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    一种 基于 协调 并网 设备 参数 管理 系统
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410507564.4

    申请日:

    2014.09.28

    公开号:

    CN104680422A

    公开日:

    2015.06.03

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G06Q 50/06申请日:20140928|||公开
    IPC分类号: G06Q50/06(2012.01)I 主分类号: G06Q50/06
    申请人: 广西电网公司电力科学研究院
    发明人: 文立斌; 李俊; 贺星球; 何洪; 李秋霞; 邓秋荃; 雷亭; 祁立君; 吴健旭; 刘光时; 卢万里
    地址: 530023广西壮族自治区南宁市民主路6-2号
    优先权:
    专利代理机构: 成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214 代理人: 吴彦峰
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410507564.4

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2015.07.01|||2015.06.03

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种基于机网协调并网设备参数管理系统,该系统由电厂大机组继电?;ず妥远爸玫恼ê蜕蠛四??,全频域多机PSS优化??楹偷魉倨鞑问呕?槿糠肿槌?。该系统应用在机网协调并网设备参数管理上,其以发电机运行参数整定原理以及电力系统稳定运行要求为基础,对机网协调并网设备各个运行参数进行管理,通过对各个并网设备整定值进行审核和管理,从而判断其是否满足电网运行要求,以保证机网协调的并网设备稳定安全运行。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种基于机网协调并网设备参数管理系统,其特征是:该管理系统由 电厂大机组继电?;ず妥远爸玫恼ê蜕蠛四??、全频域多机PSS优化???和调速器参数优化??槿糠肿槌?;
    所述的机组继电?;ず妥远爸玫恼ê蜕蠛四?椴捎昧薞isual  Basic.Net作为开发工具;全频域多级PSS优化??椴蒝C++作为开发工具;调 速器参数优化??椴捎肰C++作为开发工具。

    2.  根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述的电厂大机组继电保 护和自动装置的整定和审核??橹饕ㄊТ疟;ふㄓ肷蠛?,失步?;ふ?与审核,低励整定,调差率整定,高频?;ず偷推当;ふ?。

    3.  根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述电厂大机组继电?;?和自动装置的整定和审核??榘ㄒ韵虏街瑁赫攵孕枰呕牡绯е谢?,新 建一个数据库,填入电厂和发电机组的基本参数和电气参数;选择需要整定和 审核的?;だ嘈?,并填写对应的参数,以失磁?;の?,需要填写的信息有PT 的一次电压和二次电压,CT的一次电流和二次电流,判据类型,以及电厂所给 的整定结果;开始整定失磁?;?;根据整定结果,程序绘制出阻抗圆。通过比 较程序整定圆和电厂的整定圆的位置关系,判断是否符合要求;根据需要保存 结果。

    4.  根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述的全频域多机PSS优 化??榘ㄒ韵虏街?读取用户提供的BPA的三个数据文件,分别是*.dat、 *.pfo、*.swi;根据潮流计算结果计算各代数量和状态量的初值,列出多机系 统的元件数学模型,将各元件模型在工作点线性化,结合定子电压方程和网络 方程,坐标变化后形成全网络的线性化状态方程,记作;用QR算法计算系统 的全部特征根(i=1,2,…,N)及其相应的左、右特征向量,(满足是 通过规范化而得到的,下同),阻尼比;利用机电回路相关比、参与因子来识 别电力系统中的机电振荡模态和确定适合进行PSS参数优化的机组;用粒子群 算法来进行PSS参数优化;PSS参数回代来验证参数优化的有效性。

    5.  根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述调速器参数优化???包括以下步骤:具体步骤如下,读取用户提供的swi文件中需要优化的参数初 值;通过数学公式推导,得出满足优化结果的参数应满足的条件;利用智能算 法求解参数值;调速器参数回带验证参数优化的有效性。

    说明书

    说明书一种基于机网协调并网设备参数管理系统
    技术领域
    本发明涉及一种基于机网协调并网设备参数管理系统。
    背景技术
    电力系统是由发电厂、输电、变电和用电三部分组成的。因此,电力系统的稳定性是由发电、输电、变电和用电的稳定性来共同实现的,缺一不可。电力系统的稳定性不但和电网的结构、运行方式的安排有关,而且和发电机控制系统的参数有重要关系。提高电力系统稳定性必须机网协调运行。发电机的各种调节系统、?;ぷ爸?,如发电机的调速系统、励磁系统、失磁?;?、失步?;?、过电压?;?、低电压?;?、频率?;さ?,应适应电网运行方式的变化,并与自动装置达到最佳配合,从而保证整个电网的安全稳定性。电网各种电气设备和?;ぷ爸?、安全自动装置或安全自动控制系统,应和发电机的各种调节系统、?;ぷ爸孟嗯浜?,从而最大限度的保证发电机的安全运行?;魇俏さ缤踩榷ㄔ诵械闹饕侄?。通过机网协调,能够更好地维护电网频率、电压和联络线控制精度等指标,尤其在区域电网互联趋势越来越强,火电机组单机容量越来越大,风电、核电等新能源作用越来越明显,对火电机组的调频、调峰能力要求越来越高的情况下,机网协调对提高系统稳定性、保证供电质量的作用更加明显。
    对于复杂工业系统建立其运行的参数管理系统,可以用来对系统进行分析,指导实际系统的设计和运行。例如建立机网协调并网设备参数管理系统,可用来分析机网协调的问题。现有的用于机网协调并网设备参数管理系统存在过于简单,难以达到理想的效果,同时操作复杂,不具有针对性,有些参数管理系统的精确性也较差,对存在的问题不能及时反馈,难以达到预期效果。
    发明内容
    本发明所要解决的技术问题,就是提供一种基于机网协调并网设备参数管 理系统,该设备参数管理系统,考虑的因素更多,操作简单,对一些重要参数更有针对性的管理,精确度大大提高,在存在的问题能够及时反馈,达到预期效果。
    为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
    一种基于机网协调并网设备参数管理系统,其特征是:包括该系统由电厂大机组继电?;ず妥远爸玫恼ê蜕蠛四??,全频域多机PSS优化??楹偷魉倨鞑问呕?槿糠?;
    所述的机组继电?;ず妥远爸玫恼ê蜕蠛四?椴捎昧薞isual Basic.Net作为开发工具;全频域多级PSS优化??椴蒝C++作为开发工具;调速器参数优化??椴捎肰C++作为开发工具。
    所述的电厂大机组继电?;ず妥远爸玫恼ê蜕蠛四?橹饕ㄊТ疟;ふㄓ肷蠛?,失步?;ふㄓ肷蠛?,低励整定,调差率整定,高频?;ず偷推当;ふ?。
    所述电厂大机组继电?;ず妥远爸玫恼ê蜕蠛四?榘ㄒ韵虏街瑁赫攵孕枰呕牡绯е谢?,新建一个数据库,填入电厂和发电机组的基本参数和电气参数;选择需要整定和审核的?;だ嘈?,并填写对应的参数,以失磁?;の?,需要填写的信息有PT的一次电压和二次电压,CT的一次电流和二次电流,判据类型,以及电厂所给的整定结果;开始整定失磁?;?;根据整定结果,程序绘制出阻抗圆。通过比较程序整定圆和电厂的整定圆的位置关系,判断是否符合要求;根据需要保存结果。
    所述的全频域多机PSS优化??榘ㄒ韵虏街?读取用户提供的BPA的三个数据文件,分别是*.dat、*.pfo、*.swi;根据潮流计算结果计算各代数量和状态量的初值,列出多机系统的元件数学模型,将各元件模型在工作点线性化,结合定子电压方程和网络方程,坐标变化后形成全网络的线性化状态方程,记作;用QR算法计算系统的全部特征根(i=1,2,…,N)及其相应的左、右特征向量,(满足是通过规范化而得到的,下同),阻尼比;利用机电回路相关比、参与因子来识别电力系统中的机电振荡模态和确定适合进行PSS参 数优化的机组;用粒子群算法来进行PSS参数优化;PSS参数回代来验证参数优化的有效性。
    所述调速器参数优化??榘ㄒ韵虏街瑁壕咛宀街枞缦?,读取用户提供的swi文件中需要优化的参数初值;通过数学公式推导,得出满足优化结果的参数应满足的条件;利用智能算法求解参数值;调速器参数回带验证参数优化的有效性。
    电厂大机组继电?;ず妥远爸玫恼ê蜕蠛四?椴捎昧薞isual Basic.Net作为开发工具,选择ADO.NET数据访问对象模型来访问数据库,在台账和数据管理的实现中使用了功能强大的水晶报表。此??橹饕ㄊТ疟;ふㄓ肷蠛?,失步?;ふㄓ肷蠛?,低励整定,调差率整定,高频?;ず偷推当;ふ?。本系统具有如下特点:提供了对涉网?;ず蜕璞柑ㄕ实墓芾砥教?,为用户在实际生产中的大量的管理工作提供了强有力的辅助工具;人机界面友好,用户只需在图形界面中输入相应所需参数,就可以对待审核的整定值进行审核等工作;无论是参数还是审核和整定计算的结果都将存放在数据库中,用户只需在首次使用时输入参数,以后就不必再输入;系统可以生成各个机组的审核和整定单,用户可以方便的检索审核和整定的结果,并且可以打印审核单和整定单。
    全频域多机PSS优化??槭墙咝韵低车哪L治隼砺塾τ糜诘缌ο低车推嫡竦捶治?。利用左右特征向量、参与因子、特征根和机电回路的相关比来识别电力系统中的机电振荡模态和确定适合进行PSS参数优化的机组。将多级系统中PSS参数协调优化问题转化为一类带约束条件的非光滑多参数优化问题,并利用智能算法来解决这个问题。把优化得到的参数回带到原系统中,看优化后的系统弱阻尼模式的阻尼比是否提高,一直低频振荡的结构是否比以前的更好。最后以上述思路开发相关软件。
    速器参数优化??椴捎肰C++作为开发工具,优化单机调速器参数,参数优化满足超调量最小,滞后时间常数补偿到时延最小和满足功角稳定特性三个方面。采用调速器标准模型进行优化。
    本发明具有以下优点和突出性效果:
    1.电厂大机组继电?;ず妥远爸玫恼ê蜕蠛四?樘峁┝硕陨嫱;ず蜕璞柑ㄕ实墓芾砥教?,为用户在实际生产中的大量的管理工作提供了强有力的辅助工具;人机界面友好,用户只需在图形界面中输入相应所需参数,就可以对待审核的整定值进行审核等工作;无论是参数还是审核和整定计算的结果都将存放在数据库中,用户只需在首次使用时输入参数,以后就不必再输入;系统可以生成各个机组的审核和整定单,用户可以方便的检索审核和整定的结果,并且可以打印审核单和整定单。其具有以下功能:发电机失磁?;ど蠛?;低励限制整定;调差率及无功分配;发电机高低频?;ど蠛?。
    2.全频域多机PSS优化??榻咝韵低车哪L治隼砺塾τ糜诘缌ο低车推嫡竦捶治?。利用左右特征向量、参与因子、特征根和机电回路的相关比来识别电力系统中的机电振荡模态和确定适合进行PSS参数优化的机组。
    3.调速器参数优化??椴捎肰C++作为开发工具,优化单机调速器参数,参数优化满足超调量最小,滞后时间常数补偿到时延最小和满足功角稳定特性三个方面。
    附图说明
    图1:电厂大机组继电?;ず妥远爸玫恼ê蜕蠛四?橄低车恼鼋峁?。
    图2:电厂大机组继电?;ず妥远爸玫恼ê蜕蠛四?橄低车墓δ苣??。
    图3:全频域多机PSS优化??椴扇〉牡湫湍P?。
    图4:全频域多机PSS优化??橄低车淖芴褰峁?。
    图5:调速器优化模型。
    图6:失磁?;ひ觳皆才芯萆蠛?。
    图7:失磁?;ぞ参仍才芯萆蠛送?。
    图8:低励限制整定。
    图9:调差及无功分配。
    图10:VQ曲线制作。
    图11:低频?;ふㄖ?。
    图12:低频?;ふǖド?。
    具体实施方式
    以下是结合附图对本发明作进一步的说明:
    电厂大机组继电?;ず妥远爸玫恼ê蜕蠛四?椴捎昧薞isual Basic.Net作为开发工具,选择ADO.NET数据访问对象模型来访问数据库,在台账和数据管理的实现中使用了功能强大的水晶报表。此??橹饕ㄊТ疟;ふㄓ肷蠛?,失步?;ふㄓ肷蠛?,低励整定,调差率整定,高频?;ず偷推当;ふ?。系统的整体结构如附图1所示,系统的功能??槿绺酵?所示。
    实现过程如下:
    步骤一:针对需要优化的电厂中机组,新建一个数据库,填入电厂和发电机组的基本参数和电气参数;
    步骤二:选择需要整定和审核的?;だ嘈?,并填写对应的参数。以失磁?;の?,需要填写的信息有PT的一次电压和二次电压,CT的一次电流和二次电流,判据类型,以及电厂所给的整定结果。
    步骤三:开始整定失磁?;?;
    步骤四:根据整定结果,程序绘制出阻抗圆。通过比较程序整定圆和电厂的整定圆的位置关系,判断是否符合要求。
    步骤五:根据需要保存结果。
    该系统的具体功能如下:
    1.发电机失磁?;ど蠛?
    1.1对于异步圆判据,给出这台机组的失磁?;ふㄖ翟残奈?25.08Ω,圆心为24Ω。根据整定方法,程序绘制出图5所示的异步阻抗圆,其中红色圆分别为异步阻抗圆,蓝色的圆表示整定阻抗圆,通过程序对圆位置的计算可以判断其位于异步阻抗圆之外,因此符合要求??梢钥闯龃苏ㄖ凳前凑找觳阶杩乖舱?,并取有一定的裕度。如图6。
    1.2对静稳圆判据,给出的整定圆圆心为-4.3欧,半径为8.7欧,在图中绘制出该整定圆并以红色表示,蓝色表示按原理计算出的审核圆,在程序中将 两个圆进行比较,得出审核评价,过程如图7所示。
    2低励限制整定 
    2.1满足静稳极限要求
    限制发电机低励运行的主要因素就是电网的静态稳定极限,根据低励限制和静稳边界的关系,取适当裕度的计算公式为
    汽轮机公式: P f 2 + [ Q f - ( K U G ) 2 2 ( 1 + K ) ( 1 X xt - 1 X d ) ] 2 = [ ( K U G ) 2 2 ( 1 + K ) ( 1 X xt + 1 X d ) ] 2 ]]>
    水轮机公式: P f 2 + [ Q f - ( K U G ) 2 2 ( 1 + K ) ( 1 X xt - 1 X q ) ] 2 = [ ( K U G ) 2 2 ( 1 + K ) ( 1 X xt + 1 X q ) ] 2 ]]>
    我们先根据给定数据算出该圆的圆心和半径,进而可以得到进相运行的无功功率限值。
    2.2满足P-Q容量曲线要求 
    低励限制必须与发电机P-Q容量曲线相配合,希望低励进相运行时吸收的无功不超出发电机容量曲线的范围,以确保发电机能稳定运行,保证电网的静稳不被破坏。我们可以均匀地选取有功功率值,计算出低励限制整定圆上相应点的无功功率,将此无功功率与发电机P-Q容量曲线相应Q值进行比较,如果高于边界值,则整定值能满足P-Q容量的要求。
    2.3失磁?;さ呐浜?
    我们用同样方法考察低励限制与失磁?;さ呐浜?。励磁调节器在继续减小励磁电流以至失磁时,其低励限制单元应先于失磁单元动作,以满足低励限制和失磁?;さ恼ㄅ浜?。审核时,根据阻抗圆与功率圆之间的关系,将整定的失磁阻抗圆转化成功率圆。具体的转化关系为,如果阻抗圆整定为:
    R 2 + [ X + X d - X xt 2 ] 2 = [ X d + X xt 2 ] 2 ]]>
    则对应的功率为
    P fj 2 + [ Q fj - U f 2 2 ( 1 X xt - 1 X d ) ] 2 = [ U f 2 2 ( 1 X xt + 1 X d ) ] 2 ]]>
    由于低励限制圆的进相无功功率的最大值为根据异步圆整定依据,此时可以算出失磁?;ひ觳皆舱ǖ姆聪蜃杩筙1所对应的无功功率因而可以将低励限制和失磁?;づ芯萁斜冉?,具体审核时只要比较吸收无功的极限情况是否相配合,即低励无功极限是否大于失磁无功极限。
    2.4满足最大功角δ要求
    因为考虑到无AVR投入时系统最大功角为90°,则考虑一定裕度和测量功角误差,系统允许的最大功角δ一般取为70°。对隐极机而言,
    Q = Pctgδ - U G 2 X d ]]>
    根据上式,可以求得最大功角时的无功功率,审核时要求该无功功率应该在低励限制曲线之内。程序整定结果如图8所示。
    3调差率及无功分配
    在给定调差初始化参数后,在菜单的“?;び胝ㄉ蠛恕毖∠钪醒≈小暗鞑盥省毖∠?,即得到调差整定的???,如图9所示。
    其中调差率在正定之前,需要选择并列运行的两台机组,同时,还需要给定两台机组各自针对的VQ曲线,VQ曲线制作如图10所示。
    4发电机高低频?;ど蠛?
    4.1汽轮机低频限值
    采用《电气主设备继电?;ぴ碛胗τ谩吠萍龅钠只推迪拗浦?。
    4.2低频?;ふㄖ?
    如图11的3段低频?;ふㄖ?,其在软件中的实现以整定单的形式表示出来,如图12所示。
    根据不同电厂的低频分段数的不同,可以通过增加和删除按钮增加分段数目。
    4.3低频减载方案 
    系统的低频减载方案,基本轮为5轮,首切频率为49Hz,节差为0.2Hz,延时0.2s,每轮切除7%;特殊轮为4轮,首切频率为48.8Hz,节差0.2Hz,延时0.2s,每轮切除7%,负荷的频率调节系数取1.5,当有功负荷取135%时,低频减载动作后的频率响应如第三章中所示。在切除了一定负荷后,系统的频率趋向于额定值。
    全频域多机PSS优化??榻咝韵低车哪L治隼砺塾τ糜诘缌ο低车推嫡竦捶治?。利用左右特征向量、参与因子、特征根和机电回路的相关比来识别电力系统中的机电振荡模态和确定适合进行PSS参数优化的机组。将多级系统中PSS参数协调优化问题转化为一类带约束条件的非光滑多参数优化问题,并利用智能算法来解决这个问题。把优化得到的参数回带到原系统中,看优化后的系统弱阻尼模式的阻尼比是否提高,一直低频振荡的结构是否比以前的更好。最后以上述思路开发相关软件。PSS采取的典型模型如附图3所示,系统的总体结构如附图4所示。
    具体步骤如下:
    (一)读取用户提供的BPA的三个数据文件,分别是*.dat,*.pfo,*.swi。
    (二)根据潮流计算结果计算各代数量和状态量的初值,列出多机系统的元件数学模型,将各元件模型在工作点线性化,结合定子电压方程和网络方程,坐标变化后形成全网络的线性化状态方程,记作
    (三)用QR算法计算系统的全部特征根λi=αi+jΩi(i=1,2,…,N)及其相应的左、右特征向量vi,ui(满足是通过规范化而得到的,下同),阻尼比 ξ = - α α 2 + Ω 2 . ]]>
    (四)利用机电回路相关比、参与因子来识别电力系统中的机电振荡模态和确定适合进行PSS参数优化的机组。
    (五)用粒子群算法来进行PSS参数优化。
    (六)PSS参数回代来验证参数优化的有效性。
    单机调速器模型参数优化??椴捎肰C++作为开发工具,优化单机调速器参数,参数优化满足超调量最小,滞后时间常数补偿到时延最小和满足功角稳定特性三个方面。采用调速器标准模型进行优化。调速器优化模型如附图5。
    具体步骤如下:
    步骤一,读取用户提供的swi文件中需要优化的参数初值。
    步骤二,通过数学公式推导,得出满足优化结果的参数应满足的条件。
    步骤三,利用智能算法求解参数值。
    步骤四,调速器参数回带验证参数优化的有效性。

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