[发明专利]一种发电机安全进相能力裕度的在线监测方法及系统

权利要求书

1.一种发电机安全进相能力裕度的在线监测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1：构建目标函数:通过发电机的功角方程构建目标函数，所述目标函数以发电机无功功率最小化为目标；

S2：构建样本库:通过广域量测系统获取发电机不同的有功出力工况下进相运行时的有功功率、无功功率、机端电压、机端电流和功角数据，构建样本库；

S3：构建发电机进相极限优化模型：建立进相运行的约束变量与目标函数自变量之间的函数关系，构建约束条件，联合目标函数获得发电机进相极限求解的优化模型，通过联合所述目标函数与所述约束条件构建出优化模型，所述优化模型如下：

其中，P_i为有功出力工况，δ_u为同步发电机功角δ的上限值，V_tu为机端电压V_t的上限值、V_su为系统电压V_s的上限值、V_lu为厂用电压V_l的上限值，V_td为机端电压V_t的下限值、V_sd为系统电压V_s的下限值、V_ld为厂用电压V_l的下限值，I_tu为机端电流的上限值，Q_N为额定无功功率，θ为随机误差；

S4：获取当前机组运行工况：通过广域量测系统实时获取机组当前的有功功率和无功功率，根据无功功率的符号判断机组是否处于进相运行状态；

S5：监测结果输出：当判断机组处于进相运行状态时，启动进相极限优化模型计算，输出发电机进相极限值和进相能力裕度的计算结果。

2.根据权利要求1所述的发电机安全进相能力裕度的在线监测方法，其特征在于，步骤S3中采用支持向量机回归的数据驱动模型建立进相运行的约束变量与目标函数自变量之间的函数关系，所述约束变量包括系统电压V_s、厂用电压V_l和机端电流I_t，所述目标函数自变量包括同步发电机的有功功率P、同步发电机的功角δ和机端电压V_t。

3.根据权利要求2所述的发电机安全进相能力裕度的在线监测方法，其特征在于，所述约束变量与目标函数自变量之间的函数关系建立包括：

所述系统电压V_s与所述目标函数自变量有功功率P、同步发电机的功角δ和机端电压V_t之间的函数关系；

所述厂用电压V_l与所述目标函数自变量有功功率P、同步发电机的功角δ和机端电压V_t之间的函数关系；

所述机端电流I_t与所述目标函数自变量有功功率P、同步发电机的功角δ和机端电压V_t之间的函数关系。

4.根据权利要求1所述的发电机安全进相能力裕度的在线监测方法，其特征在于，步骤S3中通过得到的所述约束变量与目标函数自变量之间的函数关系构建发电机进相深度限制的约束条件，所述约束条件如下：

5.根据权利要求1所述的发电机安全进相能力裕度的在线监测方法，其特征在于，步骤S5中根据获取到的所述发电机的无功功率判断所述发电机的状态，当发电机处于进相运行状态时，通过优化求解算法计算得出所述发电机进相极限值。

6.根据权利要求5所述的发电机安全进相能力裕度的在线监测方法，其特征在于，步骤S5中根据得到的所述发电机进相极限值计算获得所述发电机进相能力裕度，计算公式如下：

其中Q_ilim为发电机进相极限值，Q_i为发电机无功功率，Q_marg为发电机进相能力裕度。

7.一种发电机安全进相能力裕度的在线监测系统，其特征在于，包括：数据采集模块、模型构建模块、实时监测模块和监测输出模块；

所述数据采集模块：从WAMS系统获取不同有功出力下发电机进相运行的历史数据并建立样本库，用来进行模型的训练和测试；

所述模型构建模块：构建发电机无功功率最小化的目标函数，根据所述目标函数基于支持向量回归机模型的数据驱动模型建立目标变量与自变量的函数关系，并构建约束条件，通过联立所述目标函数与所述约束条件构建发电机进相极限的优化模型，所述优化模型如下：

其中，P_i为有功出力工况，δ_u为同步发电机功角δ的上限值，V_tu为机端电压V_t的上限值、V_su为系统电压V_s的上限值、V_lu为厂用电压V_l的上限值，V_td为机端电压V_t的下限值、V_sd为系统电压V_s的下限值、V_ld为厂用电压V_l的下限值，I_tu为机端电流的上限值，Q_N为额定无功功率，θ为随机误差；

所述实时监测模块：从WAMS系统中实时获取发电机当前的有功功率和无功功率，并根据无功功率判断发电机的运行状态，当发电机处于进相运行状态时，将当前的有功功率数据输入到所述监测输出模块；

所述监测输出模块：根据接收到的当前发电机的有功功率，通过进相极限优化模型进行计算，获得当前有功出力工况下发电机进相极限和进相能力裕度结果并输出。