磁，各机组励磁电势顶点E01、E02、E03、E04、E05将按所标轨迹运行，#4、#5机组将调至过励限制区，#1、#2、#3机组在正常范围，可能出现下列状况：
(1)#4机组或#5机组过励限制动作，自动稳定调节装置不能增磁，或者自动稳定调节信号与过励限制调节信号往复作用增减励磁而引起发电机振荡，不能发挥减振和向系统补充欠缺功率的作用；
(2)#4机组或#5机组过激磁限制动作，自动稳定调节装置不能增磁，或者自动稳定调节信号与过激磁限制调节信号往复作用增减励磁而引起发电机振荡，不能发挥减振和向系统补充欠缺功率的作用；
(3)#4机组或#5机组过激磁保护误动作。
(4)该发电厂机组之间储备功率分配不均，使电厂整体事故储备功率下降，自动稳定装置整体调节速度减慢，系统稳定性差；且某些自动稳定装置可能引起系统扰动或保护误动，起到相反的作用。
b、机网协调稳定运行实时预警预控措施，
为保证合理分配各机组储备功率，采取以下办法：
根据所有参与机网协调发电机的总有功和总无功功率状况，建立各个发电机AVC调整PQ曲线、AVR调整PQ曲线和机网协调PQ曲线，并实时保证各个发电机运行在其机网协调PQ曲线范围之内：
1)如图11a所示，#1、#2、#4、#5机组PQ点均在机网协调PQ曲线范围之外，发电厂电网处于不稳定状态，各机组处于报警状态，此时应调整各发电机负荷至机网协调PQ曲线范围之内；
2)当发电厂并入有次同步、低频扰动等高风险电网并装有扰动抑制装置时，机网协调PQ曲线范围越小越好，并且各机组实时运行在规定范围；
3)当发电厂与无穷大系统并网时，频率和电压波动范围较小，可放大机网协调PQ曲线范围；
4)当发电厂并入孤立电网运行时，机网协调PQ曲线范围越小越好，并且各机组实时运行在规定范围；
5)图11b为发电厂机网协调正确运行方式，各机组运行在机网协调PQ曲线范围内，这种运行方式抵御系统扰动能力最强。
基于如下发电机机网协调PQ曲线的负荷调节限制，可以保证各机组实时运行在机网协调PQ曲线范围：
(1)如同步发电机PQ点在机网协调PQ曲线上方时，闭锁本发电机自动发电控制装置AGC增加有功负荷，并减小有功负荷；
(2)如同步发电机PQ点在机网协调PQ曲线下方时，闭锁本发电机自动发电控制装置AGC减小有功负荷，并增加有关负荷；
(3)如同步发电机PQ点在机网协调PQ曲线左侧时，闭锁本发电机自动电压控制装置AVC减小发电机励磁，并增加励磁；
(4)如同步发电机PQ点在机网协调PQ曲线右侧时，闭锁本发电机自动电压控制装置AVC增加发电机励磁，并减小励磁。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的技术方案范围内。

Claims (20)

1.一种同步发电机动态储备功率的计算和控制方法，包括步骤：
a、采集电气量；
其特征在于，还包括步骤：
b、给出发电机调节器调整范围:
1)设置正常运行状态下发电机自动电压控制装置AVC、发电机自动发电控制装置AGC等缓速调节装置最大许可调节范围，为发电机正常运行的调节范围，称为发电机AVC调整PQ曲线；
2)设置异常状态下发电机自动励磁调节器AVR、电力系统稳定装置PSS、励磁抑制扰动装置、一次调频等快速调节装置最大许可调节范围，为发电机自动稳定调节装置在发电机扰动状态下的调节范围，称为发电机AVR调整PQ曲线；
3)发电机AVC调整PQ曲线与发电机AVR调整PQ曲线之间区域为发电机正常运行时禁止PQ点进入的区域，称为发电机禁运区域，用于发电机预留必须的事故储备容量。
c、无功储备计算方法：
AVC总无功储备：过发电机PQ点水平线与发电机AVC调整PQ曲线左侧、右侧两交点之间的水平距离长度为AVC总无功储备。
AVC容性无功储备：发电机PQ点到发电机AVC调整PQ曲线左侧的水平距离长度为AVC容性储备量。AVC容性无功储备与AVC总无功储备比值为AVC容性无功储备利用率。
AVC感性无功储备：发电机PQ点到发电机AVC调整PQ曲线右侧的水平距离长度为AVC感性储备量。AVC感性无功储备与AVC总无功储备比值为AVC感性无功储备利用率。
AVR总无功储备：过发电机PQ点水平线与发电机AVR调整PQ曲线左侧、右侧两交点之间的水平距离长度为AVR总无功储备。
AVR容性无功储备：发电机PQ点到发电机AVR调整PQ曲线左侧曲线的水平距离长度为AVR容性储备量。AVR容性无功储备与AVR总无功储备比值为AVR容性无功储备利用率。
AVR感性无功储备：发电机PQ点到发电机AVR调整PQ曲线右侧曲线的水平距离长度为AVR感性储备量。AVR感性无功储备与AVR总无功储备比值为AVR感性无功储备利用率。
d、有功储备计算方法：
AVC有功储备：
有功增量储备：发电机PQ点到AVC调整PQ曲线上方的垂直距离长度为AVC有功增量储备量。
有功减量储备：发电机PQ点到AVC调整PQ曲线下方的垂直距离长度为AVC有功减量储备量。
AVR有功储备：
有功增量储备：发电机PQ点到发电机AVR调整PQ曲线上方的垂直距离长度为AVR有功增量储备量。
有功减量储备：发电机PQ点到发电机AVR调整PQ曲线下方的垂直距离长度为AVR有功减量储备量。
2.根据权利要求1所述的一种同步发电机动态储备功率的计算和控制方法，其特征在于：发电机AVC调整PQ曲线用于规定发电机自动电压控制装置AVC、发电机自动发电控制装置AGC等缓速调节装置的正常运行调节范围。
3.根据权利要求1所述的一种同步发电机动态储备功率的计算和控制方法，其特征在于：发电机AVR调整PQ曲线用于规定发电机自动励磁调节器AVR、电力系统稳定装置PSS、励磁抑制扰动装置、一次调频等快速调节装置，在发电机扰动状态下的调节范围。
4.根据权利要求1所述的一种同步发电机动态储备功率的计算和控制方法，其特征在于：发电机无功储备可分为容性储备和感性储备两类。
5.根据权利要求1所述的一种同步发电机动态储备功率的计算和控制方法，其特征在于：发电机有功储备可分为有功增量储备和有功减量储备两类。
6.一种发电厂机网协调动态储备功率的计算和控制方法，包括步骤：a、采集电气量；其特征在于，还包括步骤：
b、计算发电机机网协调PQ点
参与协调发电机机网协调PQ点的一般计算原则：
根据所有参与机网协调电机的总有功和总无功功率，以及各个发电机AVR调整PQ曲线PQ范围、AVC调整PQ曲线PQ范围等已知条件，按均匀储备的原则计算各个发电机机网协调PQ点；当所有参与协调运行的各台发电机均运行在各自的机网协调PQ点时：
1)各协调发电机功角接近；
2)各协调发电机感性无功储备利用率接近；
还包括下列步骤：
c、绘制机网协调PQ曲线
在所计算发电机机网协调PQ点基础上，给出各台发电机允许在机网协调PQ点附近运行的范围，即机网协调PQ曲线范围，为参与协调运行的发电机PQ点运行范围。
d、在发电机PQ图中绘制发电机AVC调整曲线，发电机AVR调整曲线，机网协调曲线，并对参与协调运行的发电机组实施PQ报警三级管理；
同一电气系统的发电机协调运行，退出自动稳定调节装置的发电机不能参与机网协调，不参与协调的发电机PQ图中不绘制机网协调PQ曲线；
参与机网协的机组PQ点需要运行在其机网协调PQ曲线范围内，超出则报警。
在隐极同步发电机复合功角图中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线；
在隐极同步发电机电气向量模型中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线；
在凸极同步发电机复合功角图中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线；
在凸极同步发电机电气向量模型中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线；
在发电厂多机协调运行预警预控界面中建立发电机AVC调整PQ 曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线。
发电厂多台发电机协调运行时，可以通过发电机AVC调整PQ曲线，发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线，对参与协调运行的发电机组实施PQ报警三级管理，实现机组及发电厂的储备功率控制：
其中同步发电机AVR调整PQ曲线可以理解为考虑发电机运行最大出力、发电机进相时端部发热和功角限制、发电机最低稳定负荷等因素，发电机自动励磁调节器AVR、电力系统自动稳定器PSS、次同步扰动励磁抑制装置、发电机一次调频装置等自动稳定调节装置的在系统扰动的情况下所允许的最大调节PQ范围；发电机AVC调整PQ曲线为发电机和电力系统正常状态下，为考虑发电机自动稳定装置预留事故状态的调节空间而规定发电机自动电压控制装置AVC、自动发电控制装置AGC或手动调节器所允许调节的PQ范围；机网协调PQ曲线为参与机网协调的发电机自动电压控制装置AVC、自动发电控制装置AGC或手动调节器所允许调节的PQ范围。
7.根据权利要求6所述的一种发电厂机网协调动态储备功率的计算和控制方法，其特征在于：机网协调PQ曲线是参与机网协调运行的发电机PQ点应该运行的范围，用于多台发电机的协调控制。
8.根据权利要求6所述的一种发电厂机网协调动态储备功率的计算和控制方法，其特征在于：发电厂多台发电机协调运行时，可以通过发电机AVC调整PQ曲线，发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线，对参与协调运行的发电机组实施PQ报警三级管理，实现发电厂的储备功率优化控制。
9.根据权利要求6所述的一种发电厂机网协调动态储备功率的计算和控制方法，其特征在于：发电机AVC调整PQ曲线，发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线可以在隐极同步发电机复合功角图、电气向量模型，凸极同步发电机复合功角图、电气向量模型，发电厂多机协调运行预警预控等界面中使用。
10.一种输电线路动态储备功率的计算和控制方法，包括步骤：a、采集电气量；其特征还在于包括步骤：
b、根据已知的电力系统图，电力系统电压向量图，以及发电厂到变电站输电线路的等效电路、向量图，绘制发电厂到变电站输电线路三级PQ图，绘制输电线路三级PQ向量图，绘制输电线路三级PQ复合功角图；
c、类似发电机三级PQ图画法，其中发电厂到变电站输电线路三级PQ图，包括综合考虑输电线路承载能力、发电厂允许出力等因素，发电厂发电机自动励磁调节器AVR、电力系统自动稳定器PSS、次同步扰动励磁抑制装置、发电机一次调频装置等自动稳定调节装置在系统扰动的情况下所允许的最大调节PQ范围，称为发电厂AVR调整PQ曲线；在发电机和电力系统正常状态下，为考虑发电厂发电机自动稳定装置预留事故状态的调节空间而规定发电厂自动电压控制装置AVC和自动发电控制装置AGC调整范围，称为发电厂AVC调整PQ曲线；为参与机网协调的输电线路而设定的PQ调节范围，即机网协调PQ曲线。
输电线路有功储备计算方法：
AVC有功增量储备：输电线路PQ点到发电厂AVC调整范围上方曲线的垂直距离长度为AVC有功增量储备量。
AVC有功减量储备：输电线路PQ点到发电厂AVC调整范围下方曲线的垂直距离长度为AVC有功减量储备量。
AVR有功增量储备：输电线路PQ点到发电厂AVR调整范围上方曲线的垂直距离长度为AVR有功增量储备量。
AVR有功减量储备：输电线路PQ点到发电厂AVR调整范围下方曲线的垂直距离长度为AVR有功减量储备量。
输电线路无功储备计算方法：
AVC总无功储备：过输电线路PQ点水平线与发电厂AVC调整曲线左侧、右侧两交点之间的水平距离长度为AVC总无功储备。
AVC容性无功储备：输电线路PQ点到发电厂AVC调整曲线左侧的水平距离长度为AVC容性储备量。AVC容性无功储备与AVC总无功储备比值为AVC容性无功储备利用率。
AVC感性无功储备：输电线路PQ点到发电厂AVC调整曲线右侧的水平距离长度为AVC感性储备量。AVC感性无功储备与AVC总无功储备比值为AVC感性无功储备利用率。
AVR总无功储备:输电线路PQ点到发电厂AVR调整曲线左侧、右侧两交点之间的水平距离长度为AVR总无功储备。
AVR容性无功储备：输电线路PQ点到发电厂AVR调整曲线左侧曲线的水平距离长度为AVR容性储备量。AVR容性无功储备功率与AVR总无功储备比值为AVR容性无功储备利用率。
AVR感性无功储备：输电线路PQ点到发电厂AVR调整曲线右侧曲线的水平距离长度为AVR感性储备量。AVR感性无功储备功率与AVR总无功储备比值为AVR感性无功储备利用率。
d、其中发电厂到变电站输电线路三级PQ复合功角：
绘制复合功角图的方法：参照发电厂到变电站输电线路向量图，以发电厂到变电站输电线路向量图为例，假想以变电站母线电压为定子杠杆，以发电厂母线电压为转子杠杆，以电压原点为复合功角图的轴心，即旋转圆心，以定子杠杆为参照物水平布置，转子杠杆与转子刚体相连，定子杠杆顶部与转子杠杆顶部通过弹簧连接，定子杠杆与转子杠杆夹角为输电线路功角，并过发电厂母线电压顶点做直线垂直于变电站母线电压，相交于垂足点。并在复合功角图绘制输电线路发电厂AVR调整PQ曲线、发电厂AVC调整PQ曲线和机网协调PQ曲线。
复合功角图综合显示了输电线路电磁回路模型：电气矢量和弹性模型。
表示输电线路电气矢量时，发电厂电压母线顶点与变电站母线电压顶点线段为输电线路电压降，发电厂电压母线顶点与到变电站母线电压垂线之垂足之间线段为输电线路电压降有功分量，变电站母线电压顶点与垂足之间线段为输电线路电压降无功分量，如果把输电线路电压降看成输电线路电流大小，则发电厂电压母线顶点与垂足之间线段和变电站母线电压顶点与垂足之间线段分别表示输电线路电流有功和无功分量的大小；如果把输电线路电压降看成输电线路视在功率的大小，则发电厂电压母线顶点与垂足之间线段和变电站母线电压顶点与垂足之间线段分别表示输电线路有功功率和无功功率的大小，垂足点在变电站母线电压顶点右侧时输电线路向变电站输送感性无功，垂足点与变电站母线电压顶点重合时输电线路无功为零，垂足点在变电站母线电压顶点左侧时输电线路向变电站输送容性无功。
表示输电线路弹性模型时，发电厂母线电压为输电线路弹性模型转子杠杆，与输电线路弹性模型转子刚体相连，变电站母线电压为输电线路弹性模型定子杠杆，与输电线路弹性模型定子刚体相连，输电线路电压降为输电线路弹性模型转子杠杆拖动定子杠杆的弹簧被拉伸长度，输电线路弹性模型转子杠杆与输电线路弹性模型定子杠杆夹角为输电线路功角。
e、建立变电站电源侧输电线路扇形向量图
1)选取变电站母线电压为参考电压，水平线布置；以变电站母线电压原点为圆心分别画圆，圆的个数与变电站内的电源侧线路的数量相同，各圆由内向外依次排开，各相邻圆的半径之差相等；
2)在所画的几个圆上，从左到右依次摆放各发电厂输电线路复合功角图或电气向量图，各发电厂输电线路模型的轴心在各自圆周之上，各电厂输电线路发电厂侧母线电压延长线均经过变电站母线电压参考电压原点。
3)各发电厂输电线路电厂侧母线电压与变电站母线电压的夹角为该输电线路功角倍，为输电线路功角修正系数，所有输电线路功角修正系数相同。
4)以A、B发电厂为例，A发电厂线路复合功角图或电气向量图轴心在第一个圆周之上，B发电厂线路复合功角图或电气向量图轴心在第二个圆周之上；
A发电厂线路复合功角图或电气向量图发电厂母线电压延长线经过变电站母线电压参考电压原点，B发电厂线路复合功角图或电气向量图发电厂母线电压延长线经过变电站母线电压参考电压原点；
A发电厂输电线路复合功角图母线电压与变电站母线电压夹角为A发电厂输电线路功角的倍；B发电厂输电线路复合功角图母线电压与变电站母线电压夹角为B发电厂输电线路功角的倍。
5)在参与线路协调控制的输电线路弹性模型中建立发电厂AVR调整PQ曲线、发电厂AVC调整PQ曲线和机网协调PQ曲线，对参与协调输电线路实施PQ报警三级管理；
参与协调运行的各输电线路均运行在各自的机网协调PQ曲线范围内。
11.根据权利要求10所述的一种输电线路动态储备功率的计算和控制方法，其特征在于：输电线路参数可以用复合功角图表示，复合功角图综合显示了输电线路电磁回路模型。
12.根据权利要求10所述的一种输电线路动态储备功率的计算和控制方法，其特征在于：输电线路发电厂AVR调整PQ曲线为发电厂发电机自动励磁调节器AVR、电力系统自动稳定器PSS、次同步扰动励磁抑制装置、发电机一次调频装置等自动稳定调节装置调节PQ范围。
13.根据权利要求10所述的一种输电线路动态储备功率的计算和控制方法，其特征在于：输电线路发电厂AVC调整PQ曲线为发电厂发电机自动电压控制装置AVC和自动发电控制装置AGC正常运行调节范围。
14.根据权利要求10所述的一种输电线路动态储备功率的计算和控制方法，其特征在于：输电线路机网协调PQ曲线为参与协调运行的输电线路而设定的发电厂发电机自动电压控制装置AVC和自动发电控制装置AGC系统扰动状态下调整范围。
15.根据权利要求10所述的一种输电线路动态储备功率的计算和控制方法，其特征在于：输电线路机网协调PQ曲线为参与协调运行的输电线路而设定的PQ调节范围。
16.根据权利要求10所述的一种输电线路动态储备功率的计算和控制方法，其特征在于：输电线路无功储备可分为容性储备和感性储备两类。
17.根据权利要求10所述的一种输电线路动态储备功率的计算和控制方法，其特征在于：在输电线路复合功角图、电气向量图或扇形向量图中可以使用发电厂AVR调整PQ曲线、发电厂AVC调整PQ曲线和机网协调PQ曲线，对参与协调输电线路实施PQ报警三级管理。
18.一种同步发电机动态储备功率的计算和控制系统，包括步骤：a、电气采集装置，监控装置，发电机负荷调节装置；其中，电气采集装置、监控装置、发电机负荷调节装置依次相连，监控装置用于接收电气采集装置发送的电气量数据，其特征还在于包括步骤：
b、给出发电机调节器调整范围
1)设置正常运行状态下发电机自动电压控制装置AVC、发电机自动发电控制装置AGC等缓速调节装置最大许可调节范围，为发电机正常运行的调节范围，称为发电机AVC调整PQ曲线；
发电机正常运行时，超出AVC调整PQ曲线范围报警。
2)设置异常状态下发电机自动励磁调节器AVR、电力系统稳定装置PSS、励磁抑制扰动装置、一次调频等快速调节装置最大许可调节范围，为发电机自动稳定调节装置在发电机扰动状态下的调节范围，称为发电机AVR调整PQ曲线；
发电机正常运行时，超出AVR调整PQ曲线范围报警。
3)规定发电机AVC调整PQ曲线与发电机AVR调整PQ曲线之间区域为发电机正常运行时禁止PQ点进入的区域，称为发电机禁运区域，用于发电机预留必要的事故储备功率。
设置发电机禁运区域，预留必要的事故储备，应考虑以下几点：
1)发电机正常运行时，为发电机一次调频等自动稳定调节装置留有一定的有功调节裕度，在系统电压频率波动时，保证自动稳定调节装置能够快速做出足够的调节，以弥补系统电压频率波动引起的有功欠缺量；
2)发电机正常运行时，为发电机自动励磁调节器AVR、电力系统自动稳定装置PSS等自动稳定调节装置留有一定的无功调节裕度，在系统发生扰动时，保证自动稳定调节装置能够快速做出足够的调节，以弥补系统扰动引起的无功欠缺量；
3)正常状态下，实时控制发电机PQ点禁止进入禁运区域，可以实时保障发电机留有必要的事故储备功率，防止电力系统扰动状态下快速调节装置失去调节空间而失掉稳定调节功能，或超调引起低励、过激磁限制等保护动作而跳机或二次扰动。
c、发电机和电力系统正常运行状态下，设置基于发电机AVC调整PQ曲线的发电机负荷调节限制：
1)如同步发电机PQ点在发电机AVC调整PQ曲线上方时，闭锁本发电机自动发电控制装置AGC增加有功负荷，并减小有功负荷；
2)如同步发电机PQ点在发电机AVC调整PQ曲线下方时，闭锁本发电机自动发电控制装置AGC减小有功负荷，并增加有功负荷；
3)如同步发电机PQ点在发电机AVC调整PQ曲线左侧时，闭锁本发电机自动电压控制装置AVC减小发电机励磁，并增加励磁；
4)如同步发电机PQ点在发电机AVC调整PQ曲线右侧时，闭锁本发电机自动电压控制装置AVC增加发电机励磁，并减小励磁；
d、运行中，为运行人员实时显示下列数据：
AVC有功增量储备，AVC有功减量储备，AVR有功增量储备，AVR有功减量储备，AVC总无功储备，AVC容性无功储备，AVC感性无功储备，AVC感性无功储备利用率，AVR总无功储备，AVR容性无功储备，AVR容性无功储备利用率，AVR感性无功储备，AVR感性无功储备利用率，AVC容性无功储备利用率。
19.一种发电厂机网协调安全稳定运行预警预控系统，包括步骤：
a、包括电气采集装置，发电厂自动调压装置，
电气采集装置、发电厂多机向量图监视控制装置、发电厂自动调压装置依次相连，
发电厂多机向量图监视控制装置用于接收电气采集装置发送的电气量数据，其特征还在于包括步骤：
b、绘制机网协调PQ曲线
实时计算显示发电机机网协调PQ点，在所计算发电机机网协调PQ点基础上，给出各台发电机允许在机网协调PQ点附近运行的范围，即发电机机网协调PQ曲线，是参与协调运行的发电机PQ点运行范围。
c、在发电机PQ图中绘制发电机AVC调整曲线，发电机AVR调整曲线，机网协调曲线，并对参与协调运行的发电机组实施PQ报警三级管理；
同一电气系统的发电机之间协调运行，退出自动稳定调节装置的发电机不能参与机网协调，不参与协调的发电机PQ图中不绘制机网协调PQ曲线；
参与机网协的机组PQ点需要运行在其机网协调PQ曲线范围内，超出则报警。
在隐极同步发电机复合功角图中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线；
在隐极同步发电机电气向量模型中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线；
在凸极同步发电机复合功角图中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线；
在凸极同步发电机电气向量模型中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线；
在发电厂多机协调运行预警预控界面中建立发电机AVC调整PQ曲线、发电机AVR调整PQ曲线，机网协调PQ曲线；
参与协调的发电机PQ点应在机网协调PQ曲线范围内，且监视所有协调发电机应该：
1)各协调发电机功角接近；
2)各协调发电机感性无功储备利用率接近。
d、发电机和电力系统正常运行状态下，设置基于发电机机网协调PQ曲线的发电机负荷调节限制：
1)如同步发电机PQ点在机网协调PQ曲线上方时，闭锁本发电机自动发电控制装置AGC增加有功负荷，并减小有功负荷；
2)如同步发电机PQ点在机网协调PQ曲线下方时，闭锁本发电机自动发电控制装置AGC减小有功负荷，并增加有关负荷；
3)如同步发电机PQ点在机网协调PQ曲线左侧时，闭锁本发电机自动电压控制装置AVC减小发电机励磁，并增加励磁；
4)如同步发电机PQ点在机网协调PQ曲线右侧时，闭锁本发电机自动电压控制装置AVC增加发电机励磁，并减小励磁。
20.一种变电站机网协调安全稳定运行预警预控系统，包括步骤：
a、包括电气采集装置，发电厂自动调压装置，
电气采集装置、变电站向量监视控制装置、发电厂自动调压装置依次相连，
变电站向量监视控制装置用于接收电气采集装置发送的电气量数据，其特征还在于包括步骤：
b、绘制输电线路三级PQ图；绘制输电线路三级PQ向量图；绘制图输电线路三级PQ复合功角图；
其中输电线路三级PQ图，为综合考虑输电线路输送容量、发电厂允许出力等因素，发电厂发电机自动励磁调节器AVR、电力系统自动稳定器PSS、次同步扰动励磁抑制装置、发电机一次调频等自动稳定调节装置在系统扰动的情况下所允许的最大调节PQ范围，称为发电厂AVR调整PQ曲线；在发电机和电力系统正常状态下，为考虑自动稳定装置预留事故状态的调节空间而规定自动电压控制装置AVC、自动发电控制装置AGC调整范围，称为发电厂AVC调整PQ曲线；为参与机网协调的输电线路而设定的PQ调节范围，即机网协调PQ曲线。
规定发电厂AVC调整PQ曲线与发电厂AVR调整PQ曲线之间区域为输电线路正常运行时禁止PQ进入的区域，称为输电线路禁运区域，用于输电线路预留必须的事故储备容量。
输电线路正常运行时，PQ点进入禁运区域时告警。
c、建立变电站电源侧输电线路扇形向量图，在输电线路向量图中建立发电厂AVR调整PQ曲线，发电厂AVC调整PQ曲线和机网协调PQ曲线：
1)参与协调运行的各输电线路均运行在各自的机网协调PQ曲线范围内，超出机网协调PQ曲线范围则报警；
2)各个输电线路需要运行在各自的发电厂AVC调整PQ曲线范围内，超出AVC调整PQ曲线范围则报警；
3)各个输电线路需要运行在各自的发电厂AVR调整PQ曲线范围内，超出AVR调整PQ曲线范围则报警。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018205798A1 (zh) * 2017-05-11 2018-11-15 王小雨 发电机、输电线路及机网预警预控方法和系统
CN110954775A (zh) * 2019-12-31 2020-04-03 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 发电机、输电线路稳定程度测量方法及电网控制系统
CN112366698A (zh) * 2020-11-02 2021-02-12 王小雨 基于pq群测控广域电网稳定程度及预防、辨识振荡源的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101527536A (zh) * 2009-04-14 2009-09-09 王照雷 监视控制发电机运行状态的方法和系统
CN106655932A (zh) * 2016-12-27 2017-05-10 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 海外小电网工程发电机深度进相双低励限制方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5264778A (en) * 1991-12-31 1993-11-23 Westinghouse Electric Corp. Apparatus protecting a synchronous machine from under excitation
US6492801B1 (en) * 2001-08-21 2002-12-10 Southern Company Services, Inc. Method, apparatus, and system for real time reactive power output monitoring and predicting
CN102364801A (zh) * 2011-05-04 2012-02-29 国网电力科学研究院 抽水蓄能机组励磁系统四象限无功功率控制方法
CN106972551B (zh) * 2017-05-11 2020-08-07 王小雨 发电机、输电线路及机网预警预控方法和系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101527536A (zh) * 2009-04-14 2009-09-09 王照雷 监视控制发电机运行状态的方法和系统
CN106655932A (zh) * 2016-12-27 2017-05-10 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 海外小电网工程发电机深度进相双低励限制方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018205798A1 (zh) * 2017-05-11 2018-11-15 王小雨 发电机、输电线路及机网预警预控方法和系统
CN110954775A (zh) * 2019-12-31 2020-04-03 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 发电机、输电线路稳定程度测量方法及电网控制系统
WO2021135507A1 (zh) * 2019-12-31 2021-07-08 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 发电机、输电线路稳定程度测量方法及电网控制系统
EP4086641A4 (en) * 2019-12-31 2024-01-17 Huaneng Clean Energy Res Inst METHOD FOR MEASURING THE DEGREE OF STABILITY OF A GENERATOR AND ELECTRICITY TRANSMISSION LINE, AND ELECTRIC NETWORK CONTROL SYSTEM
CN112366698A (zh) * 2020-11-02 2021-02-12 王小雨 基于pq群测控广域电网稳定程度及预防、辨识振荡源的方法
CN112366698B (zh) * 2020-11-02 2023-11-28 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 基于pq群测控广域电网稳定程度及预防、辨识振荡源的方法

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