IPC分类号 : H02J3/00,H02J3/12,H02J3/16,H02J3/18,H02P13/00,H02P13/06
专利摘要
本发明公开了一种发电机及调相机升压变压器运行档位整定方法。本发明先确定升压变压器档位整定计算的无功电压边界条件，接着计算不同升压变压器档位下发电机及调相机的无功电压允许运行区间，并计算不同升压变压器档位下电网不同典型运行方式下发电机及调相机的无功电压运行边界曲线，进而绘制不同升压变压器档位下发电机及调相机的无功电压综合有效运行区间，最后通过升压变压器档位综合整定方法进行档位整定。本发明能够将发电机及调相机静态无功电压运行特性与实际电力系统中的无功电压运行特性结合，实现对发电机及调相机升压变档位的有效整定。
权利要求
1.一种发电机及调相机升压变压器运行档位整定方法，其特征在于，包括步骤：
1)确定升压变压器档位整定计算的无功电压边界条件；
2)计算不同升压变压器档位下发电机及调相机的无功电压允许运行区间；
3)计算不同升压变压器档位下电网不同典型运行方式下发电机及调相机的无功电压运行边界曲线；
4)绘制不同升压变压器档位下发电机及调相机的无功电压综合有效运行区间；
5)通过基于发电机及调相机升压变压器档位综合整定方法进行档位整定；
所述不同升压变压器档位下发电机及调相机的无功电压综合有效运行区间的绘制步骤为：
1)在U
2)在U
3)在U
4)以上1)～3)中的区域共同包围的区间为档位下发电机及调相机的无功电压综合有效运行区间；
所述的发电机及调相机升压变压器档位综合整定方法包括：
1)首先根据发电机及调相机的无功功率运行区间A-B-D-C-A，筛选掉机端电压和系统电压在运行范围内调节时，发电机及调相机进相、滞相无功功率无法达到上下限的档位；
2)计算剩余各个档位下，由系统电压和机端电压变化时发电机及调相机的无功功率运行区间A-B-D-C-A，系统在大方式和小方式下的无功电压运行曲线L
3)按照面积最大化的原则整定升压变压器档位。
2.根据权利要求1所述的一种发电机及调相机升压变压器运行档位整定方法，其特征在于，所述无功电压边界条件的确定，包括：
1)根据电力系统运行要求，确定升压变压器高压侧系统电压的运行范围U
2)根据发电机及调相机厂站运行要求，确定机端电压运行范围U
3)根据机组铭牌或者试验参数，确定机组无功功率最大运行范围Q
3.根据权利要求2所述的一种发电机及调相机升压变压器运行档位整定方法，其特征在于，确定升压变压器档位整定原则，即变压器档位需要使得发电机及调相机有最大的无功功率运行范围，同时需要保证发电机及调相机运行时的机端电压在U
4.根据权利要求1所述的一种发电机及调相机升压变压器运行档位整定方法，其特征在于，在某一档位下发电机及调相机的无功电压允许运行区间的计算步骤为：
1)在系统电压U
式中，Q
2)在U
5.根据权利要求4所述的一种发电机及调相机升压变压器运行档位整定方法，其特征在于，根据发电机及调相机的参数确定发电机及调相机额定有功功率、额定容量；根据变压器的参数确定变压器的阻抗以及不同的档位对应的变比。
6.根据权利要求4所述的一种发电机及调相机升压变压器运行档位整定方法，其特征在于，根据不同档位下的无功电压允许运行区间，事先剔除不满足升压变压器档位整定原则的档位。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种发电机及调相机升压变压器运行档位整定方法，其特征在于，所述电网典型运行方式下发电机及调相机的无功电压运行边界曲线的计算步骤为：
1)建立电网典型大运行方式或小运行方式下的电力系统仿真计算模型；
2)在不同运行方式下通过动态仿真计算得到不同发电机及调相机无功功率对应的变压器高压侧系统电压值，得到相应的发电机及调相机无功功率与系统电压的无功电压运行边界曲线L
8.根据权利要求7所述的一种发电机及调相机升压变压器运行档位整定方法，其特征在于，所述动态仿真计算的具体过程如下：在某个运行方式下，设置发电机及调相机的励磁调节器按照一定的t-U
说明书
技术领域
本发明属于电力系统电压控制领域，具体地说是一种发电机及调相机升压变压器运行档位整定方法。
背景技术
变压器是连接各个电压等级电网的主要元件，在电力系统中占据了十分重要的地位。发电机及调相机、调相机一般通过升压变压器与电力系统相连。变压器本身是消耗无功功率的设备，无功的损耗会造成变压器的压降。变压器的压降可以通过合理选择变压器的档位予以补偿，但变压器档位的调整不仅改变了变压器各侧的电压分布情况，同时也会对变压器各侧的无功功率产生影响。在发电机及调相机、调相机并网前对升压变压器的档位进行整定是一项重要工作，但是由于缺乏对不同档位下无功-电压水平的综合分析方法，对于变压器档位的选择存在一定的盲目性。
因此，合理地整定发电机及调相机升压变压器的档位，对于充分的发挥机组无功功率与电压调节能力，保证电网无功电压水平和电网的安全稳定性具有重要的意义。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种发电机及调相机升压变压器运行档位整定方法，以实现快速地对发电机及调相机升压变有载开关档位进行评估与整定，使得发电机及调相机并网后能够充分地发挥其无功功率与电压调节的作用。
为此，本发明采用的技术方案是：一种发电机及调相机升压变压器运行档位整定方法，其包括步骤：
1)确定升压变压器档位整定计算的无功电压边界条件；
2)计算不同升压变压器档位下发电机及调相机的无功电压允许运行区间；
3)计算不同升压变压器档位下电网不同典型运行方式下发电机及调相机的无功电压运行边界曲线；
4)绘制不同升压变压器档位下发电机及调相机的无功电压综合有效运行区间；
5)通过基于发电机及调相机升压变压器档位综合整定方法进行档位整定。
进一步地，所述无功电压边界条件的确定，包括：
1)根据电力系统运行要求，确定升压变压器高压侧系统电压的运行范围UN.min～UN.max；
2)根据发电机及调相机厂站运行要求，确定机端电压运行范围UM.min～UM.max；
3)根据机组铭牌或者试验参数，确定机组无功功率最大运行范围QM.min～QM.max。
更进一步地，确定升压变压器档位整定原则，即变压器档位需要使得发电机及调相机有最大的无功功率运行范围，同时需要保证发电机及调相机运行时的机端电压在UM.min～UM.max范围之内、系统电压在UN.min～UN.max范围之内。
进一步地，在某一档位下发电机及调相机及调相机的无功电压允许运行区间的计算步骤为：
1)在系统电压UN和机端电压UM分别为(UN.min,UM.max)、(UN.max,UM.max)、(UN.min,UM.min)、(UN.max,UM.min)时，将发电机及调相机额定有功功率、额定容量、变压器阻抗、变压器变比、系统电压、机端电压代入如下公式计算对应的发电机及调相机无功功率：
式中，QM为发电机及调相机的无功功率，滞相时该值为正，进相时该值为负；UM.pu为发电机及调相机机端电压的标幺值；XT为变压器阻抗标幺值；PM为发电机及调相机额定有功功率；SN为发电机及调相机额定容量；UN为变压器高压侧系统电压；U2为变压器空载条件下的高压绕组电压；
2)在UN-QM坐标上，绘制A、B、C、D四个运行点，对应的坐标分别为(UN.min,QM(UN.min,UM.max))、(UN.max,QM(UN.max,UM.max))、(UN.min,QM(UN.min,UM.min))、(UN.max,QM(UN.max,UM.min))，连接得到某一档位下系统电压和机端电压变化时发电机及调相机的无功电压允许运行区间A-B-D-C-A。
更进一步地，根据发电机及调相机的参数确定发电机及调相机额定有功功率、额定容量；根据变压器的参数确定变压器的阻抗以及不同的档位对应的变比等参数。
更进一步地，根据不同档位下的无功电压允许运行区间，事先剔除不满足升压变压器档位整定原则的档位。
进一步地，所述电网典型运行方式下发电机及调相机的无功电压运行边界曲线的计算步骤为：
1)建立电网典型大运行方式或小运行方式下的电力系统仿真计算模型；
2)在不同运行方式下通过动态仿真计算得到不同发电机及调相机无功功率对应的变压器高压侧系统电压值，得到相应的发电机及调相机无功功率与系统电压的无功电压运行边界曲线L1、L2。
更进一步地，所述动态仿真计算的具体过程如下：在某个运行方式下，设置发电机及调相机的励磁调节器按照一定的t-Uref曲线先增加参考电压给定值，直到发电机及调相机无功功率大于或等于其上限，接着再逐渐减少参考电压给定值，直到发电机及调相机无功功率小于或等于其下限为止；记录动态仿真过程中发电机及调相机的无功功率，以及不同的无功功率对应的变压器高压侧系统电压值；对记录的无功功率-系统电压值按照系统电压从小到大进行排序，得到发电机及调相机无功功率与系统电压的关系QM(UN)，对无功功率和系统电压的关系进行拟合，分别得到大方式下和小方式下的无功电压曲线L1，L2。
进一步地，所述不同升压变压器档位下发电机及调相机的无功电压综合有效运行区间的绘制步骤为：
1)在UN-QM坐标上，绘制系统电压和机端电压变化时发电机及调相机的无功功率运行区间A-B-D-C-A；
2)在UN-QM坐标上，绘制系统在大方式和小方式下的无功电压运行曲线L1，L2；
3)在UN-QM坐标上，绘制发电机及调相机的无功功率上限EF和下限GH；
4)以上1)～3)中的区域共同包围的区间为档位下发电机及调相机的无功电压综合有效运行区间。
进一步地，所述的发电机及调相机升压变压器档位综合整定方法包括：
1)首先根据发电机及调相机的无功功率运行区间A-B-D-C-A，筛选掉机端电压和系统电压在运行范围内调节时，发电机及调相机进相、滞相无功功率无法达到上下限的档位；
2)计算剩余各个档位下，由系统电压和机端电压变化时发电机及调相机的无功功率运行区间A-B-D-C-A，系统在大方式和小方式下的无功电压运行曲线L1，L2，发电机及调相机的无功功率上限EF和下限GH共同包围形成的无功电压综合有效运行区间的面积；
3)按照面积最大化的原则整定升压变压器档位。
与已有的技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明能够将发电机及调相机静态无功电压运行特性与实际电力系统中的无功电压运行特性结合，实现对发电机及调相机升压变档位的有效整定。
附图说明
图1为本发明实施例中整定方法的流程图；
图2为本发明应用例中调相机经过升压变压器接入电力系统的示意图；
图3为本发明应用例中升压变压器10档位置时调相机无功-电压运行区间图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步的详细描述，且下述实施例仅用于说明本发明，而非限制本发明。
实施例
如图1所示，本发明的具体步骤如下：
第一步：根据电力系统运行需要确定升压变高压侧系统电压的运行范围上下限UN.min～UN.max，根据发电机及调相机厂站运行要求确定发电机及调相机、调相机机端电压运行范围上下限UM.min～UM.max。根据机组铭牌或者试验参数，确定机组无功功率最大运行范围QM.min～QM.max。确定升压变压器档位整定原则，即变压器档位需要使得发电机及调相机、调相机有最大的无功功率运行范围，同时需要保证发电机及调相机、调相机运行时的机端电压在UM.min～UM.max范围之内、系统电压在UN.min～UN.max范围之内。
第二步：令系统电压UN和机端电压UM分别(UN.min,UM.max)，(UN.max,UM.max)，(UN.min,UM.min)，(UN.max,UM.min)。根据发电机及调相机额定有功功率、额定容量、变压器阻抗、变压器变比、系统电压、机端电压计算对应的发电机及调相机无功功率。
对上述调发电机及调相机无功功率计算方法进行进一步说明。由于变压器的电阻远小于电抗，得到变压器经过压降后的电压模值：
转换到变压器高压侧系统电压有：
UN＝U2·|ΔU|
其中，|ΔU|为变压器经过压降后的电压模值；ΔUQ为变压器无功压降；ΔUP为变压器有功压降。UN为变压器高压侧系统电压；U2为变压器档位所对应的高压侧电压。
其中，Ppu为额定有功功率的标幺值，当为调相机时，有功功率为0；Qpu为发电机及调相机进相的无功功率标幺值；XT为变压器阻抗标幺值。
其中，PM为发电机及调相机额定有功功率的有名值，当为调相机时，有功功率为0；QM为发电机及调相机进相的无功功率的有名值；SN为发电机及调相机额定容量。
将以上公式全部代入经过压降的电压模值公式，经过整理得到不同档位所对应的变比下，机端电压UM.pu和系统电压UN变化时的发电机及调相机无功功率值：
根据计算得到的不同系统电压和机端电压下的发电机及调相机无功功率，在UN-QM坐标上绘制四个运行点A(UN.min,QM(UN.min,UM.max))，B(UN.max,QM(UN.max,UM.max))，C(UN.min,QM(UN.min,UM.min))，D(UN.max,QM(UN.max,UM.min))，连接得到某一档位下系统电压和机端电压变化时发电机及调相机的无功电压允许运行区间A-B-D-C-A。根据不同档位下的运行区间，事先剔除不满足升压变压器整定原则要求的档位。根据发电机及调相机的参数确定发电机及调相机额定有功功率、额定容量；根据变压器的参数确定变压器的阻抗以及不同的档位对应的变比等参数。
第三步：依次选择电网典型大运行方式或小运行方式下的电力系统仿真计算模型。在不同运行方式下通过动态仿真计算得到不同发电机及调相机无功功率对应的变压器高压侧系统电压值。动态仿真计算中，在某个运行方式下，设置该发电机及调相机的励磁调节器按照一定的t-Uref曲线先增加参考电压给定值，直到发电机及调相机无功功率大于或等于其上限，接着再逐渐减少参考电压给定值，直到发电机及调相机无功功率小于或等于其下限为止。记录动态仿真过程中发电机及调相机的无功功率，以及不同的无功功率对应的变压器高压侧系统电压值。对记录的无功功率-系统电压值按照系统电压从小到大进行排序，得到发电机及调相机无功功率与系统电压的关系QM(UN)，对无功功率和系统电压的关系进行拟合，分别得到大方式下和小方式下的无功电压曲线L1，L2。
第四步：在UN-QM坐标上，绘制系统电压和机端电压变化时发电机及调相机的无功功率运行区间A-B-D-C-A；在UN-QM坐标上，绘制系统在大方式和小方式下的无功电压运行曲线L1，L2；在UN-QM坐标上，绘制发电机及调相机的无功功率上限EF和下限CD；以上区域共同包围的区间为档位下发电机及调相机的无功电压综合有效运行区间。
第五步：首先根据发电机及调相机的无功功率运行区间A-B-D-C-A，筛选掉机端电压和系统电压在运行范围内调节时，发电机及调相机进相、滞相无功功率无法达到上下限的档位。接着计算剩余各个档位下，由系统电压和机端电压变化时发电机及调相机的无功功率运行区间A-B-D-C-A，系统在大方式和小方式下的无功电压运行曲线L1，L2，发电机及调相机的无功功率上限EF和下限CD共同包围形成的无功电压综合有效运行区间的面积。按照面积最大化的原则整定升压变压器档位。
应用例
如图2所示为一调相机经过升压变压器接入电力系统的示意图。表1表示实例所用调相机与升压变压器的参数信息。
表1调相机、变压器参数说明
根据升压变压器高压侧系统电压的运行范围、机端电压运行范围、机组无功功率最大运行范围，首先确定调相机升压变压器的档位整定原则，即系统电压的运行范围不能超过500kV～521kV，调相机的机端电压运行范围不能超过0.925pu～1.0725pu，调相机最大无功功率运行范围不能超过-150MW～300MW，在上述前提下，选择调相机电压-无功运行范围最大的档位作为整定档位。
计算系统电压和机端电压变化时发电机及调相机的无功电压允许运行区间，得到1～19变压器档位下，调相机在系统电压UN和机端电压UM分别(UN.min,UM.max)，(UN.max,UM.max)，(UN.min,UM.min)，(UN.max,UM.min)时的四个运行点A，B，C，D。如表2所示。
表2升压变不同档位下的调相机无功功率运行区间
从表2可以看出，若升压变压器运行在1～7档，调相机在机端电压和系统电压运行的范围内，无功功率进相无法达到下限-150Mar，若升压变压器运行在13～17档，调相机在机端电压和系统电压运行的范围内，无功功率滞相无法达到上限300Mvar。因此在上述变压器档位下，调相机无功功率可调范围不足，不适合长期运行。筛选掉上述无功可调范围不足的档位，根据ABCD四个运行点，绘制剩余档位的调相机无功电压允许运行区间。图3所示为变压器处于10档时的调相机无功电压允许运行区间。
根据电力系统在典型大运行方式和小运行方式下的电力系统仿真计算模型，在不同运行方式下进行动态仿真计算，首先对调相机进行增磁，直到调相机滞相无功功率达到上限300MVar，接着对调相机进行减磁，直到调相机进相无功功率达到-150MVar。记录调相机无功功率变化过程中的对应的变压器高压侧系统母线值，得到相应调相机无功功率与系统电压的无功电压运行边界曲线L1，L2，如图3所示.
在综合考系统的无功电压运行曲线、机端电压和系统电压不越过要求上下限以及发电机及调相机无功功率不越过上下限的情况下，绘制不同档位下的调相机无功-电压运行区间，图3中各曲线包围的面积O1-O2-O2-O4-O5-O6构成了变压器在10档时的综合无功-电压运行区间。
计算其余各个档位下的调相机无功电压综合有效运行区间的面积。按照面积最大化的原则，最后选择10档为该调相机并网运行时的档位。
一种发电机及调相机升压变压器运行档位整定方法专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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