1.本公开属于电力系统
技术领域：
：，具体涉及一种特高压直流配套火电接入系统升压变档位选择及校验方法。
背景技术：
：：2.本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
背景技术：
：信息，不必然构成在先技术。3.我国一次能源储量与需求呈逆向分布，适用于远距离、大容量输电的特高压交、直流电网是满足清洁能源消纳、节能减排等方面的重要手段，随着新型电力系统的建设，特高压输电有效促进了区域协调和经济社会发展。当前，电网已形成特高压交直流混联新格局，电力工程界与学术界将其高度概括为“强直弱交”特性。在强直弱交系统中，交流电网的强弱水平关系到系统的安全稳定，对于系统故障形态、调节能力、稳定形态的影响日益复杂。近年来，发电厂接入对系统的影响备受关注，而电厂升压变档位的合理配置直接影响附近电网的电压水平，是制定电压运行曲线的重要考量。4.据发明人了解，目前对于机组升压变档位的选择主要以系统电压稳定为约束条件确定或优化升压变档位，相关研究主要集中在机组投运后变压器档位的调整对系统电压的影响等方面，而由于火电机组升压变档位在反送电阶段就已确定，且当机组升压变调压方式为无载调压时，档位调整需停电作业，不宜频繁调档。技术实现要素：5.为了解决上述问题，本公开提出了一种特高压直流配套火电接入系统升压变档位选择及校验方法，结合强直弱交网架结构，分析强直弱交电网存在的风险，提出了特高压直流配套火电厂升压站主变运行档位合理选择的方法并给出了推荐档位，结合实际工程验证了所提出方法的有效性和真实性，保障特高压直流近区无功电压水平以及系统的安全稳定运行。6.根据一些实施例，本公开的方案提供了一种特高压直流配套火电接入系统升压变档位选择及校验方法，采用如下技术方案：7.一种特高压直流配套火电接入系统升压变档位选择及校验方法，包括以下步骤：8.获取火电机组的静态励磁特性曲线；9.基于所获取的静态励磁特性曲线、机组进相的判定条件和机组迟相的判定条件，判断机组是否处于进相运行或迟相运行，根据档位选择条件选择升压变档位；10.在电厂送出线路反送电阶段和机组投运阶段，校验所选择的升压变档位，提高特高压直流近区无功电压水平。11.作为进一步的技术限定，特高压直流配套火电厂送出线路接线采用3/2接线方式。12.作为进一步的技术限定，在反送电阶段，机组升压承担用变供电；机组投运阶段，厂用负荷由发电机转带。13.作为进一步的技术限定，所述特高压配套火电厂接入系统需要考虑电厂升压变分接头档位选择与系统母线电压波动、机端电压、厂用负荷电压、机组进相能力和机组迟相能力之间的相互作用关系。14.作为进一步的技术限定，所述机组进相的判定条件为其中，qin为发电机组进相能力，qinmax为机组最大进相能力，up为发电厂厂用负荷供电电压，upmin为厂用负荷供电电压下限，ue为发电机机端电压，uemin为发电机机端电压下限，uemax为发电机机端电压上限，ug为系统母线电压。15.作为进一步的技术限定，所述机组迟相的判定条件为其中，qout为发电机组迟相能力，qoutmax为机组最大迟相能力，up为发电厂厂用负荷供电电压，upmax为厂用负荷供电电压上限，ue为发电机机端电压，uemax为发电机机端电压上限，ug为系统母线电压，ugmin为系统母线电压下限。16.作为进一步的技术限定，为优先保证系统电压稳定，不同档位下的参考表中每组数据同时满足机组进相和机组迟相的判定条件的为有效数据，其余数据应删去或不予考虑，自上而下进行前后两两对比，在分别对比前后两个档位，为保证机组最大程度发挥进相能力，则该档位下保持机组进相的最小滤波器组数应尽可能小，同时，相同滤波器组数情况下的参考表中数据时，当机端电压达上限或机端电压达下限时，则优先选择系统电压高者所在的档位为电厂升压变档位。17.作为进一步的技术限定，在电厂送出线路反送电阶段，采用空充电厂出线、升压变带电和厂用负荷供电对电厂升压变推荐档位进行校验。18.进一步的，当电厂升压变档位位于4档时，在调试过程中系统电压稳定。19.作为进一步的技术限定，机组投运阶段，在发生系统电压升高过程中，采取电压调节手段，维持电压在合理范围内，满足运行曲线要求，电厂机组释放其进相能力吸收系统中过多的无功，当升压变档位位于4档，系统电压升高时，机组释放进相能力。20.与现有技术相比，本公开的有益效果为：21.本公开综合分析了强直弱交电网网架近区配套电源接入对系统电压波动的影响，研究了合理选择电厂升压站主变档位的方法及校核方式，分析了电厂开机组合对系统电压的影响以及不同直流故障对交流系统电压波动的影响，综合考虑强直弱交网架近区电厂机组最大进相能力、厂用负荷供电电压水平及系统电压水平，推荐直流配套电源电厂升压变运行于4档。附图说明22.构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。23.图1是本公开实施例中的特高压直流配套火电接入系统升压变档位选择及校验方法的流程图；24.图2是本公开实施例中的机组接入系统的结构示意图；25.图3是本公开实施例中的特高压配套火电厂厂内的典型拓扑结构示意图；26.图4是本公开实施例中的特高压直流配套火电接入系统升压变档位选择及校验方法的具体的工作原理图；27.图5是本公开实施例中的强直弱交网架结构示意图；28.图6是本公开实施例中的系统电压示意图；29.图7是本公开实施例中的机组无功示意图。具体实施方式30.下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。31.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
技术领域：
：的普通技术人员通常理解的相同含义。32.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。33.在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。34.实施例35.本公开实施例介绍了一种特高压直流配套火电接入系统升压变档位选择及校验方法。36.如图1所示的一种特高压直流配套火电接入系统升压变档位选择及校验方法，包括以下步骤：37.获取火电机组的静态励磁特性曲线；38.基于所获取的静态励磁特性曲线、机组进相的判定条件和机组迟相的判定条件，判断机组是否处于进相运行或迟相运行，根据档位选择条件选择升压变档位；39.在电厂送出线路反送电阶段和机组投运阶段，校验所选择的升压变档位，提高特高压直流近区无功电压水平。40.具体的，本实施例阐述了电源接入对系统的影响，分析电厂升压变档位与无功电压的耦合关系，提出反送电阶段电厂升压变档位选择方法，并结合西北地区“强直弱交”网架结构，计算分析直流近区火电机组接入系统升压变的合理档位，并通过实际工程校核，验证了该方法的有效性和实用性。对于充分发挥火电机组对系统电压支撑能力，保障特高压直流近区无功电压水平及系统安全稳定运行具有重要意义。41.1.电源接入系统的电压波动42.当直流近区电源布点相对较少，常规火电机组接入特高压输电系统时，升压站主变运行档位直接影响并网点电压水平，过高的运行档位会强力抬升系统电压水平，使换流站母线电压接近上限运行，在发生直流系统故障时，转移潮流将对送端交流系统造成巨大冲击，易引发线路跳闸，而运行中的直流系统需要吸收大量无功功率，因此直流换流站需装设大量无功补偿装置。43.在直流因故障发生闭锁后的200ms内，无功补偿未被完全切除，一般需延时200ms左右才能被完全切除，大量无功盈余会冲击交流系统，引发电压稳定问题。直流发生双极闭锁故障后送端母线电压升高数值如式(1)所示：[0044][0045]其中，δq为故障前后无功波动；s为交流系统容量。[0046]可见，δq越大，直流闭锁故障后系统暂态压升越严重，而合理的发电厂升压变档位选择可最大程度释放机组的进相能力，从而吸收因直流故障产生的无功盈余，降低δq值，有利于抑制系统电压波动。[0047]2.升压变档位调压原理[0048]通常，电厂火电机组升压变为两绕组变压器，通过改变变压器档位相应地改变一、二次侧绕组匝数比，从而实现对电压的调节，如图2所示的是火电机组经升压变接入系统示意图。[0049]设升压变低压侧电压为机端电压ue，高压侧电压为系统电压ug，当机组发出功率为p qj，考虑升压变压器压降，则机端电压与系统电压存在如下关系：[0050][0051]其中，rt、xt为变压器支路阻抗。若忽略变压器支路电阻，上式可整理为电压与机组无功出力的关系式：[0052][0053]当仅考虑无功和电压的关系，式(3)可进一步简化为：[0054][0055]令机组升压变变比k＝ug/ue，则：[0056][0057]由公式(5)可见，机组无功出力、机端电压、系统电压三者之间存在耦合关系，当维持系统电压或机组电压不变，调节升压变档位，相应地会改变机组的无功出力情况。当维持机组无功出力不变，调节升压变档位，会相应地改变系统电压或机端电压。工程中按实际需求进行调节。以下，将进一步给出机组升压变档位调节方法。[0058]3.电厂升压站主变档位选择[0059]典型的特高压配套火电厂送出线路接线方式如图3所示，接线采用3/2接线方式，电厂机组升压变经边开关与中开关连接至#1母线与#2母线，经边开关与中开关引出启备变接线及高压并联电抗器接线以及电厂送出线路(出线i、出线ii)，厂用变通过机组升压变低压侧接入。在反送电阶段，机组升压变承担着为厂用变供电的功能，而机组投运阶段，厂用负荷可由发电机转带。因此机组升压变的档位直接影响厂用变的电能质量。[0060]根据gb/t40427-2021《电力系统电压和无动电力技术导则》，500kv母线正常运行方式时，最高运行电压不应超过系统标称电压的 10％，最低运行电压不应影响电力系统同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用及下一级电压的调节。因此升压变的档位选取时需综合考虑对系统电压及厂用电的影响。[0061]特高压直流配套火电接入系统升压变档位选择及校验方法的具体的工作原理图如图4所示，具体过程如下：[0062]火电机组通常具备进相运行及迟相运行的能力，可通过查看发电机出厂试验报告中的静态励磁特性曲线(q曲线)来查看机组的进、迟相能力。由于特高压强直弱交系统网架结构的特殊性，电厂接入系统需要考虑其对系统电压的影响，尤其是特高压直流近区，当发生直流闭锁等故障，容易引发系统瞬时过电压，此时要求火电机组充分利用其对交流系统的电压支撑能力，释放机组最大进相能力，吸收系统波动时产生的过多无功，抑制系统电压波动，同时要保证电厂厂用负荷供电电压稳定，则需控制厂用变低压侧电压波动不超过其允许范围(通常为±5％)，及发电机机端电压在机组可承受范围内。而火电厂升压变压器通常有多个档位，其档位的选择直接影响上述条件对发电机并网的约束。[0063]由此可见，特高压配套火电厂接入系统需要考虑电厂升压变分接头档位选择与系统母线电压波动、机端电压、厂用负荷电压、机组进、迟相能力之间的相互作用关系。[0064]当机组进相运行时，需满足条件(6)～(9)：[0065][0066]当机组迟相运行时，需满足条件(10)～(13)：[0067][0068]其中，qin为发电机组进相能力，qinmax为机组最大进相能力，qout为发电机组迟相能力，qoutmax为机组最大迟相能力，单位mva；up为发电厂厂用负荷供电电压，upmin为厂用负荷供电电压下限，upmax为厂用负荷供电电压上限，单位kv；ue为发电机机端电压，uemin为发电机机端电压下限，uemax为发电机机端电压上限，单位kv；ug为系统母线电压，ugmin为系统母线电压下限，ugmax为系统母线电压上限，单位kv。[0069]特高压直流换流站通常配置一定数量的滤波器、电容器及电抗器，滤波器除滤波功能外，还主要用于电压调节，当使用滤波器进行电压调节时，设投入的滤波器组数为nf∈{1,2,3...,k}，其中k为换流站滤波器最大组数，同时，设发电厂升压变档位为ti∈{1,2,3...,nmax}，此时，通过潮流计算可得在满足条件(6)～(13)情况时的该升压变档位下的qin(或qout)、up、ue、ug，依次计算并记录不同nf及ti条件下的各参数，便可得到升压变档位选择表tablei，i∈{1,2,3...,nmax}，如下表1所示：[0070]表1tablei示意表[0071][0072]依据tablei可以进行机组升压变档位选择。为了优先保证系统电压稳定，tablei中每组数据同时满足条件(6)～(13)的才为有效数据，同时还需满足如下条件(14)：[0073]条件(14)：自上而下进行前后两两对比，为保证机组最大程度发挥进相能力，则该档位下保持机组进相的最小滤波器组数应尽可能小，同时，tablei中滤波器组数相同时，当机端电压ue达上限(对应机组迟相)或下限(对应机组进相)时，则优先选择系统电压ug较高者所在的档位为电厂升压变档位。[0074]4.仿真案例分析[0075]ykzhlz作为±800kvzy直流输电工程的送端换流站，由三回750kv线路经sh特高压站接入西北主网，与yz直流、ls直流共同构成地区直流群。而zy直流近区煤电电源装机较少、布点不足、电压支撑较弱。当前配套电源仅为200万kw，与zy直流1000万kw输送容量相差较大，是典型的“强直弱交”系统；其近区典型网架结构如图5所示。[0076]本实施例以西北电网ykzhlz近区规划的某电厂接入系统升压变档位计算为例，研究档位计算方法的适用性。机组升压变额定容量1140mva，变比为：525±(1±2×2.5％)/27kv，共5个档位。厂用负荷按40mw考虑，厂用变额定容量80/50-50mva，变比为：27×(1±2×2.5％)/10.5-10.5kv。由电厂升压变27kv侧接入，为厂用负荷供电。[0077]为充分利用电厂机组对交流系统的电压支撑能力，释放机组最大进相能力，吸收系统波动时产生的过多无功，抑制系统电压波动，同时保证电厂厂用负荷供电电压波动不超过±5％，厂用负荷最低供电电压为9.975kv，电厂机组机端电压维持在27×(1±5％)kv范围。[0078]直流输送功率根据当地特高压直流运行管理规定进行约束，考虑换流站滤波器投切组数的不同，对升压变分接头档位分别进行计算，结果如表2所示：[0079]表2升压变档位计算[0080][0081][0082]由表2可知，当ykzhlz投入10组滤波器时，在保证电厂厂用负荷正常供电电压的情况下，若电厂升压变档位位于5档，可以最大程度释放电厂机组进相能力，最大进相能力可达339.82mvar，但当机组迟相运行时，为保证系统电压处于正常水平，机端电压已达上限；若电厂升压变分接头位于4档，在保证厂用负荷正常供电的同时，电厂机组最大可进相238.33mvar，当机组迟相运行，机端电压达到运行上限时，ykzhlz500kv侧电压可以稳定在正常水平；若电厂升压变分接头位于3档，机组最大进相能力为137.91mvar，且当换流站投入7组滤波器时，机组需要迟相67.56mvar，才能保证电厂厂用负荷的正常供电及系统电压稳定；若电厂升压变分接头位于2档，电厂机组最大进相能力仅为34.37mvar，且为保证厂用负荷的正常供电的同时，系统电压已达运行上限；若电厂升压变分接头位于1档，此时电厂机组已不具备进相能力。[0083]综上所述，推荐该电厂升压变档位应位于4档。[0084]为进一步验证升压变档位选取的合理性，在电厂送出线路反送电阶段，采用空充电厂出线、升压变带电、厂用负荷供电3种情况对电厂升压变推荐档位进行校核，结果如表3所示：[0085]表3升压变档位校核[0086][0087]由表3可知，电厂升压变档位位于4档时，在调试过程中可以保证系统电压稳定。[0088]机组投运阶段，为保证系统电压稳定，在发生系统电压升高过程中，需采取电压调节手段，维持电压在合理范围内，满足运行曲线要求，电厂机组需释放其进相能力吸收系统中过多的无功，在升压变档位位于4档时，实际系统运行电压及机组无功进相情况波形分别如下图6和图7所示。可知，当升压变档位位于4档，系统电压升高时，机组可以释放其进相能力，计算结果与实际工程可保持一致。[0089]本实施例介绍了电厂接入系统升压变档位的合理选取方法，阐述了电源接入对系统的影响，并分析了电厂升压变档位与无功电压的耦合关系，提出了电厂升压变档位选择方法，结合西北地区“强直弱交”网架结构，计算分析了直流近区火电机组接入系统升压变的合理档位，综合考虑强直弱交网架近区电厂机组最大进相能力、厂用负荷供电电压水平及系统电压水平，计算得到zy直流配套电源电厂升压变运行于4档，与工程实际一致，同时在电厂送出线路反送电阶段，采用空充电厂出线、升压变带电、厂用负荷供电3种情况对电厂升压变推荐档位进行校核，验证了该方法的合理性及有效性。[0090]上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。当前第1页12当前第1页12
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：，具体涉及一种特高压直流配套火电接入系统升压变档位选择及校验方法。
背景技术：
：：2.本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
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：信息，不必然构成在先技术。3.我国一次能源储量与需求呈逆向分布，适用于远距离、大容量输电的特高压交、直流电网是满足清洁能源消纳、节能减排等方面的重要手段，随着新型电力系统的建设，特高压输电有效促进了区域协调和经济社会发展。当前，电网已形成特高压交直流混联新格局，电力工程界与学术界将其高度概括为“强直弱交”特性。在强直弱交系统中，交流电网的强弱水平关系到系统的安全稳定，对于系统故障形态、调节能力、稳定形态的影响日益复杂。近年来，发电厂接入对系统的影响备受关注，而电厂升压变档位的合理配置直接影响附近电网的电压水平，是制定电压运行曲线的重要考量。4.据发明人了解，目前对于机组升压变档位的选择主要以系统电压稳定为约束条件确定或优化升压变档位，相关研究主要集中在机组投运后变压器档位的调整对系统电压的影响等方面，而由于火电机组升压变档位在反送电阶段就已确定，且当机组升压变调压方式为无载调压时，档位调整需停电作业，不宜频繁调档。技术实现要素：5.为了解决上述问题，本公开提出了一种特高压直流配套火电接入系统升压变档位选择及校验方法，结合强直弱交网架结构，分析强直弱交电网存在的风险，提出了特高压直流配套火电厂升压站主变运行档位合理选择的方法并给出了推荐档位，结合实际工程验证了所提出方法的有效性和真实性，保障特高压直流近区无功电压水平以及系统的安全稳定运行。6.根据一些实施例，本公开的方案提供了一种特高压直流配套火电接入系统升压变档位选择及校验方法，采用如下技术方案：7.一种特高压直流配套火电接入系统升压变档位选择及校验方法，包括以下步骤：8.获取火电机组的静态励磁特性曲线；9.基于所获取的静态励磁特性曲线、机组进相的判定条件和机组迟相的判定条件，判断机组是否处于进相运行或迟相运行，根据档位选择条件选择升压变档位；10.在电厂送出线路反送电阶段和机组投运阶段，校验所选择的升压变档位，提高特高压直流近区无功电压水平。11.作为进一步的技术限定，特高压直流配套火电厂送出线路接线采用3/2接线方式。12.作为进一步的技术限定，在反送电阶段，机组升压承担用变供电；机组投运阶段，厂用负荷由发电机转带。13.作为进一步的技术限定，所述特高压配套火电厂接入系统需要考虑电厂升压变分接头档位选择与系统母线电压波动、机端电压、厂用负荷电压、机组进相能力和机组迟相能力之间的相互作用关系。14.作为进一步的技术限定，所述机组进相的判定条件为其中，qin为发电机组进相能力，qinmax为机组最大进相能力，up为发电厂厂用负荷供电电压，upmin为厂用负荷供电电压下限，ue为发电机机端电压，uemin为发电机机端电压下限，uemax为发电机机端电压上限，ug为系统母线电压。15.作为进一步的技术限定，所述机组迟相的判定条件为其中，qout为发电机组迟相能力，qoutmax为机组最大迟相能力，up为发电厂厂用负荷供电电压，upmax为厂用负荷供电电压上限，ue为发电机机端电压，uemax为发电机机端电压上限，ug为系统母线电压，ugmin为系统母线电压下限。16.作为进一步的技术限定，为优先保证系统电压稳定，不同档位下的参考表中每组数据同时满足机组进相和机组迟相的判定条件的为有效数据，其余数据应删去或不予考虑，自上而下进行前后两两对比，在分别对比前后两个档位，为保证机组最大程度发挥进相能力，则该档位下保持机组进相的最小滤波器组数应尽可能小，同时，相同滤波器组数情况下的参考表中数据时，当机端电压达上限或机端电压达下限时，则优先选择系统电压高者所在的档位为电厂升压变档位。17.作为进一步的技术限定，在电厂送出线路反送电阶段，采用空充电厂出线、升压变带电和厂用负荷供电对电厂升压变推荐档位进行校验。18.进一步的，当电厂升压变档位位于4档时，在调试过程中系统电压稳定。19.作为进一步的技术限定，机组投运阶段，在发生系统电压升高过程中，采取电压调节手段，维持电压在合理范围内，满足运行曲线要求，电厂机组释放其进相能力吸收系统中过多的无功，当升压变档位位于4档，系统电压升高时，机组释放进相能力。20.与现有技术相比，本公开的有益效果为：21.本公开综合分析了强直弱交电网网架近区配套电源接入对系统电压波动的影响，研究了合理选择电厂升压站主变档位的方法及校核方式，分析了电厂开机组合对系统电压的影响以及不同直流故障对交流系统电压波动的影响，综合考虑强直弱交网架近区电厂机组最大进相能力、厂用负荷供电电压水平及系统电压水平，推荐直流配套电源电厂升压变运行于4档。附图说明22.构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。23.图1是本公开实施例中的特高压直流配套火电接入系统升压变档位选择及校验方法的流程图；24.图2是本公开实施例中的机组接入系统的结构示意图；25.图3是本公开实施例中的特高压配套火电厂厂内的典型拓扑结构示意图；26.图4是本公开实施例中的特高压直流配套火电接入系统升压变档位选择及校验方法的具体的工作原理图；27.图5是本公开实施例中的强直弱交网架结构示意图；28.图6是本公开实施例中的系统电压示意图；29.图7是本公开实施例中的机组无功示意图。具体实施方式30.下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。31.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
技术领域：
：的普通技术人员通常理解的相同含义。32.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。33.在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。34.实施例35.本公开实施例介绍了一种特高压直流配套火电接入系统升压变档位选择及校验方法。36.如图1所示的一种特高压直流配套火电接入系统升压变档位选择及校验方法，包括以下步骤：37.获取火电机组的静态励磁特性曲线；38.基于所获取的静态励磁特性曲线、机组进相的判定条件和机组迟相的判定条件，判断机组是否处于进相运行或迟相运行，根据档位选择条件选择升压变档位；39.在电厂送出线路反送电阶段和机组投运阶段，校验所选择的升压变档位，提高特高压直流近区无功电压水平。40.具体的，本实施例阐述了电源接入对系统的影响，分析电厂升压变档位与无功电压的耦合关系，提出反送电阶段电厂升压变档位选择方法，并结合西北地区“强直弱交”网架结构，计算分析直流近区火电机组接入系统升压变的合理档位，并通过实际工程校核，验证了该方法的有效性和实用性。对于充分发挥火电机组对系统电压支撑能力，保障特高压直流近区无功电压水平及系统安全稳定运行具有重要意义。41.1.电源接入系统的电压波动42.当直流近区电源布点相对较少，常规火电机组接入特高压输电系统时，升压站主变运行档位直接影响并网点电压水平，过高的运行档位会强力抬升系统电压水平，使换流站母线电压接近上限运行，在发生直流系统故障时，转移潮流将对送端交流系统造成巨大冲击，易引发线路跳闸，而运行中的直流系统需要吸收大量无功功率，因此直流换流站需装设大量无功补偿装置。43.在直流因故障发生闭锁后的200ms内，无功补偿未被完全切除，一般需延时200ms左右才能被完全切除，大量无功盈余会冲击交流系统，引发电压稳定问题。直流发生双极闭锁故障后送端母线电压升高数值如式(1)所示：[0044][0045]其中，δq为故障前后无功波动；s为交流系统容量。[0046]可见，δq越大，直流闭锁故障后系统暂态压升越严重，而合理的发电厂升压变档位选择可最大程度释放机组的进相能力，从而吸收因直流故障产生的无功盈余，降低δq值，有利于抑制系统电压波动。[0047]2.升压变档位调压原理[0048]通常，电厂火电机组升压变为两绕组变压器，通过改变变压器档位相应地改变一、二次侧绕组匝数比，从而实现对电压的调节，如图2所示的是火电机组经升压变接入系统示意图。[0049]设升压变低压侧电压为机端电压ue，高压侧电压为系统电压ug，当机组发出功率为p qj，考虑升压变压器压降，则机端电压与系统电压存在如下关系：[0050][0051]其中，rt、xt为变压器支路阻抗。若忽略变压器支路电阻，上式可整理为电压与机组无功出力的关系式：[0052][0053]当仅考虑无功和电压的关系，式(3)可进一步简化为：[0054][0055]令机组升压变变比k＝ug/ue，则：[0056][0057]由公式(5)可见，机组无功出力、机端电压、系统电压三者之间存在耦合关系，当维持系统电压或机组电压不变，调节升压变档位，相应地会改变机组的无功出力情况。当维持机组无功出力不变，调节升压变档位，会相应地改变系统电压或机端电压。工程中按实际需求进行调节。以下，将进一步给出机组升压变档位调节方法。[0058]3.电厂升压站主变档位选择[0059]典型的特高压配套火电厂送出线路接线方式如图3所示，接线采用3/2接线方式，电厂机组升压变经边开关与中开关连接至#1母线与#2母线，经边开关与中开关引出启备变接线及高压并联电抗器接线以及电厂送出线路(出线i、出线ii)，厂用变通过机组升压变低压侧接入。在反送电阶段，机组升压变承担着为厂用变供电的功能，而机组投运阶段，厂用负荷可由发电机转带。因此机组升压变的档位直接影响厂用变的电能质量。[0060]根据gb/t40427-2021《电力系统电压和无动电力技术导则》，500kv母线正常运行方式时，最高运行电压不应超过系统标称电压的 10％，最低运行电压不应影响电力系统同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用及下一级电压的调节。因此升压变的档位选取时需综合考虑对系统电压及厂用电的影响。[0061]特高压直流配套火电接入系统升压变档位选择及校验方法的具体的工作原理图如图4所示，具体过程如下：[0062]火电机组通常具备进相运行及迟相运行的能力，可通过查看发电机出厂试验报告中的静态励磁特性曲线(q曲线)来查看机组的进、迟相能力。由于特高压强直弱交系统网架结构的特殊性，电厂接入系统需要考虑其对系统电压的影响，尤其是特高压直流近区，当发生直流闭锁等故障，容易引发系统瞬时过电压，此时要求火电机组充分利用其对交流系统的电压支撑能力，释放机组最大进相能力，吸收系统波动时产生的过多无功，抑制系统电压波动，同时要保证电厂厂用负荷供电电压稳定，则需控制厂用变低压侧电压波动不超过其允许范围(通常为±5％)，及发电机机端电压在机组可承受范围内。而火电厂升压变压器通常有多个档位，其档位的选择直接影响上述条件对发电机并网的约束。[0063]由此可见，特高压配套火电厂接入系统需要考虑电厂升压变分接头档位选择与系统母线电压波动、机端电压、厂用负荷电压、机组进、迟相能力之间的相互作用关系。[0064]当机组进相运行时，需满足条件(6)～(9)：[0065][0066]当机组迟相运行时，需满足条件(10)～(13)：[0067][0068]其中，qin为发电机组进相能力，qinmax为机组最大进相能力，qout为发电机组迟相能力，qoutmax为机组最大迟相能力，单位mva；up为发电厂厂用负荷供电电压，upmin为厂用负荷供电电压下限，upmax为厂用负荷供电电压上限，单位kv；ue为发电机机端电压，uemin为发电机机端电压下限，uemax为发电机机端电压上限，单位kv；ug为系统母线电压，ugmin为系统母线电压下限，ugmax为系统母线电压上限，单位kv。[0069]特高压直流换流站通常配置一定数量的滤波器、电容器及电抗器，滤波器除滤波功能外，还主要用于电压调节，当使用滤波器进行电压调节时，设投入的滤波器组数为nf∈{1,2,3...,k}，其中k为换流站滤波器最大组数，同时，设发电厂升压变档位为ti∈{1,2,3...,nmax}，此时，通过潮流计算可得在满足条件(6)～(13)情况时的该升压变档位下的qin(或qout)、up、ue、ug，依次计算并记录不同nf及ti条件下的各参数，便可得到升压变档位选择表tablei，i∈{1,2,3...,nmax}，如下表1所示：[0070]表1tablei示意表[0071][0072]依据tablei可以进行机组升压变档位选择。为了优先保证系统电压稳定，tablei中每组数据同时满足条件(6)～(13)的才为有效数据，同时还需满足如下条件(14)：[0073]条件(14)：自上而下进行前后两两对比，为保证机组最大程度发挥进相能力，则该档位下保持机组进相的最小滤波器组数应尽可能小，同时，tablei中滤波器组数相同时，当机端电压ue达上限(对应机组迟相)或下限(对应机组进相)时，则优先选择系统电压ug较高者所在的档位为电厂升压变档位。[0074]4.仿真案例分析[0075]ykzhlz作为±800kvzy直流输电工程的送端换流站，由三回750kv线路经sh特高压站接入西北主网，与yz直流、ls直流共同构成地区直流群。而zy直流近区煤电电源装机较少、布点不足、电压支撑较弱。当前配套电源仅为200万kw，与zy直流1000万kw输送容量相差较大，是典型的“强直弱交”系统；其近区典型网架结构如图5所示。[0076]本实施例以西北电网ykzhlz近区规划的某电厂接入系统升压变档位计算为例，研究档位计算方法的适用性。机组升压变额定容量1140mva，变比为：525±(1±2×2.5％)/27kv，共5个档位。厂用负荷按40mw考虑，厂用变额定容量80/50-50mva，变比为：27×(1±2×2.5％)/10.5-10.5kv。由电厂升压变27kv侧接入，为厂用负荷供电。[0077]为充分利用电厂机组对交流系统的电压支撑能力，释放机组最大进相能力，吸收系统波动时产生的过多无功，抑制系统电压波动，同时保证电厂厂用负荷供电电压波动不超过±5％，厂用负荷最低供电电压为9.975kv，电厂机组机端电压维持在27×(1±5％)kv范围。[0078]直流输送功率根据当地特高压直流运行管理规定进行约束，考虑换流站滤波器投切组数的不同，对升压变分接头档位分别进行计算，结果如表2所示：[0079]表2升压变档位计算[0080][0081][0082]由表2可知，当ykzhlz投入10组滤波器时，在保证电厂厂用负荷正常供电电压的情况下，若电厂升压变档位位于5档，可以最大程度释放电厂机组进相能力，最大进相能力可达339.82mvar，但当机组迟相运行时，为保证系统电压处于正常水平，机端电压已达上限；若电厂升压变分接头位于4档，在保证厂用负荷正常供电的同时，电厂机组最大可进相238.33mvar，当机组迟相运行，机端电压达到运行上限时，ykzhlz500kv侧电压可以稳定在正常水平；若电厂升压变分接头位于3档，机组最大进相能力为137.91mvar，且当换流站投入7组滤波器时，机组需要迟相67.56mvar，才能保证电厂厂用负荷的正常供电及系统电压稳定；若电厂升压变分接头位于2档，电厂机组最大进相能力仅为34.37mvar，且为保证厂用负荷的正常供电的同时，系统电压已达运行上限；若电厂升压变分接头位于1档，此时电厂机组已不具备进相能力。[0083]综上所述，推荐该电厂升压变档位应位于4档。[0084]为进一步验证升压变档位选取的合理性，在电厂送出线路反送电阶段，采用空充电厂出线、升压变带电、厂用负荷供电3种情况对电厂升压变推荐档位进行校核，结果如表3所示：[0085]表3升压变档位校核[0086][0087]由表3可知，电厂升压变档位位于4档时，在调试过程中可以保证系统电压稳定。[0088]机组投运阶段，为保证系统电压稳定，在发生系统电压升高过程中，需采取电压调节手段，维持电压在合理范围内，满足运行曲线要求，电厂机组需释放其进相能力吸收系统中过多的无功，在升压变档位位于4档时，实际系统运行电压及机组无功进相情况波形分别如下图6和图7所示。可知，当升压变档位位于4档，系统电压升高时，机组可以释放其进相能力，计算结果与实际工程可保持一致。[0089]本实施例介绍了电厂接入系统升压变档位的合理选取方法，阐述了电源接入对系统的影响，并分析了电厂升压变档位与无功电压的耦合关系，提出了电厂升压变档位选择方法，结合西北地区“强直弱交”网架结构，计算分析了直流近区火电机组接入系统升压变的合理档位，综合考虑强直弱交网架近区电厂机组最大进相能力、厂用负荷供电电压水平及系统电压水平，计算得到zy直流配套电源电厂升压变运行于4档，与工程实际一致，同时在电厂送出线路反送电阶段，采用空充电厂出线、升压变带电、厂用负荷供电3种情况对电厂升压变推荐档位进行校核，验证了该方法的合理性及有效性。[0090]上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。当前第1页12当前第1页12
再多了解一些
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