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之前我的一篇博客谈论了潮流计算对于发电机调压特性的模拟,但并没有详细论述。最近,有同事提出了一个问题:已知某发电机的参数和运行情况,如果要求发电机输出的无功增加某个数值,那么励磁参考电压应怎么设置?这个问题其实有一定难度。因此本文分别从设备的角度和系统的角度,联合讲解发电机稳态调压的细节。
现代发电机的励磁系统,其励磁电压参考值往往需要考虑主变的电抗,因此会增加一个修正值。这样,反映在主变高压侧,会形成调差特性。调差特性的存在,有助于发电机输出无功的分配;负调差还有助于电压调整效果。调差特性曲线可以近似用倾斜的直线来描述。
在潮流计算中,可以假定主变高压侧为PV节点,改变PV节点的设置电压,计算一次潮流,可以计算出从主变高压侧注入系统的无功值。计算很多次潮流,可以绘制该PV节点的无功-电压曲线。该曲线是向右上的,因为PV点的设置电压越高,其注入系统的无功出力更多。
下面把PV节点无功-电压曲线和调差特性曲线合并画在一张图内。
如图所示假定发电机初始发出的无功为Q1,设置的励磁参考电压为U1,则实际运行点为调差曲线1与PV点无功-电压曲线交汇点上。
假定发电机励磁参考电压由U1增加至U2,则调差曲线变更为2,与PV点无功-电压曲线的交汇点完全变了,由图中可以看到,无功出力由Q1增加到Q2。
那么,无功出力由Q1增加到Q2的过程中,励磁参考电压也同时由U1增加至U2,该电压差值有两个部分组成:1)u2,可以近似等于无功差值乘以PV点无功-电压曲线的斜率;2)u1,等于无功差值乘以调差曲线的斜率再乘以-1
下面为几点讨论:
1)PV节点的无功-电压曲线,必须假定全网其它量都不变,变化的只有该发电机高压侧的电压及其无功出力,相当于等值为单机无穷大系统。在真实的系统中,由于系统负荷与运行方式随时变化,因此该曲线也实时处于动态变化中。
2)调差曲线是可以整定的,属于发电厂内的设备问题;但是PV节点的无功-电压曲线,是单个的发电厂无法干预的,属于系统问题。因此,电压调整的全过程,是发电设备与系统共同作用的结果。
3)如果发电机没有调差特性,那么调差曲线是水平的。相同的励磁参考电压增加值,增发的无功会变少。因此,调差特性更好的起到了支持系统无功的作用。
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