CN110514892A - 一种基于电压阶跃法对无功电流补偿率进行测量的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电压阶跃法对无功电流补偿率进行测量的方法及系统，其中方法包括：将无功电流补偿功能投入稳定运行的发电机，按预订的阶跃比例修改发电机机端电压给定值，实现发电机机端电压阶跃；记录发电机机端电压阶跃前和后的发电机机端电压给定值、发电机机端电压以及发电机无功功率；选取发电机机端电压阶跃前和后的两个稳态点的发电机定子电压、无功功率，两个稳态点下的发电机无功电流；根据发电机机端电压阶跃前和后的发电机机端电压给定值、发电机机端电压以及发电机无功电流和发电机机端电压，计算无功电流补偿电抗；根据无功电流补偿电抗、发电机电抗标幺基值，计算实测无功电流补偿率。

Description

一种基于电压阶跃法对无功电流补偿率进行测量的方法及 系统

技术领域

本发明涉及电力技术领域，更具体地，涉及一种基于电压阶跃法对无功电流补偿率进行测量的方法及系统。

背景技术

随着特高压交直流大型互联电力系统的发展，电力系统的安全稳定运行日益重要。发电机励磁系统对保证系统电压和无功稳定具有十分显著的作用。现在大型电厂大多为发电机变压器组接线方式，且在主变压器的高压侧均并联于同一条母线。所以，同一电厂内一台机组的励磁电压发生改变，不仅会改变本机组的无功及电压，而且还会影响其它并列运行机组的无功，从而引起母线电压的变化。另外，由于主变压器本身存在较大漏抗，也会影响发电机励磁系统对系统电压的作用效果。为了改善发电机励磁系统对系统无功及电压的控制效果，励磁调节器中引入了无功电流补偿的功能，无功电流补偿功能既可以提高电力系统的电压稳定性，又可以保证机组间无功功率的合理分配。

采用适当的无功电流补偿率不仅是机组经济运行的要求，也是电网稳定的必要措施，同时也是新投机组的必须试验，有很大的应用价值。

现有测量无功电流补偿率的方法,比如甩额定无功，试验条件苛刻，实现难度大，对系统稳定冲击大，不适合普遍采用。

因此，需要一种技术，以实现于电压阶跃法对发电机励磁系统无功电流补偿率进行测量的方法。

发明内容

本发明技术方案提供一种基于电压阶跃法对无功电流补偿率进行测量的方法及系统，以解决如何基于电压阶跃法对发电机励磁系统无功电流补偿率进行测量的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于电压阶跃法对无功电流补偿率进行测量的方法，所述方法包括：

将无功电流补偿功能投入稳定运行的发电机，按预订的阶跃比例修改所述发电机机端电压给定值，实现所述发电机机端电压阶跃；

记录所述发电机机端电压阶跃前的第一发电机机端电压给定值、第一发电机机端电压以及第一发电机无功功率；

记录所述发电机机端电压阶跃后的第二发电机机端电压给定值、第二发电机机端电压以及第二发电机无功功率；

选取所述发电机机端电压阶跃前的第一稳态点的第一发电机定子电压、第一无功功率，计算第一稳态点下的第一发电机无功电流；

选取所述发电机机端电压阶跃后的第二稳态点的第二发电机定子电压、第二无功功率，计算第二稳态点下的第二发电机无功电流；

根据所述发电机机端电压阶跃前的第一发电机机端电压给定值、第一发电机机端电压以及第一发电机无功电流和所述发电机机端电压阶跃后的第二发电机定子电压、第二发电机机端电压以及第二发电机无功电流，计算无功电流补偿电抗；

根据所述无功电流补偿电抗、发电机电抗标幺基值，计算实测无功电流补偿率。

优选地，所述发电机为并网运行。

优选地，所述阶跃比例为不超过4％。

优选地，所述发电机的第一发电机无功电流、第二发电机无功电流、无功电流补偿电抗以及发电机电抗标幺基值的计算包括：

(1)设U_ref为稳态时发电机机端电压给定值，U_t为稳态时发电机机端电压实际值，U_c为稳态时发电机机端电压实际值考虑附加调差后的合成电压，I_t为稳态时发电机机端电流实际值，I_q为发电机机端电流的无功分量，X_c为无功电流补偿率；

设阶跃前，第一发电机机端电压给定值U_ref1，第一发电机机端电压为U_t1，第一发电机无功功率为Q₁,第一发电机无功电流为I_q1；第一发电机合成电压为U_C1；

设阶跃后，第二发电机机端电压给定值U_ref2，第二发电机机端电压为U_t2，第二发电机无功功率为Q₂，第二发电机无功电流为I_q2；第二发电机合成电压为U_C2；发电机额定电压为U_N，发电机视在功率为S_N；

设稳态时发电机机端电压给定值U_ref与实际合成电压U_c的差值为ΔU，由于发电机参数确定后，ΔU只与励磁系统静态放大倍数相关，对于快速励磁系统而言，ΔU近似为0，忽略不计；

阶跃前，发电机电压稳定状态下满足式1)：

U_ref1＝U_c1＝(U_t1+X_cI_q1) 1)

阶跃后，发电机电压稳定状态下满足式2)：

U_ref2＝U_c2＝(U_t2+X_cI_q2) 2)

式2)减式1)得到式3)：

U_ref2-U_ref1＝(U_t2+X_cI_q2)-(U_t1+X_cI_q1)＝(U_t2-U_t1)+X_c(I_q2-I_q1)

3)

(2)因为U_ref2-U_ref1即是电压阶跃量，是已知量，U_t1和U_t2通过实测获得，又因为：

联合式3)、式4)和式5)可得：

由式6)得到无功电流补偿率X_c的有名值，但是考虑实际工程领域中该数值均采用基于发电机额定视在功率S_N的标幺值，对X_c的有名值进行标幺化；X_B为发电机电抗标幺基值；

(3)因为X_c的有名值是一个电抗值，所以求得电抗的标幺基值如下：

所以根据式6)和式7)求得无功电流补偿率X_c的标幺值X_c ^*：

优选地，还包括：将所述实测无功电流补偿率与设定无功电流补偿率进行比较，当将所述实测无功电流补偿率与设定无功电流补偿率的误差率在预设的误差率阈值内时，则认为设定值与实际值基本相同，可以认为设定无功电流补偿率准确；

当将所述实测无功电流补偿率与设定无功电流补偿率的误差率超过预设的误差率阈值内时，则认为设定值与实际值不相同，认为设定无功电流补偿率设定无功电流补偿率不准确，应以实测无功电流补偿率为准。

基于本发明的另一方面，提供一种基于电压阶跃法对无功电流补偿率进行测量的系统，所述系统包括：

初始单元，用于将无功电流补偿功能投入稳定运行的发电机，按预订的阶跃比例修改所述发电机机端电压给定值，实现所述发电机机端电压阶跃；

第一记录单元，用于记录所述发电机机端电压阶跃前的第一发电机机端电压给定值、第一发电机机端电压以及第一发电机无功功率；

第二记录单元，用于记录所述发电机机端电压阶跃后的第二发电机机端电压给定值、第二发电机机端电压以及第二发电机无功功率；

第一选取单元，用于选取所述发电机机端电压阶跃前的第一稳态点的第一发电机定子电压、第一无功功率，计算第一稳态点下的第一发电机无功电流；

第二选取单元，用于选取所述发电机机端电压阶跃后的第二稳态点的第二发电机定子电压、第二无功功率，计算第二稳态点下的第二发电机无功电流；

计算单元，用于根据所述发电机机端电压阶跃前的第一发电机机端电压给定值、第一发电机机端电压以及第一发电机无功电流和所述发电机机端电压阶跃后的第二发电机定子电压、第二发电机机端电压以及第二发电机无功电流，计算无功电流补偿电抗；用于根据所述无功电流补偿电抗、发电机电抗标幺基值，计算实测无功电流补偿率。

优选地，所述发电机为并网运行。

优选地，所述阶跃比例为不超过4％。

优选地，所述计算单元用于发电机的第一发电机无功电流、第二发电机无功电流、无功电流补偿电抗以及发电机电抗标幺基值的计算，包括：

(1)设U_ref为稳态时发电机机端电压给定值，U_t为稳态时发电机机端电压实际值，U_c为稳态时发电机机端电压实际值考虑附加调差后的合成电压，I_t为稳态时发电机机端电流实际值，I_q为发电机机端电流的无功分量，X_c为无功电流补偿率；

设阶跃前，第一发电机机端电压给定值U_ref1，第一发电机机端电压为U_t1，第一发电机无功功率为Q₁,第一发电机无功电流为I_q1；第一发电机合成电压为U_C1；

设阶跃后，第二发电机机端电压给定值U_ref2，第二发电机机端电压为U_t2，第二发电机无功功率为Q₂，第二发电机无功电流为I_q2；第二发电机合成电压为U_C2；发电机额定电压为U_N，发电机视在功率为S_N；

设稳态时发电机机端电压给定值U_ref与实际合成电压U_c的差值为ΔU，由于发电机参数确定后，ΔU只与励磁系统静态放大倍数相关，对于快速励磁系统而言，ΔU近似为0，忽略不计；

阶跃前，发电机电压稳定状态下满足式1)：

U_ref1＝U_c1＝(U_t1+X_cI_q1) 1)

阶跃后，发电机电压稳定状态下满足式2)：

U_ref2＝U_c2＝(U_t2+X_cI_q2) 2)

式2)减式1)得到式3)：

U_ref2-U_ref1＝(U_t2+X_cI_q2)-(U_t1+X_cI_q1)＝(U_t2-U_t1)+X_c(I_q2-I_q1)

3)

(2)因为U_ref2-U_ref1即是电压阶跃量，是已知量，U_t1和U_t2通过实测获得，又因为：

联合式3)、式4)和式5)可得：

由式6)得到无功电流补偿率X_c的有名值，但是考虑实际工程领域中该数值均采用基于发电机额定视在功率S_N的标幺值，对X_c的有名值进行标幺化；X_B为发电机电抗标幺基值；

(3)因为X_c的有名值是一个电抗值，所以求得电抗的标幺基值如下：

所以根据式6)和式7)求得无功电流补偿率X_c的标幺值X_c ^*：

优选地，还包括结果单元，用于将所述实测无功电流补偿率与设定无功电流补偿率进行比较，当将所述实测无功电流补偿率与设定无功电流补偿率的误差率在预设的误差率阈值内时，则认为设定值与实际值基本相同，设定无功电流补偿率准确；

当将所述实测无功电流补偿率与设定无功电流补偿率的误差率超过预设的误差率阈值内时，则认为设定值与实际值不相同，认为设定无功电流补偿率不准确，应以实测无功电流补偿率为准。

本发明技术方案提供一种基于电压阶跃法对无功电流补偿率进行测量的方法及系统，其中方法包括：将无功电流补偿功能投入稳定运行的发电机，按预订的阶跃比例修改发电机机端电压给定值，实现发电机机端电压阶跃；记录发电机机端电压阶跃前的第一发电机机端电压给定值、第一发电机机端电压以及第一发电机无功功率；记录发电机机端电压阶跃后的第二发电机机端电压给定值、第二发电机机端电压以及第二发电机无功功率；选取发电机机端电压阶跃前的第一稳态点的第一发电机定子电压、第一无功功率，计算第一稳态点下的第一发电机无功电流；选取发电机机端电压阶跃后的第二稳态点的第二发电机定子电压、第二无功功率，计算第二稳态点下的第二发电机无功电流；根据发电机机端电压阶跃前的第一发电机机端电压给定值、第一发电机机端电压以及第一发电机无功电流和发电机机端电压阶跃后的第二发电机定子电压、第二发电机机端电压以及第二发电机无功电流，计算无功电流补偿电抗；根据无功电流补偿电抗、发电机电抗标幺基值，计算实测无功电流补偿率。本发明技术方案提出的一种通过电压阶跃法测量发电机励磁系统无功电流补偿率的现场实测方法，提出了发电机励磁系统无功电流补偿率实测流程。本发明技术方案实现了发电机励磁系统无功电流补偿率的现场实测，实施过程简单有效，为发电机励磁系统无功电流补偿率方便准确的现场实测提供了解决方案。本发明技术方案通过发电机组实例分析结果，验证了发电机无功电流补偿率实测方法的准确性，显示出该实测方法具有较强的工程实用性。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明优选实施方式的基于电压阶跃法对无功电流补偿率进行测量的方法流程图；

图2为根据本发明优选实施方式的发电机励磁控制逻辑示意图；以及

图3为根据本发明优选实施方式的基于电压阶跃法对无功电流补偿率进行测量的系统结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明优选实施方式的基于电压阶跃法对无功电流补偿率进行测量的方法流程图。为实现发电机励磁系统无功电流补偿率实测流程，本申请实施方式提供了一种基于电压阶跃法对无功电流补偿率进行测量的方法，方法包括：

优选地，在步骤101：将无功电流补偿功能投入稳定运行的发电机，按预订的阶跃比例修改发电机机端电压给定值，实现发电机机端电压阶跃。优选地，发电机为并网运行。优选地，阶跃比例为不超过4％。

本申请发电机在某一工况下稳定运行，将无功电流补偿功能投入，修改发电机机端电压给定值，进行发电机端电压3％阶跃，记录阶跃前后两个稳定状态下的发电机机端电压、无功功率。

优选地，在步骤102：记录发电机机端电压阶跃前的第一发电机机端电压给定值、第一发电机机端电压以及第一发电机无功功率。

优选地，在步骤103：记录发电机机端电压阶跃后的第二发电机机端电压给定值、第二发电机机端电压以及第二发电机无功功率。

优选地，在步骤104：选取发电机机端电压阶跃前的第一稳态点的第一发电机定子电压、第一无功功率，计算第一稳态点下的第一发电机无功电流。

优选地，在步骤105：选取发电机机端电压阶跃后的第二稳态点的第二发电机定子电压、第二无功功率，计算第二稳态点下的第二发电机无功电流。

优选地，在步骤106：根据发电机机端电压阶跃前的第一发电机机端电压给定值、第一发电机机端电压以及第一发电机无功电流和发电机机端电压阶跃后的第二发电机定子电压、第二发电机机端电压以及第二发电机无功电流，计算无功电流补偿电抗。

优选地，在步骤107：根据无功电流补偿电抗、发电机电抗标幺基值，计算实测无功电流补偿率。

本申请根据试验数据，取阶跃前后两个稳态点的发电机定子电压和无功功率，计算两个稳态点下的发电机无功电流。根据阶跃前后的发电机机端电压和无功电流，计算无功电流补偿电抗。同步发电机励磁系统控制逻辑如图2所示。

优选地，发电机的第一发电机无功电流、第二发电机无功电流、无功电流补偿电抗以及发电机电抗标幺基值的计算包括：

(1)设U_ref为稳态时发电机机端电压给定值，U_t为稳态时发电机机端电压实际值，U_c为稳态时发电机机端电压实际值考虑附加调差后的合成电压，I_t为稳态时发电机机端电流实际值，I_q为发电机机端电流的无功分量，X_c为无功电流补偿率；

设阶跃前，第一发电机机端电压给定值U_ref1，第一发电机机端电压为U_t1，第一发电机无功功率为Q₁,第一发电机无功电流为I_q1；第一发电机合成电压为U_C1；

设阶跃后，第二发电机机端电压给定值U_ref2，第二发电机机端电压为U_t2，第二发电机无功功率为Q₂，第二发电机无功电流为I_q2；第二发电机合成电压为U_C2；发电机额定电压为U_N，发电机视在功率为S_N；

设稳态时发电机机端电压给定值U_ref与实际合成电压U_c的差值为ΔU，由于发电机参数确定后，ΔU只与励磁系统静态放大倍数相关，对于快速励磁系统而言，ΔU近似为0，忽略不计；

阶跃前，发电机电压稳定状态下满足式1)：

U_ref1＝U_c1＝(U_t1+X_cI_q1) 1)

阶跃后，发电机电压稳定状态下满足式2)：

U_ref2＝U_c2＝(U_t2+X_cI_q2) 2)

式2)减式1)得到式3)：

U_ref2-U_ref1＝(U_t2+X_cI_q2)-(U_t1+X_cI_q1)＝(U_t2-U_t1)+X_c(I_q2-I_q1)

3)

(2)因为U_ref2-U_ref1即是电压阶跃量，是已知量，U_t1和U_t2通过实测获得，又因为：

联合式3)、式4)和式5)可得：

由式6)得到无功电流补偿率X_c的有名值，但是考虑实际工程领域中该数值均采用基于发电机额定视在功率S_N的标幺值，对X_c的有名值进行标幺化；X_B为发电机电抗标幺基值；

(3)因为X_c的有名值是一个电抗值，所以求得电抗的标幺基值如下：

所以根据式6)和式7)求得无功电流补偿率X_c的标幺值X_c ^*：

优选地，方法还包括：将实测无功电流补偿率与设定无功电流补偿率进行比较，当将实测无功电流补偿率与设定无功电流补偿率的误差率在预设的误差率阈值内时，则认为设定值与实际值基本相同，可以认为设定无功电流补偿率准确；

当将实测无功电流补偿率与设定无功电流补偿率的误差率超过预设的误差率阈值内时，则认为设定值与实际值不相同，认为设定无功电流补偿率不准确，应以实测无功电流补偿率为准。

本发明提供的实话方式，发电机无功电流补偿率基于实测数据进行计算，实验方法简单有效，适合实际工程应用；本申请对工况无特殊要求，并网情况下适合所有工况，计算结果鲁棒性较好；本申请通过发电机组实例分析结果，验证了发电机无功电流补偿率实测方法的准确性，显示出该实测方法具有较强的工程实用性。

表1某机组无功电流补偿率测量计算

本申请以表1所示的某316MW火电机组测试结果为例对本发明进一步的详细说明，但本发明不限于所给出的例子。

使用本发明提供的方法进行发电机无功电流补偿率测量试验，步骤如下：

步骤一：发电机组并网运行在某一工况下，保持励磁调节器正常工作，设置励磁调节器无功电流补偿功能投入，保持励磁调节器中发电机电压给定值不变，记录发电机机端电压给定值U_ref1，发电机机端电压为U_t1，发电机无功功率为Q₁；

步骤二：将试验发电机组进行机端电压3％阶跃，待发电机无功稳定后，记录发电机机端电压给定值U_ref2，发电机机端电压U_t2，发电机无功功率Q₂；

步骤三：根据试验数据录取的发电机定子电压U_t1、U_t2，无功功率Q₁、Q₂计算发电机无功电流I_q1、I_q2。

无功电流计算公式如下：

其中，Q、U分别为阶跃前后两个稳定状态下，发电机无功功率和定子电压；

步骤四：根据阶跃前后发电机电压给定值为已知数，由发电机电压和无功功率，计算无功电流补偿电抗。

无功电流补偿电抗计算公式如下：

其中，U_ref1和U_ref2为阶跃前后发电机机端电压给定值，U_t1、U_t2为阶跃前后的发电机机端电压稳态值，Q₁、Q₂为阶跃前后的发电机无功功率稳态值。

步骤五：计算发电机电抗标幺基值；

发电机电抗标幺基值计算公式如下：

其中，其中，U_N为发电机的额定电压，S_N为发电机的额定视在功率；

步骤六：根据无功电流补偿电抗、发电机电抗标幺基值，计算实测无功电流补偿率X_c ^*；

无功电流补偿率标幺值计算公式如下：

其中，U_ref1和U_ref2为阶跃前后发电机机端电压给定值，U_t1、U_t2为阶跃前后的发电机机端电压稳态值，Q₁、Q₂为阶跃前后的发电机无功功率稳态值,U_N为发电机的额定电压，S_N为发电机的额定视在功率；

步骤七：将无功电流补偿率的实测值与设定值进行对比验证；

通过本例中适用于多工况的无功电流补偿率测量方法，完成无功电流补偿率的测量：表1为本发明所提方法的发电机电压调差率实测结果。其中，实测值与设定值的误差较小。

由测试结果可知，使用本申请实施方式的发电机无功电流补偿率测试方法，实测值与设定值误差相当小，且因本申请提供的实施方式具有多工况适应的特点，发电机无功电流补偿率测量在并网运行情况下具有试验简单方便、计算结果鲁棒性好的效果，可以满足电网运行需求，从而验证了本申请提供的方法在实际系统分析中的有效性。

图3为根据本发明优选实施方式的基于电压阶跃法对无功电流补偿率进行测量的系统结构图。本申请提供一种基于电压阶跃法对无功电流补偿率进行测量的系统，系统包括：

初始单元301，用于将无功电流补偿功能投入稳定运行的发电机，按预订的阶跃比例修改发电机机端电压给定值，实现发电机机端电压阶跃；

第一记录单元302，用于记录发电机机端电压阶跃前的第一发电机机端电压给定值、第一发电机机端电压以及第一发电机无功功率。优选地，发电机为并网运行。优选地，阶跃比例为不超过4％，本申请跃阶比例可以为3％。

第二记录单元303，用于记录发电机机端电压阶跃后的第二发电机机端电压给定值、第二发电机机端电压以及第二发电机无功功率。

第一选取单元304，用于选取发电机机端电压阶跃前的第一稳态点的第一发电机定子电压、第一无功功率，计算第一稳态点下的第一发电机无功电流。

第二选取单元305，用于选取发电机机端电压阶跃后的第二稳态点的第二发电机定子电压、第二无功功率，计算第二稳态点下的第二发电机无功电流。

计算单元306，用于根据发电机机端电压阶跃前的第一发电机机端电压给定值、第一发电机机端电压以及第一发电机无功电流和发电机机端电压阶跃后的第二发电机定子电压、第二发电机机端电压以及第二发电机无功电流，计算无功电流补偿电抗；用于根据无功电流补偿电抗、发电机电抗标幺基值，计算实测无功电流补偿率。

优选地，计算单元306用于发电机的第一发电机无功电流、第二发电机无功电流、无功电流补偿电抗以及发电机电抗标幺基值的计算，包括：

(1)设U_ref为稳态时发电机机端电压给定值，U_t为稳态时发电机机端电压实际值，U_c为稳态时发电机机端电压实际值考虑附加调差后的合成电压，I_t为稳态时发电机机端电流实际值，I_q为发电机机端电流的无功分量，X_c为无功电流补偿率；

设阶跃前，第一发电机机端电压给定值U_ref1，第一发电机机端电压为U_t1，第一发电机无功功率为Q₁,第一发电机无功电流为I_q1；第一发电机合成电压为U_C1；

设阶跃后，第二发电机机端电压给定值U_ref2，第二发电机机端电压为U_t2，第二发电机无功功率为Q₂，第二发电机无功电流为I_q2；第二发电机合成电压为U_C2；发电机额定电压为U_N，发电机视在功率为S_N；

设稳态时发电机机端电压给定值U_ref与实际合成电压U_c的差值为ΔU，由于发电机参数确定后，ΔU只与励磁系统静态放大倍数相关，对于快速励磁系统而言，ΔU近似为0，忽略不计；

阶跃前，发电机电压稳定状态下满足式1)：

U_ref1＝U_c1＝(U_t1+X_cI_q1) 1)

阶跃后，发电机电压稳定状态下满足式2)：

U_ref2＝U_c2＝(U_t2+X_cI_q2) 2)

式2)减式1)得到式3)：

U_ref2-U_ref1＝(U_t2+X_cI_q2)-(U_t1+X_cI_q1)＝(U_t2-U_t1)+X_c(I_q2-I_q1)

3)

(2)因为U_ref2-U_ref1即是电压阶跃量，是已知量，U_t1和U_t2通过实测获得，又因为：

联合式3)、式4)和式5)可得：

由式6)得到无功电流补偿率X_c的有名值，但是考虑实际工程领域中该数值均采用基于发电机额定视在功率S_N的标幺值，对X_c的有名值进行标幺化；X_B为发电机电抗标幺基值；

(3)因为X_c的有名值是一个电抗值，所以求得电抗的标幺基值如下：

所以根据式6)和式7)求得无功电流补偿率X_c的标幺值X_c ^*：

优选地，系统还包括结果单元，用于将实测无功电流补偿率与设定无功电流补偿率进行比较，当将实测无功电流补偿率与设定无功电流补偿率的误差率在预设的误差率阈值内时，则认为设定值与实际值基本相同，可以认为设定无功电流补偿率准确；

当将实测无功电流补偿率与设定无功电流补偿率的误差率超过预设的误差率阈值内时，则认为设定值与实际值不相同，认为设定无功电流补偿率不准确，应以设定无功电流补偿率为准。

本发明优选实施方式的基于电压阶跃法对无功电流补偿率进行测量的系统300与本发明优选实施方式的基于电压阶跃法对无功电流补偿率进行测量的方法100相对应，在此不再进行赘述。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (10)

1.一种基于电压阶跃法对无功电流补偿率进行测量的方法，所述方法包括：

将无功电流补偿功能投入稳定运行的发电机，按预订的阶跃比例修改所述发电机机端电压给定值，实现所述发电机机端电压阶跃；

记录所述发电机机端电压阶跃前的第一发电机机端电压给定值、第一发电机机端电压以及第一发电机无功功率；

记录所述发电机机端电压阶跃后的第二发电机机端电压给定值、第二发电机机端电压以及第二发电机无功功率；

选取所述发电机机端电压阶跃前的第一稳态点的第一发电机定子电压、第一无功功率，计算第一稳态点下的第一发电机无功电流；

选取所述发电机机端电压阶跃后的第二稳态点的第二发电机定子电压、第二无功功率，计算第二稳态点下的第二发电机无功电流；

根据所述发电机机端电压阶跃前的第一发电机机端电压给定值、第一发电机机端电压以及第一发电机无功电流和所述发电机机端电压阶跃后的第二发电机定子电压、第二发电机机端电压以及第二发电机无功电流，计算无功电流补偿电抗；

根据所述无功电流补偿电抗、发电机电抗标幺基值，计算实测无功电流补偿率。

2.根据权利要求1所述的方法，所述发电机为并网运行。

3.根据权利要求1所述的方法，所述阶跃比例为不超过4％。

4.根据权利要求1所述的方法，所述发电机的第一发电机无功电流、第二发电机无功电流、无功电流补偿电抗以及发电机电抗标幺基值的计算包括：

(1)设U_ref为稳态时发电机机端电压给定值，U_t为稳态时发电机机端电压实际值，U_c为稳态时发电机机端电压实际值考虑附加调差后的合成电压，I_t为稳态时发电机机端电流实际值，I_q为发电机机端电流的无功分量，X_c为无功电流补偿率；

设阶跃前，第一发电机机端电压给定值U_ref1，第一发电机机端电压为U_t1，第一发电机无功功率为Q₁,第一发电机无功电流为I_q1；第一发电机合成电压为U_C1；

设阶跃后，第二发电机机端电压给定值U_ref2，第二发电机机端电压为U_t2，第二发电机无功功率为Q₂，第二发电机无功电流为I_q2；第二发电机合成电压为U_C2；发电机额定电压为U_N，发电机视在功率为S_N；

设稳态时发电机机端电压给定值U_ref与实际合成电压U_c的差值为ΔU，由于发电机参数确定后，ΔU只与励磁系统静态放大倍数相关，对于快速励磁系统而言，ΔU近似为0，忽略不计；

阶跃前，发电机电压稳定状态下满足式1)：

U_ref1＝U_c1＝(U_t1+X_cI_q1) 1)

阶跃后，发电机电压稳定状态下满足式2)：

U_ref2＝U_c2＝(U_t2+X_cI_q2) 2)

式2)减式1)得到式3)：

U_ref2-U_ref1＝(U_t2+X_cI_q2)-(U_t1+X_cI_q1)＝(U_t2-U_t1)+X_c(I_q2-I_q1) 3)

(2)因为U_ref2-U_ref1即是电压阶跃量，是已知量，U_t1和U_t2通过实测获得，又因为：

联合式3)、式4)和式5)可得：

由式6)得到无功电流补偿率Xc的有名值，但是考虑实际工程领域中该数值均采用基于发电机额定视在功率S_N的标幺值，对X_c的有名值进行标幺化；X_B为发电机电抗标幺基值；

(3)因为X_c的有名值是一个电抗值，所以求得电抗的标幺基值如下：

所以根据式6)和式7)求得无功电流补偿率X_c的标幺值X_c*：

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述实测无功电流补偿率与设定无功电流补偿率进行比较，当将所述实测无功电流补偿率与设定无功电流补偿率的误差率在预设的误差率阈值内时，则认为设定无功电流补偿率准确；

当将所述实测无功电流补偿率与设定无功电流补偿率的误差率超过预设的误差率阈值内时，则认为设定无功电流补偿率不准确，以实测无功电流补偿率为准。

6.一种基于电压阶跃法对无功电流补偿率进行测量的系统，所述系统包括：

初始单元，用于将无功电流补偿功能投入稳定运行的发电机，按预订的阶跃比例修改所述发电机机端电压给定值，实现所述发电机机端电压阶跃；

第一记录单元，用于记录所述发电机机端电压阶跃前的第一发电机机端电压给定值、第一发电机机端电压以及第一发电机无功功率；

第二记录单元，用于记录所述发电机机端电压阶跃后的第二发电机机端电压给定值、第二发电机机端电压以及第二发电机无功功率；

第一选取单元，用于选取所述发电机机端电压阶跃前的第一稳态点的第一发电机定子电压、第一无功功率，计算第一稳态点下的第一发电机无功电流；

第二选取单元，用于选取所述发电机机端电压阶跃后的第二稳态点的第二发电机定子电压、第二无功功率，计算第二稳态点下的第二发电机无功电流；

计算单元，用于根据所述发电机机端电压阶跃前的第一发电机机端电压给定值、第一发电机机端电压以及第一发电机无功电流和所述发电机机端电压阶跃后的第二发电机定子电压、第二发电机机端电压以及第二发电机无功电流，计算无功电流补偿电抗；用于根据所述无功电流补偿电抗、发电机电抗标幺基值，计算实测无功电流补偿率。

7.根据权利要求6所述的系统，所述发电机为并网运行。

8.根据权利要求6所述的系统，所述阶跃比例为不超过4％。

9.根据权利要求6所述的系统，所述计算单元用于发电机的第一发电机无功电流、第二发电机无功电流、无功电流补偿电抗以及发电机电抗标幺基值的计算，包括：

(1)设U_ref为稳态时发电机机端电压给定值，U_t为稳态时发电机机端电压实际值，U_c为稳态时发电机机端电压实际值考虑附加调差后的合成电压，I_t为稳态时发电机机端电流实际值，I_q为发电机机端电流的无功分量，X_c为无功电流补偿率；

设阶跃前，第一发电机机端电压给定值U_ref1，第一发电机机端电压为U_t1，第一发电机无功功率为Q₁,第一发电机无功电流为I_q1；第一发电机合成电压为U_C1；

设阶跃后，第二发电机机端电压给定值U_ref2，第二发电机机端电压为U_t2，第二发电机无功功率为Q₂，第二发电机无功电流为I_q2；第二发电机合成电压为U_C2；发电机额定电压为U_N，发电机视在功率为S_N；

设稳态时发电机机端电压给定值U_ref与实际合成电压U_c的差值为ΔU，由于发电机参数确定后，ΔU只与励磁系统静态放大倍数相关，对于快速励磁系统而言，ΔU近似为0，忽略不计；

阶跃前，发电机电压稳定状态下满足式1)：

U_ref1＝U_c1＝(U_t1+X_cI_q1) 1)

阶跃后，发电机电压稳定状态下满足式2)：

U_ref2＝U_c2＝(U_t2+X_cI_q2) 2)

式2)减式1)得到式3)：

U_ref2-U_ref1＝(U_t2+X_cI_q2)-(U_t1+X_cI_q1)＝(U_t2-U_t1)+X_c(I_q2-I_q1) 3)

(2)因为U_ref2-U_ref1即是电压阶跃量，是已知量，U_t1和U_t2通过实测获得，又因为：

联合式3)、式4)和式5)可得：

由式6)得到无功电流补偿率Xc的有名值，但是考虑实际工程领域中该数值均采用基于发电机额定视在功率S_N的标幺值，对X_c的有名值进行标幺化；X_B为发电机电抗标幺基值；

(3)因为X_c的有名值是一个电抗值，所以求得电抗的标幺基值如下：

所以根据式6)和式7)求得无功电流补偿率X_c的标幺值X_c*：

10.根据权利要求6所述的系统，还包括结果单元，用于将所述实测无功电流补偿率与设定无功电流补偿率进行比较，当将所述实测无功电流补偿率与设定无功电流补偿率的误差率在预设的误差率阈值内时，则认为设定无功电流补偿率准确；

当将所述实测无功电流补偿率与设定无功电流补偿率的误差率超过预设的误差率阈值内时，则认为设定无功电流补偿率不准确，以实测无功电流补偿率为准。