CN108377006A - 一种发电机组无功调差系数优化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发电机组无功调差系数优化方法及装置，通过优化调整无功调差系数，抵消部分主变短路阻抗，使得发电机组的总调差减小，以增强发电机组的动态无功输出能力，对电力系统电压恢复起到支撑效果，同时保持发电机组的总调差为正调差，实现电厂的多个发电机组间的稳定并列运行，解决了电力系统中动态无功支撑不足的技术问题。

Description

一种发电机组无功调差系数优化方法及装置

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种发电机组无功调差系数优化方法及装置。

背景技术

为了使并列运行的各发电机组按其容量向系统提供无功功率，实现无功功率在各机组间稳定合理的分配，在励磁控制器中，一般都设有改变发电机电压调节特性斜率的环节，即调差系数，图3为典型励磁系统PID调节模型框图，KIR即为无功调差系数。

目前，电厂普遍采用单元接线方式，即一台发电机和一台主变压器作为一个发电单元，多个发电单元在厂用主变高压侧并列运行。考虑到短路电流的因素，新投运机组的主变短路阻抗一般为15％以上，机组与电网之间的联系变弱，导致机组对电网的无功支撑减弱。

同时，发电机组的无功调差系数对系统安全稳定有影响。首先，无功调差系数对机组阻尼有影响，国内外对调差有不少研究，在附加调差对发电机和电力系统无功及电压稳定的影响方面结论一致，但在对系统动态行为方面，也就是附加调差是恶化还是改善系统的阻尼方面，结论并不一致。其次，调差系数的取值不同，将影响励磁系统的无补偿特性，进而影响PSS的补偿相位，最后影响PSS的投入效果。

因此，提出一种发电机组无功调差系数优化方法及装置以解决电力系统中动态无功支撑不足的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种发电机组无功调差系数优化方法及装置，解决了电力系统中动态无功支撑不足的技术问题。

本发明提供了一种发电机组无功调差系数优化方法，包括：

S1、调整发电机组至PSS在退出状态，并获取发电机的预置电压阶跃量和功率因数；

S2、根据发电机的预置电压阶跃量，确定第一负调差系数，其中，第一负调差系数为按照预设的调差系数步长逐步减小发电机的无功调差系数，且每次得到减小后的无功调差系数后，根据预置电压阶跃量进行一次阶跃扰动试验，直到阶跃扰动试验的结果为发电机的主变短路阻抗减小到-70％或发电机组出现连续的20％额定无功功率波动时对应的无功调差系数；

S3、根据发电机的功率因数，计算第二负调差系数，其中，第二负调差系数为发电机的无功电流由零增加到额定无功电流时，引起发电机的机端电压升高预设电压值对应的无功调差系数；

S4、选择第一负调差系数和第二负调差系数中的最大值，并将最大值在保留预设裕度下对应的无功调差系数作为最大负调差系数；

S5、调整发电机组至PSS在投入状态，以最大负调差系数作为运行调差系数，以预置电压阶跃量进行发电机组的阶跃扰动试验，得到发电机组的第一机端电压、第一有功功率、第一无功功率和第一有功功率波动曲线，根据预置阻尼比计算公式得到最大负调差系数的发电机组阻尼比；

S6、将最大负调差系数的发电机组阻尼比与预置零调差系数的发电机组阻尼比进行比较，

若最大负调差系数的发电机组阻尼比大于预置零调差系数的发电机组阻尼比，或，最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值小于0.01，则将最大负调差系数作为优化无功调差系数，

若最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值大于0.01，则以第一预设步长增大最大负调差系数并返回步骤S5。

作为优选，步骤S1之前还包括：

S01、调整发电机组的有功功率大于90％额定有功功率，无功功率为0，一次调频、AGC、AVC和PSS在退出状态；

S02、通过自动励磁调节器向发电机增加机端电压扰动量U％，依次进行正扰动和负扰动，并以第二预设步长增加机端电压扰动量U％，直到增加的机端电压扰动量U％使得发电机组有功功率波动的峰峰值达到额定无功功率的10％或振荡次数大于5次时对应的机端电压扰动量U％作为预置电压阶跃量。

作为优选，步骤S3中预设电压值为5％额定电压值，根据发电机的功率因数，计算第二负调差系数具体为：

作为优选，步骤S5中预置阻尼比计算公式具体为：

其中，ξ为阻尼比；N为计算周期数；P₁为第一个有功功率峰值，单位为兆瓦；P₂为第二个有功功率峰值，单位为兆瓦；P_2N+1为第2N+1个有功功率峰值，单位为兆瓦；P_2N+2为第2N+2个有功功率峰值，单位为兆瓦。

作为优选，步骤S6中预置零调差系数的发电机组阻尼比具体为：

调整发电机组至PSS在投入状态，以零无功调差系数作为运行调差系数，以预置电压阶跃量进行发电机组的阶跃扰动试验，得到发电机组的第二机端电压、第二有功功率、第二无功功率和第二有功功率波动曲线，根据预置阻尼比计算公式得到预置零调差系数的发电机组阻尼比。

本发明还提供了一种发电机组无功调差系数优化装置，包括：

第一调整单元，用于调整发电机组至PSS在退出状态，并获取发电机的预置电压阶跃量和功率因数；

第一负调差系数计算单元，用于根据发电机的预置电压阶跃量，确定第一负调差系数，其中，第一负调差系数为按照预设的调差系数步长逐步减小发电机的无功调差系数，且每次得到减小后的无功调差系数后，根据预置电压阶跃量进行一次阶跃扰动试验，直到阶跃扰动试验的结果为发电机的主变短路阻抗减小到-70％或发电机组出现连续的20％额定无功功率波动时对应的无功调差系数；

第二负调差系数计算单元，用于根据发电机的功率因数，计算第二负调差系数，其中，第二负调差系数为发电机的无功电流由零增加到额定无功电流时，引起发电机的机端电压升高预设电压值对应的无功调差系数；

第一比较单元，用于选择第一负调差系数和第二负调差系数中的最大值，并将最大值在保留预设裕度下对应的无功调差系数作为最大负调差系数；

第二调整单元，用于调整发电机组至PSS在投入状态，以最大负调差系数作为运行调差系数，以预置电压阶跃量进行发电机组的阶跃扰动试验，得到发电机组的第一机端电压、第一有功功率、第一无功功率和第一有功功率波动曲线，根据预置阻尼比计算公式得到最大负调差系数的发电机组阻尼比；

第二比较单元，用于将最大负调差系数的发电机组阻尼比与预置零调差系数的发电机组阻尼比进行比较，

若最大负调差系数的发电机组阻尼比大于预置零调差系数的发电机组阻尼比，或，最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值小于0.01，则将最大负调差系数作为优化无功调差系数，

若最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值大于0.01，则以第一预设步长增大最大负调差系数并跳转至第二调整单元。

作为优选，本发明提供的一种发电机组无功调差系数优化装置还包括：

第三调整单元，用于调整发电机组的有功功率大于90％额定有功功率，无功功率为0，一次调频、AGC、AVC和PSS在退出状态；

扰动单元，用于通过自动励磁调节器向发电机增加机端电压扰动量U％，依次进行正扰动和负扰动，并以第二预设步长增加机端电压扰动量U％，直到增加的机端电压扰动量U％使得发电机组有功功率波动的峰峰值达到额定无功功率的10％或振荡次数大于5次时对应的机端电压扰动量U％作为预置电压阶跃量。

作为优选，第二负调差系数计算单元中预设电压值为5％额定电压值，根据发电机的功率因数，计算第二负调差系数具体为：

作为优选，第二调整单元中预置阻尼比计算公式具体为：

其中，ξ为阻尼比；N为计算周期数；P₁为第一个有功功率峰值，单位为兆瓦；P₂为第二个有功功率峰值，单位为兆瓦；P_2N+1为第2N+1个有功功率峰值，单位为兆瓦；P_2N+2为第2N+2个有功功率峰值，单位为兆瓦。

作为优选，第二比较单元中预置零调差系数的发电机组阻尼比具体为：

调整发电机组至PSS在投入状态，以零无功调差系数作为运行调差系数，以预置电压阶跃量进行发电机组的阶跃扰动试验，得到发电机组的第二机端电压、第二有功功率、第二无功功率和第二有功功率波动曲线，根据预置阻尼比计算公式得到预置零调差系数的发电机组阻尼比。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种发电机组无功调差系数优化方法，包括：S1、调整发电机组至PSS在退出状态，并获取发电机的预置电压阶跃量和功率因数；S2、根据发电机的预置电压阶跃量，确定第一负调差系数，其中，第一负调差系数为按照预设的调差系数步长逐步减小发电机的无功调差系数，且每次得到减小后的无功调差系数后，根据预置电压阶跃量进行一次阶跃扰动试验，直到阶跃扰动试验的结果为发电机的主变短路阻抗减小到-70％或发电机组出现连续的20％额定无功功率波动时对应的无功调差系数；S3、根据发电机的功率因数，计算第二负调差系数，其中，第二负调差系数为发电机的无功电流由零增加到额定无功电流时，引起发电机的机端电压升高预设电压值对应的无功调差系数；S4、选择第一负调差系数和第二负调差系数中的最大值，并将最大值在保留预设裕度下对应的无功调差系数作为最大负调差系数；S5、调整发电机组至PSS在投入状态，以最大负调差系数作为运行调差系数，以预置电压阶跃量进行发电机组的阶跃扰动试验，得到发电机组的第一机端电压、第一有功功率、第一无功功率和第一有功功率波动曲线，根据预置阻尼比计算公式得到最大负调差系数的发电机组阻尼比；S6、将最大负调差系数的发电机组阻尼比与预置零调差系数的发电机组阻尼比进行比较，若最大负调差系数的发电机组阻尼比大于预置零调差系数的发电机组阻尼比，或，最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值小于0.01，则将最大负调差系数作为优化无功调差系数，若最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值大于0.01，则以第一预设步长增大最大负调差系数并返回步骤S5。

本发明中，通过优化调整无功调差系数，抵消部分主变短路阻抗，使得发电机组的总调差减小，以增强发电机组的动态无功输出能力，对电力系统电压恢复起到支撑效果，同时保持发电机组的总调差为正调差，实现电厂的多个发电机组间的稳定并列运行，解决了电力系统中动态无功支撑不足的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种发电机组无功调差系数优化方法的一个实施例的流程示意图；

图2为本发明提供的一种发电机组无功调差系数优化方法的另一个实施例的流程示意图；

图3为本发明提供的一种发电机组无功调差系数优化装置的一个实施例的结构示意图；

图4为典型的励磁系统PID调节模型框图；

图5为发电机负载阶跃响应有功功率波动曲线图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种发电机组无功调差系数优化方法及装置，解决了电力系统中动态无功支撑不足的技术问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种发电机组无功调差系数优化方法的一个实施例包括：

101、调整发电机组至PSS在退出状态，并获取发电机的预置电压阶跃量和功率因数；

需要说明的是，调整发电机组中的PSS在退出状态，并获取发电机的预置电压阶跃量和功率因数，其中，预置电压阶跃量的确定将在后续实施例中进行说明。

102、根据发电机的预置电压阶跃量，确定第一负调差系数，其中，第一负调差系数为按照预设的调差系数步长逐步减小发电机的无功调差系数，且每次得到减小后的无功调差系数后，根据预置电压阶跃量进行一次阶跃扰动试验，直到阶跃扰动试验的结果为发电机的主变短路阻抗减小到-70％或发电机组出现连续的20％额定无功功率波动时对应的无功调差系数；

需要说明的是，根据发电机的预置电压阶跃量，调整发电机组的无功调差系数从当前运行的无功调差系数开始，按照预设的调差系数步长逐步减小无功调差系数，一般预设的调差系数步长为1％，并且，每减小一次无功调差系数，对发电机组按照预置电压阶跃量进行一次阶跃扰动试验，直到发电机的主变短路阻抗减小到初始状态的-70％或发电机组出现连续的20％额定无功功率波动为止，对应的无功调差系数即为第一负调差系数。

103、根据发电机的功率因数，计算第二负调差系数，其中，第二负调差系数为发电机的无功电流由零增加到额定无功电流时，引起发电机的机端电压升高预设电压值对应的无功调差系数；

需要说明的是，根据发电机的功率因数，计算第二负调差系数，其中，第二负调差系数为发电机的无功电流由零增加到额定无功电流时，引起发电机的机端电压升高预设电压值对应的无功调差系数。

104、选择第一负调差系数和第二负调差系数中的最大值，并将最大值在保留预设裕度下对应的无功调差系数作为最大负调差系数；

需要说明的是，选择第一负调差系数和第二负调差系数中的最大值，并将最大值在保留预设裕度下对应的无功调差系数作为最大负调差系数，满足标准对无功调差系数整定要求，一般来说，保留1％的裕度即可，例如无功调差系数的试验值为-9％，那么整定值推荐为-8％。

105、调整发电机组至PSS在投入状态，以最大负调差系数作为运行调差系数，以预置电压阶跃量进行发电机组的阶跃扰动试验，得到发电机组的第一机端电压、第一有功功率、第一无功功率和第一有功功率波动曲线，根据预置阻尼比计算公式得到最大负调差系数的发电机组阻尼比；

需要说明的是，调整发电机组至PSS在投入状态，以最大负调差系数作为运行调差系数，以预置电压阶跃量进行发电机组的阶跃扰动试验，得到发电机组的第一机端电压、第一有功功率、第一无功功率和第一有功功率波动曲线，根据预置阻尼比计算公式得到最大负调差系数的发电机组阻尼比。

106、将最大负调差系数的发电机组阻尼比与预置零调差系数的发电机组阻尼比进行比较，

若最大负调差系数的发电机组阻尼比大于预置零调差系数的发电机组阻尼比，或，最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值小于0.01，则将最大负调差系数作为优化无功调差系数，

若最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值大于0.01，则以第一预设步长增大最大负调差系数并返回步骤105。

需要说明的是，将最大负调差系数的发电机组阻尼比与预置零调差系数的发电机组阻尼比进行比较，若最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值大于0.01，则以第一预设步长增大最大负调差系数，并返回步骤105以调整后的最大负调差系数作为运行调差系数重新进行阶跃扰动试验，重新计算最大负调差系数的发电机组阻尼比，直到最大负调差系数的发电机组阻尼比大于预置零调差系数的发电机组阻尼比，或，最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值小于0.01，将最大负调差系数作为最终的优化无功调差系数。

在本实施例中，通过优化调整无功调差系数，抵消部分主变短路阻抗，使得发电机组的总调差减小，以增强发电机组的动态无功输出能力，对电力系统电压恢复起到支撑效果，同时保持发电机组的总调差为正调差，实现电厂的多个发电机组间的稳定并列运行，解决了电力系统中动态无功支撑不足的技术问题。

以上是一种发电机组无功调差系数优化方法的一个实施例的描述，下面将对一种发电机组无功调差系数优化方法的另一个实施例进行描述。

请参阅图2，本发明实施例提供的一种发电机组无功调差系数优化方法的另一个实施例包括：

201、调整发电机组的有功功率大于90％额定有功功率，无功功率为0，一次调频、AGC、AVC和PSS在退出状态；

需要说明的是，调整发电机组的有功功率大于90％额定有功功率，无功功率为0，一次调频、AGC、AVC和PSS在退出状态。

202、通过自动励磁调节器向发电机增加机端电压扰动量U％，依次进行正扰动和负扰动，并以第二预设步长增加机端电压扰动量U％，直到增加的机端电压扰动量U％使得发电机组有功功率波动的峰峰值达到额定无功功率的10％或振荡次数大于5次时对应的机端电压扰动量U％作为预置电压阶跃量；

需要说明的是，通过自动励磁调节器向发电机增加机端电压扰动量U％，依次进行正扰动和负扰动，并以第二预设步长增加机端电压扰动量U％，直到增加的机端电压扰动量U％使得发电机组有功功率波动的峰峰值达到额定无功功率的10％或振荡次数大于5次时对应的机端电压扰动量U％作为预置电压阶跃量，一般第二预设步长取1％。

203、调整发电机组至PSS在退出状态，并获取发电机的预置电压阶跃量和功率因数；

需要说明的是，调整发电机组中的PSS在退出状态，并获取发电机的预置电压阶跃量和功率因数。

204、根据发电机的预置电压阶跃量，确定第一负调差系数，其中，第一负调差系数为按照预设的调差系数步长逐步减小发电机的无功调差系数，且每次得到减小后的无功调差系数后，根据预置电压阶跃量进行一次阶跃扰动试验，直到阶跃扰动试验的结果为发电机的主变短路阻抗减小到-70％或发电机组出现连续的20％额定无功功率波动时对应的无功调差系数；

需要说明的是，根据发电机的预置电压阶跃量，调整发电机组的无功调差系数从当前运行的无功调差系数开始，按照预设的调差系数步长逐步减小无功调差系数，一般预设的调差系数步长为1％，并且，每减小一次无功调差系数，对发电机组按照预置电压阶跃量进行一次阶跃扰动试验，直到发电机的主变短路阻抗减小到初始状态的-70％或发电机组出现连续的20％额定无功功率波动为止，对应的无功调差系数即为第一负调差系数。

205、根据发电机的功率因数，计算第二负调差系数，其中，第二负调差系数为发电机的无功电流由零增加到额定无功电流时，引起发电机的机端电压升高预设电压值对应的无功调差系数；

预设电压值为5％额定电压值，根据发电机的功率因数，计算第二负调差系数具体为：

需要说明的是，根据发电机的功率因数，计算第二负调差系数，其中，第二负调差系数为发电机的无功电流由零增加到额定无功电流时，引起发电机的机端电压升高预设电压值对应的无功调差系数，预设电压值为5％额定电压值，根据发电机的功率因数，计算第二负调差系数具体为：

206、选择第一负调差系数和第二负调差系数中的最大值，并将最大值在保留预设裕度下对应的无功调差系数作为最大负调差系数；

需要说明的是，选择第一负调差系数和第二负调差系数中的最大值，并将最大值在保留预设裕度下对应的无功调差系数作为最大负调差系数，满足标准对无功调差系数整定要求，一般来说，保留1％的裕度即可，例如无功调差系数的试验值为-9％，那么整定值推荐为-8％。

207、调整发电机组至PSS在投入状态，以零无功调差系数作为运行调差系数，以预置电压阶跃量进行发电机组的阶跃扰动试验，得到发电机组的第二机端电压、第二有功功率、第二无功功率和第二有功功率波动曲线，根据预置阻尼比计算公式得到预置零调差系数的发电机组阻尼比；

需要说明的是，请参阅图5，调整发电机组至PSS在投入状态，以零无功调差系数作为运行调差系数，以预置电压阶跃量进行发电机组的阶跃扰动试验，得到发电机组的第二机端电压、第二有功功率、第二无功功率和第二有功功率波动曲线，根据预置阻尼比计算公式得到预置零调差系数的发电机组阻尼比。

208、调整发电机组至PSS在投入状态，以最大负调差系数作为运行调差系数，以预置电压阶跃量进行发电机组的阶跃扰动试验，得到发电机组的第一机端电压、第一有功功率、第一无功功率和第一有功功率波动曲线，根据预置阻尼比计算公式得到最大负调差系数的发电机组阻尼比；

预置阻尼比计算公式具体为：

其中，ξ为阻尼比；N为计算周期数；P₁为第一个有功功率峰值，单位为兆瓦；P₂为第二个有功功率峰值，单位为兆瓦；P_2N+1为第2N+1个有功功率峰值，单位为兆瓦；P_2N+2为第2N+2个有功功率峰值，单位为兆瓦；

需要说明的是，请参阅图5，调整发电机组至PSS在投入状态，以最大负调差系数作为运行调差系数，以预置电压阶跃量进行发电机组的阶跃扰动试验，得到发电机组的第一机端电压、第一有功功率、第一无功功率和第一有功功率波动曲线，根据预置阻尼比计算公式得到最大负调差系数的发电机组阻尼比，其中，预置阻尼比计算公式具体为：

其中，ξ为阻尼比；N为计算周期数；P₁为第一个有功功率峰值，单位为兆瓦；P₂为第二个有功功率峰值，单位为兆瓦；P_2N+1为第2N+1个有功功率峰值，单位为兆瓦；P_2N+2为第2N+2个有功功率峰值，单位为兆瓦。

209、将最大负调差系数的发电机组阻尼比与预置零调差系数的发电机组阻尼比进行比较，

若最大负调差系数的发电机组阻尼比大于预置零调差系数的发电机组阻尼比，或，最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值小于0.01，则将最大负调差系数作为优化无功调差系数，

若最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值大于0.01，则以第一预设步长增大最大负调差系数并返回步骤208；

需要说明的是，将最大负调差系数的发电机组阻尼比与预置零调差系数的发电机组阻尼比进行比较，若最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值大于0.01，则以第一预设步长增大最大负调差系数，并返回步骤208以调整后的最大负调差系数作为运行调差系数重新进行阶跃扰动试验，重新计算最大负调差系数的发电机组阻尼比，直到最大负调差系数的发电机组阻尼比大于预置零调差系数的发电机组阻尼比，或，最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值小于0.01，将最大负调差系数作为最终的优化无功调差系数。

在本实施例中，通过优化调整无功调差系数，抵消部分主变短路阻抗，使得发电机组的总调差减小，以增强发电机组的动态无功输出能力，对电力系统电压恢复起到支撑效果，同时保持发电机组的总调差为正调差，实现电厂的多个发电机组间的稳定并列运行，解决了电力系统中动态无功支撑不足的技术问题。

以上是本发明实施例提供的一种发电机组无功调差系数优化方法的另一个实施例及应用例的说明，以下将对本发明实施例提供的发电机组无功调差系数优化装置的一个实施例进行说明。

请参阅图3，本发明实施例发电机组无功调差系数优化系装置的一个实施例，包括：

第三调整单元301，用于调整发电机组的有功功率大于90％额定有功功率，无功功率为0，一次调频、AGC、AVC和PSS在退出状态；

扰动单元302，用于通过自动励磁调节器向发电机增加机端电压扰动量U％，依次进行正扰动和负扰动，并以第二预设步长增加机端电压扰动量U％，直到增加的机端电压扰动量U％使得发电机组有功功率波动的峰峰值达到额定无功功率的10％或振荡次数大于5次时对应的机端电压扰动量U％作为预置电压阶跃量；

第一调整单元303，用于调整发电机组至PSS在退出状态，并获取发电机的预置电压阶跃量和功率因数；

第一负调差系数计算单元304，用于根据发电机的预置电压阶跃量，确定第一负调差系数，其中，第一负调差系数为按照预设的调差系数步长逐步减小发电机的无功调差系数，且每次得到减小后的无功调差系数后，根据预置电压阶跃量进行一次阶跃扰动试验，直到阶跃扰动试验的结果为发电机的主变短路阻抗减小到-70％或发电机组出现连续的20％额定无功功率波动时对应的无功调差系数；

第二负调差系数计算单元305，用于根据发电机的功率因数，计算第二负调差系数，其中，第二负调差系数为发电机的无功电流由零增加到额定无功电流时，引起发电机的机端电压升高预设电压值对应的无功调差系数；

预设电压值为5％额定电压值，根据发电机的功率因数，计算第二负调差系数具体为：

第一比较单元306，用于选择第一负调差系数和第二负调差系数中的最大值，并将最大值在保留预设裕度下对应的无功调差系数作为最大负调差系数；

第二调整单元307，用于调整发电机组至PSS在投入状态，以最大负调差系数作为运行调差系数，以预置电压阶跃量进行发电机组的阶跃扰动试验，得到发电机组的第一机端电压、第一有功功率、第一无功功率和第一有功功率波动曲线，根据预置阻尼比计算公式得到最大负调差系数的发电机组阻尼比；

预置阻尼比计算公式具体为：

其中，ξ为阻尼比；N为计算周期数；P₁为第一个有功功率峰值，单位为兆瓦；P₂为第二个有功功率峰值，单位为兆瓦；P_2N+1为第2N+1个有功功率峰值，单位为兆瓦；P_2N+2为第2N+2个有功功率峰值，单位为兆瓦；

第二比较单元308，用于将最大负调差系数的发电机组阻尼比与预置零调差系数的发电机组阻尼比进行比较，

若最大负调差系数的发电机组阻尼比大于预置零调差系数的发电机组阻尼比，或，最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值小于0.01，则将最大负调差系数作为优化无功调差系数，

若最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值大于0.01，则以第一预设步长增大最大负调差系数并跳转至第二调整单元307；

预置零调差系数的发电机组阻尼比具体为：

调整发电机组至PSS在投入状态，以零无功调差系数作为运行调差系数，以预置电压阶跃量进行发电机组的阶跃扰动试验，得到发电机组的第二机端电压、第二有功功率、第二无功功率和第二有功功率波动曲线，根据预置阻尼比计算公式得到预置零调差系数的发电机组阻尼比。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种发电机组无功调差系数优化方法，其特征在于，包括：

S1、调整发电机组至PSS在退出状态，并获取发电机的预置电压阶跃量和功率因数；

S2、根据发电机的预置电压阶跃量，确定第一负调差系数，其中，第一负调差系数为按照预设的调差系数步长逐步减小发电机的无功调差系数，且每次得到减小后的无功调差系数后，根据预置电压阶跃量进行一次阶跃扰动试验，直到阶跃扰动试验的结果为发电机的主变短路阻抗减小到-70％或发电机组出现连续的20％额定无功功率波动时对应的无功调差系数；

S3、根据发电机的功率因数，计算第二负调差系数，其中，第二负调差系数为发电机的无功电流由零增加到额定无功电流时，引起发电机的机端电压升高预设电压值对应的无功调差系数；

S4、选择第一负调差系数和第二负调差系数中的最大值，并将最大值在保留预设裕度下对应的无功调差系数作为最大负调差系数；

S5、调整发电机组至PSS在投入状态，以最大负调差系数作为运行调差系数，以预置电压阶跃量进行发电机组的阶跃扰动试验，得到发电机组的第一机端电压、第一有功功率、第一无功功率和第一有功功率波动曲线，根据预置阻尼比计算公式得到最大负调差系数的发电机组阻尼比；

S6、将最大负调差系数的发电机组阻尼比与预置零调差系数的发电机组阻尼比进行比较，

若最大负调差系数的发电机组阻尼比大于预置零调差系数的发电机组阻尼比，或，最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值小于0.01，则将最大负调差系数作为优化无功调差系数，

若最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值大于0.01，则以第一预设步长增大最大负调差系数并返回步骤S5。

2.根据权利要求1所述的发电机组无功调差系数优化方法，其特征在于，步骤S1之前还包括：

S01、调整发电机组的有功功率大于90％额定有功功率，无功功率为0，一次调频、AGC、AVC和PSS在退出状态；

S02、通过自动励磁调节器向发电机增加机端电压扰动量U％，依次进行正扰动和负扰动，并以第二预设步长增加机端电压扰动量U％，直到增加的机端电压扰动量U％使得发电机组有功功率波动的峰峰值达到额定无功功率的10％或振荡次数大于5次时对应的机端电压扰动量U％作为预置电压阶跃量。

3.根据权利要求2所述的发电机组无功调差系数优化方法，其特征在于，步骤S3中预设电压值为5％额定电压值，根据发电机的功率因数，计算第二负调差系数具体为：

4.根据权利要求3所述的发电机组无功调差系数优化方法，其特征在于，步骤S5中预置阻尼比计算公式具体为：

其中，ξ为阻尼比；N为计算周期数；P₁为第一个有功功率峰值，单位为兆瓦；P₂为第二个有功功率峰值，单位为兆瓦；P_2N+1为第2N+1个有功功率峰值，单位为兆瓦；P_2N+2为第2N+2个有功功率峰值，单位为兆瓦。

5.根据权利要求4所述的发电机组无功调差系数优化方法，其特征在于，步骤S6中预置零调差系数的发电机组阻尼比具体为：

调整发电机组至PSS在投入状态，以零无功调差系数作为运行调差系数，以预置电压阶跃量进行发电机组的阶跃扰动试验，得到发电机组的第二机端电压、第二有功功率、第二无功功率和第二有功功率波动曲线，根据预置阻尼比计算公式得到预置零调差系数的发电机组阻尼比。

6.一种发电机组无功调差系数优化装置，其特征在于，包括：

第一调整单元，用于调整发电机组至PSS在退出状态，并获取发电机的预置电压阶跃量和功率因数；

第一负调差系数计算单元，用于根据发电机的预置电压阶跃量，确定第一负调差系数，其中，第一负调差系数为按照预设的调差系数步长逐步减小发电机的无功调差系数，且每次得到减小后的无功调差系数后，根据预置电压阶跃量进行一次阶跃扰动试验，直到阶跃扰动试验的结果为发电机的主变短路阻抗减小到-70％或发电机组出现连续的20％额定无功功率波动时对应的无功调差系数；

第二负调差系数计算单元，用于根据发电机的功率因数，计算第二负调差系数，其中，第二负调差系数为发电机的无功电流由零增加到额定无功电流时，引起发电机的机端电压升高预设电压值对应的无功调差系数；

第一比较单元，用于选择第一负调差系数和第二负调差系数中的最大值，并将最大值在保留预设裕度下对应的无功调差系数作为最大负调差系数；

第二调整单元，用于调整发电机组至PSS在投入状态，以最大负调差系数作为运行调差系数，以预置电压阶跃量进行发电机组的阶跃扰动试验，得到发电机组的第一机端电压、第一有功功率、第一无功功率和第一有功功率波动曲线，根据预置阻尼比计算公式得到最大负调差系数的发电机组阻尼比；

第二比较单元，用于将最大负调差系数的发电机组阻尼比与预置零调差系数的发电机组阻尼比进行比较，

若最大负调差系数的发电机组阻尼比大于预置零调差系数的发电机组阻尼比，或，最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值小于0.01，则将最大负调差系数作为优化无功调差系数，

若最大负调差系数的发电机组阻尼比小于预置零调差系数的发电机组阻尼比且两者的差值的绝对值大于0.01，则以第一预设步长增大最大负调差系数并跳转至第二调整单元。

7.根据权利要求6所述的发电机组无功调差系数优化装置，其特征在于，还包括：

第三调整单元，用于调整发电机组的有功功率大于90％额定有功功率，无功功率为0，一次调频、AGC、AVC和PSS在退出状态；

扰动单元，用于通过自动励磁调节器向发电机增加机端电压扰动量U％，依次进行正扰动和负扰动，并以第二预设步长增加机端电压扰动量U％，直到增加的机端电压扰动量U％使得发电机组有功功率波动的峰峰值达到额定无功功率的10％或振荡次数大于5次时对应的机端电压扰动量U％作为预置电压阶跃量。

8.根据权利要求7所述的发电机组无功调差系数优化装置，其特征在于，第二负调差系数计算单元中预设电压值为5％额定电压值，根据发电机的功率因数，计算第二负调差系数具体为：

9.根据权利要求8所述的发电机组无功调差系数优化装置，其特征在于，第二调整单元中预置阻尼比计算公式具体为：

其中，ξ为阻尼比；N为计算周期数；P₁为第一个有功功率峰值，单位为兆瓦；P₂为第二个有功功率峰值，单位为兆瓦；P_2N+1为第2N+1个有功功率峰值，单位为兆瓦；P_2N+2为第2N+2个有功功率峰值，单位为兆瓦。

10.根据权利要求9所述的发电机组无功调差系数优化装置，其特征在于，第二比较单元中预置零调差系数的发电机组阻尼比具体为：

调整发电机组至PSS在投入状态，以零无功调差系数作为运行调差系数，以预置电压阶跃量进行发电机组的阶跃扰动试验，得到发电机组的第二机端电压、第二有功功率、第二无功功率和第二有功功率波动曲线，根据预置阻尼比计算公式得到预置零调差系数的发电机组阻尼比。