[发明专利]一种同步发电机励磁系统调差系数整定方法

说明书

本发明提出了一种同步发电机励磁系统调差系数整定方法。首先，明确地区中枢点的个数、各中枢点在各时段的运行电压，发电机节点数、各发电机的有功出力，由各发电机供电的负荷值；然后，计算中枢点电压标准差指标，衡量电压波动情况，并计算平均有功网损率指标，考虑系统运行经济性；最后，建立同步发电机励磁系统调差系数多目标优化模型，以中枢点电压标准差和平均有功网损率最小为目标，考虑潮流约束、控制变量约束和安全约束等约束条件，计算最优调差系数。本方法可以有效改善电网电压和降低网损。

技术领域

本发明涉及同步发电机领域，具体涉及一种同步发电机励磁系统调差系数整定方法，适用于同行业内同步发电机励磁系统调差系数的整定。

背景技术

电力系统无功电压控制和管理是提高电能质量、降低网损以及保证电网安全经济运行的重要内容，同时也是研究者和运行人员重点关注的对象。电压是衡量电能质量的重要指标之一，电网电压水平取决于电力系统无功功率的平衡，当系统中无功电源和无功负荷的平衡关系被打破时，将会引起电网电压波动，网络损耗增加。因此电网的无功电压控制既影响着电网的电压质量，又关系到电网的经济运行。

合理的规划和控制无功电源是保证电力系统安全经济运行的重要措施。同步发电机是电力系统中的唯一的有功电源，同时也是主要的无功电源，具有无功调节范围大、快速自动连续无功调节、无功调节品质好、无需附加投资等特点，对电网的电压水平具有重要的影响。

同步发电机励磁系统调差系数的大小是描述同步发电机无功电压调节特性的重要参数，其值大小不仅对发电机的无功和电压具有重要影响，而且间接影响到电网的电压水平和电网的网损。因此有必要对其进行优化整定。

目前电网企业管理部门按照发电机励磁系统技术要求的国家标准，对发电机励磁系统调差系数的整定，以保证发电厂内发电机安全运行和并列运行发电机间无功合理分配为目标，并未考虑发电机励磁系统调差系数对改善电网电压和降低网损的支撑作用。

励磁控制系统是由同步发电机、励磁功率单元及励磁调节器共同组成的自动控制系统，其框图如图1所示。由图1可知，励磁调节器AVR检测发电机的电压UG、电流IG或其他状态量，通过励磁功率单元按照指定的调节准则对励磁电流IEF进行调节和控制，实现对发电机的无功-电压控制，而其调差系数值决定了发电机无功-电压调节特性。

发电机的励磁系统调差系数是指发电机端电压，随发电机无功功率变化而变化的直线斜率，如下：

按照调差系数的定义可以分为正调差、负调差和零调差，如图2所示。

发明内容

本发明的目的是：为了实现电力系统的无功平衡，保证电力系统安全经济运行，改善电网电压和降低网损，本发明提出一种同步发电机励磁系统调差系数整定方法，根据粒子群算法求解最优调差系数。

本发明的技术方案是：一种同步发电机励磁系统调差系数整定方法，包括以下步骤：

步骤一：获取待计算地区电压中枢点的个数m、发电机数n，运行时段数T，电压中枢点在各个时刻的运行电压发电机节点在各个运行时刻的有功出力与发电机对应的负荷节点在各个时刻的有功负荷其中为第i个中枢点在第t个时刻的电压，为第j个发电机在第t个时刻的有功出力，为与第j个发电机对应的负荷在第t个时刻的有功负荷；

步骤二：计算中枢点电压标准差指标；变电所母线是地区无功电压控制的中枢点，其运行电压质量是地区电网安全运行的重要保证。为了分析电网中变电站母线电压质量，引入多时段下中枢点电压标准差指标。

步骤三：计算平均有功网损率指标；在保证中枢点电压波动最小的同时，考虑系统运行的经济性，提出平均有功网损率指标。

步骤四：以中枢点电压标准差和平均有功网损率最小为目标建立同步发电机励磁系统调差系数优化模型，根据优化模型整定各台发电机励磁系统的调差系数。