基于廠用電負(fù)荷修正模型的火電機(jī)組進(jìn)相能力仿真

湯 奕 ，戴玉臣 ，陳 斌 ，汪成根

（1.東南大學(xué) 電氣工程學(xué)院，江蘇 南京 210096；2.江蘇省電力公司科學(xué)研究院，江蘇 南京 211103）

0 引言

發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行是系統(tǒng)重要的調(diào)壓手段之一，其調(diào)壓效果好、操作方便［1-5］。工程中通過(guò)機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)來(lái)確定機(jī)組的進(jìn)相能力，其結(jié)果受試驗(yàn)時(shí)系統(tǒng)電壓水平的影響，存在進(jìn)相深度不足、無(wú)法適用于不同運(yùn)行工況的問(wèn)題。隨著制造工藝的提升，火電機(jī)組進(jìn)相能力主要受靜態(tài)穩(wěn)定極限和廠用電電壓等約束［1-2］。機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁電流的減小會(huì)引起發(fā)電機(jī)的功角增大，逼近發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)穩(wěn)定極限，限制機(jī)組的進(jìn)相深度［6］；同時(shí)，進(jìn)相運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致機(jī)端電壓顯著下降，嚴(yán)重影響廠用電負(fù)荷［7］，甚至可能造成失負(fù)荷從而影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。

目前針對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)相能力的研究主要有數(shù)學(xué)模型法、仿真分析法和試驗(yàn)結(jié)果擬合法［8］。數(shù)學(xué)模型法是通過(guò)建立各種數(shù)學(xué)模型來(lái)計(jì)算發(fā)電機(jī)的進(jìn)相能力。文獻(xiàn)［6，9］研究了靜態(tài)穩(wěn)定極限對(duì)機(jī)組進(jìn)相深度的影響；文獻(xiàn)［10］基于發(fā)電機(jī)組工況參數(shù)模型建立機(jī)組進(jìn)相模型，文獻(xiàn)［11］采用單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)模型計(jì)算機(jī)組的進(jìn)相能力，但如何根據(jù)發(fā)電機(jī)的實(shí)際工況建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，尚缺乏深入研究。仿真分析法是通過(guò)仿真平臺(tái)建立進(jìn)相試驗(yàn)仿真模型來(lái)測(cè)試極限條件下的進(jìn)相深度。文獻(xiàn)［12-13］采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等智能算法來(lái)建立進(jìn)相能力模型，但這些方法對(duì)數(shù)據(jù)的要求較高；文獻(xiàn)［8］采用相關(guān)向量機(jī)理論來(lái)分析機(jī)組的進(jìn)相能力，其對(duì)小樣本處理效果更好，具有較高的泛化能力。

綜上所述，數(shù)學(xué)模型法和仿真分析法雖然考慮了靜態(tài)穩(wěn)定極限、機(jī)組參數(shù)、機(jī)組運(yùn)行工況對(duì)進(jìn)相能力的影響，但未能深入研究廠用電電壓對(duì)進(jìn)相能力的影響。 最新進(jìn)相試驗(yàn)表明［7，14］，機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行時(shí)廠用電電壓偏低已成為限制機(jī)組進(jìn)相深度的主要因素。廠用電電壓模型包括3個(gè)方面［11］：機(jī)端電壓、高廠變參數(shù)和廠用電負(fù)荷模型。傳統(tǒng)進(jìn)相能力模型采用的廠用電負(fù)荷模型為定負(fù)荷模型，與實(shí)際廠用電負(fù)荷的誤差較大。而試驗(yàn)結(jié)果擬合法雖不依賴于數(shù)學(xué)模型，但擬合結(jié)果的準(zhǔn)確性對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的完備性要求較高，特別是對(duì)于新建電廠和改造電廠而言，存在數(shù)據(jù)缺失導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確擬合的可能性。

本文在PSD-BPA仿真平臺(tái)中，基于實(shí)際工況數(shù)據(jù)建立準(zhǔn)確的廠用電負(fù)荷修正模型，綜合考慮靜態(tài)穩(wěn)定裕度和廠用電電壓等因素影響，測(cè)試不同的系統(tǒng)電壓水平、機(jī)組運(yùn)行工況和廠用電負(fù)荷工況下火電機(jī)組的進(jìn)相能力，并通過(guò)仿真算例來(lái)驗(yàn)證本文所提仿真方法的準(zhǔn)確性和有效性。

1 廠用電負(fù)荷靜態(tài)模型

廠用電負(fù)荷的大小是高廠變壓降的決定性因素之一，與廠用電母線電壓密切相關(guān)。因此，只有建立準(zhǔn)確的廠用電負(fù)荷模型，才能精確地計(jì)算廠用電電壓，從而保證進(jìn)相能力仿真的精度。文獻(xiàn)［15］提出廠用電負(fù)荷靜態(tài)模型如式（1）所示。

其中，P和Q分別為廠用電負(fù)荷的有功功率和無(wú)功功率；PN和QN分別為廠用電負(fù)荷的額定有功功率和無(wú)功功率；U為廠用電母線電壓標(biāo)幺值；Δf為頻率偏差的標(biāo)幺值。

表1為某電廠實(shí)測(cè)廠用電負(fù)荷數(shù)據(jù)，根據(jù)式（1）所得計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)最大偏差超過(guò)了8%，存在較大偏差。因此，需要根據(jù)廠用電負(fù)荷的特性，對(duì)式（1）進(jìn)行修正和改進(jìn)。

表1 實(shí)測(cè)廠用電負(fù)荷數(shù)據(jù)Table 1 Measured auxiliary power data

1.1 廠用電負(fù)荷特性

火電廠主要的廠用電中壓負(fù)荷如圖1所示，鍋爐和汽機(jī)系統(tǒng)的用電量占全廠的70%以上［16］。

圖1 廠用電中壓負(fù)荷示意圖Fig.1 Schematic diagram of mid-voltage loads of auxiliary power

圖2 一次風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)的負(fù)荷特性Fig.2 Load characteristics of primary fan and blower

鍋爐系統(tǒng)中最大的負(fù)荷是一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)。一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的負(fù)荷大小與機(jī)組所需的煤粉量、燃燒所需要的空氣、產(chǎn)生的煙氣量有著直接的關(guān)聯(lián)。以某百萬(wàn)機(jī)組為例，不同機(jī)組出力時(shí)一次風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)的負(fù)荷特性如圖2所示（圖中功率為標(biāo)幺值）。一次風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)負(fù)荷與機(jī)組有功出力的波動(dòng)趨勢(shì)一致。但機(jī)組有功出力的波動(dòng)滯后于一次風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)的波動(dòng)，即接收到調(diào)度指令后，一次風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)會(huì)先做出調(diào)整，機(jī)組出力需要一段時(shí)間后才能符合調(diào)度指令。

除了風(fēng)機(jī)，磨煤機(jī)也是鍋爐系統(tǒng)中的重要負(fù)荷，其大小取決于鍋爐所需煤粉的數(shù)量，與機(jī)組的運(yùn)行工況直接相關(guān)。以百萬(wàn)機(jī)組為例，不同機(jī)組出力時(shí)磨煤機(jī)負(fù)荷特性見(jiàn)圖3（圖中功率為標(biāo)幺值）。與風(fēng)機(jī)相似，磨煤機(jī)負(fù)荷與機(jī)組出力的波動(dòng)趨勢(shì)完全一致，且機(jī)組出力的波動(dòng)滯后于磨煤機(jī)負(fù)荷的波動(dòng)。

圖3 磨煤機(jī)負(fù)荷特性Fig.3 Load characteristics of coal pulverizer

汽機(jī)系統(tǒng)的中壓輔機(jī)主要是循環(huán)水泵、凝泵和閉冷泵，其負(fù)荷大小通常與機(jī)組工況無(wú)關(guān)，波動(dòng)很小。以百萬(wàn)機(jī)組為例，不同機(jī)組出力時(shí)循環(huán)水泵負(fù)荷特性如圖4所示。循環(huán)水泵負(fù)荷波動(dòng)范圍很小，與機(jī)組有功出力的大小沒(méi)有關(guān)系，可以認(rèn)為是定負(fù)荷。

圖4 循環(huán)水泵負(fù)荷特性Fig.4 Load characteristics of circulating water pump

1.2 廠用電負(fù)荷修正模型

由1.1節(jié)可知，一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和磨煤機(jī)等廠用電負(fù)荷的大小與機(jī)組的有功出力存在正比例的關(guān)系，循環(huán)水泵等汽機(jī)系統(tǒng)負(fù)荷是定負(fù)荷。因此，廠用電負(fù)荷與機(jī)組出力的關(guān)系可以用冪函數(shù)來(lái)表示，同時(shí)考慮到廠用電負(fù)荷的電壓和頻率靜態(tài)特性，本文基于式（1）提出廠用電負(fù)荷模型如下：

其中分別為廠用電負(fù)荷的有功功率和無(wú)功功率與機(jī)組有功出力的相關(guān)系數(shù)；PG為機(jī)組出力標(biāo)幺值，為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；α和β分別為廠用電負(fù)荷的有功功率和無(wú)功功率與機(jī)組有功出力的相關(guān)指數(shù)，需要利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)辨識(shí)得到。由于火電廠廠用電負(fù)荷規(guī)模龐大，無(wú)法統(tǒng)計(jì)出廠用電負(fù)荷的額定有功功率PN和額定無(wú)功功率QN，因此，廠用電負(fù)荷的額定有功功率PN和額定無(wú)功功率QN也需要利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)辨識(shí)得到。根據(jù)某電廠2015年6月的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，隨機(jī)抽取100組數(shù)據(jù)，利用最小二乘法進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)可得廠用電負(fù)荷模型如下：

圖5和圖6為式（3）所得結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比（圖中縱軸、橫軸數(shù)據(jù)均為標(biāo)幺值），整體誤差較小，平均誤差均不超過(guò)3%。

圖5 廠用電有功負(fù)荷與機(jī)組有功出力的關(guān)系Fig.5 Relationship between active loads of auxiliary power and active power output of units

圖6 廠用電無(wú)功負(fù)荷與機(jī)組有功出力的關(guān)系Fig.6 Relationship between reactive loads of auxiliary power and active power output of units

2 進(jìn)相能力限制因素

工程中，機(jī)組進(jìn)相能力是通過(guò)機(jī)組進(jìn)相試驗(yàn)來(lái)確定的，其大小受機(jī)組的定子鐵芯和端部的溫升、廠用電電壓、靜態(tài)穩(wěn)定極限等因素的影響。隨著制造工藝水平的提高和端部機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，定子鐵芯和端部的溫升已不再是制約發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的主要因素。因此，本文提出的方法重點(diǎn)考慮廠用電電壓和靜態(tài)穩(wěn)定裕度對(duì)進(jìn)相能力的影響。

2.1 廠用電電壓

廠用電電壓已經(jīng)成為約束火電機(jī)組進(jìn)相深度的主要因素［7，14］。機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行時(shí)的廠用電電壓與系統(tǒng)電壓和廠用電負(fù)荷水平有關(guān)，其大小與廠用電負(fù)荷直接相關(guān)，高廠變的壓降與廠用電負(fù)荷的關(guān)系如式（4）所示：

其中，ΔU和δU分別為廠用電電壓降落的縱向分量和橫向分量；RT和XT分別為高廠變的等效電阻值和等效電抗值。電壓幅值的變化取決于ΔU，ΔU由廠用電負(fù)荷和機(jī)端電壓確定。

電壓降與廠用電負(fù)荷的大小成正比，廠用電負(fù)荷模型的精確性對(duì)進(jìn)相仿真方法的結(jié)果具有決定性的影響。廠用電負(fù)荷模型偏大會(huì)導(dǎo)致壓降偏大，仿真方法所得的進(jìn)相深度不足；廠用電負(fù)荷模型偏小會(huì)導(dǎo)致廠用電電壓壓降偏小，實(shí)際工程中機(jī)組無(wú)法達(dá)到仿真方法所確定的進(jìn)相深度。此外，根據(jù)某1000 MW機(jī)組的廠用電負(fù)荷實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，廠用電負(fù)荷的大小主要與機(jī)組出力、季節(jié)相關(guān)，具體數(shù)據(jù)請(qǐng)見(jiàn)4.2節(jié)。

同時(shí)，電壓降與機(jī)端電壓成反比，機(jī)端電壓越高，電壓降越小，最大機(jī)組進(jìn)相深度越深。由圖1可知，發(fā)電機(jī)組通過(guò)升壓變壓器向系統(tǒng)輸送功率，因此，不考慮變壓器損耗和變比時(shí)，機(jī)端電壓由系統(tǒng)電壓決定。

綜上所述，廠用電電壓約束包含考慮機(jī)組出力和季節(jié)因素影響的廠用電負(fù)荷修正模型及系統(tǒng)電壓。

2.2 靜態(tài)穩(wěn)定裕度

機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，靜態(tài)穩(wěn)定裕度變小，導(dǎo)致系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定水平降低。為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)穩(wěn)定裕度應(yīng)不低于1.1［17］。機(jī)組最大進(jìn)相深度應(yīng)滿足靜態(tài)穩(wěn)定裕度要求，靜態(tài)穩(wěn)定裕度計(jì)算式如下：

其中，Pmax為發(fā)電機(jī)組的最大有功出力；δ為發(fā)電機(jī)組的功角。

凸極發(fā)電機(jī)的功角計(jì)算方法如下：

其中，Xd為d軸同步電抗。

根據(jù)式（4）—（6），機(jī)組的靜態(tài)穩(wěn)定水平與 3個(gè)因素有關(guān)，分別是機(jī)組的有功出力、無(wú)功出力和機(jī)端電壓。在靜態(tài)穩(wěn)定水平相同的情況下，機(jī)組有功出力越大，靜態(tài)穩(wěn)定極限所允許的最大進(jìn)相深度越淺；機(jī)端電壓越高，靜態(tài)穩(wěn)定極限所允許的最大進(jìn)相深度越深。根據(jù)2013年6月至2015年6月廠用電負(fù)荷實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，機(jī)端電壓波動(dòng)在額定值的5%以內(nèi)時(shí)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定水平影響較小。

3 機(jī)組進(jìn)相能力仿真流程

傳統(tǒng)機(jī)組進(jìn)相能力主要是通過(guò)進(jìn)相試驗(yàn)予以確定。但工程中機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)電壓高于進(jìn)相試驗(yàn)時(shí)的系統(tǒng)電壓，機(jī)組進(jìn)相能力存在進(jìn)一步挖掘的空間。為解決這一問(wèn)題，本文基于廠用電靜態(tài)負(fù)荷模型提出火電機(jī)組進(jìn)相能力仿真方法，能夠確定不同機(jī)組出力和不同系統(tǒng)電壓水平下的機(jī)組最大進(jìn)相深度。

本文提出的機(jī)組進(jìn)相能力仿真方法利用PSD-BPA潮流程序來(lái)計(jì)算在不同系統(tǒng)電壓和不同機(jī)組有功出力下機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行時(shí)的廠用電母線電壓、系統(tǒng)電壓等?？傮w上分為2步：第一步是建立廠用電負(fù)荷模型，第二步是確定最大進(jìn)相深度。具體流程如圖7所示。

圖7 機(jī)組進(jìn)相試驗(yàn)仿真方法流程圖Fig.7 Flowchart of simulative unit leading-phase test

確定最大進(jìn)相深度時(shí)重點(diǎn)考慮了以下3個(gè)因素。

（1）機(jī)組出力。

由發(fā)電機(jī)組功角計(jì)算式（5）和（6）可知，機(jī)組出力不同時(shí)，其功角也有所不同，進(jìn)相試驗(yàn)仿真時(shí)確定了機(jī)組出力分別為0.5PGN、0.75PGN和PGN對(duì)應(yīng)的最大進(jìn)相深度。

（2）廠用電電壓。

根據(jù)進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)的相關(guān)規(guī)定［17］，廠用電母線電壓不應(yīng)低于額定值的95%。在機(jī)組進(jìn)相試驗(yàn)仿真過(guò)程中廠用電母線電壓達(dá)到額定值的95%時(shí)，此時(shí)的進(jìn)相深度即為對(duì)應(yīng)工況下的最大進(jìn)相深度。廠用電母線的電壓除了與廠用電負(fù)荷有關(guān)外，主要與系統(tǒng)電壓相關(guān)。系統(tǒng)電壓越高，廠用電母線的電壓越高，機(jī)組的最大進(jìn)相深度越深；系統(tǒng)電壓越低，廠用電母線的電壓越低，機(jī)組的最大進(jìn)相深度越淺。為了確定不同系統(tǒng)電壓水平下機(jī)組的進(jìn)相深度，將系統(tǒng)電壓水平分為 1.02UN、1.03UN、1.04UN、1.05UN來(lái)進(jìn)行進(jìn)相試驗(yàn)仿真。

（3）靜態(tài)穩(wěn)定極限。

根據(jù)進(jìn)相試驗(yàn)仿真的機(jī)組出力、系統(tǒng)電壓和式（4）—（6），可計(jì)算出對(duì)應(yīng)的靜態(tài)穩(wěn)定極限所允許的機(jī)組最大進(jìn)相深度。進(jìn)相試驗(yàn)仿真時(shí)，若機(jī)組的進(jìn)相深度達(dá)到了靜態(tài)穩(wěn)定極限所允許的機(jī)組最大進(jìn)相深度，那么該進(jìn)相深度即為該工況下機(jī)組的最大進(jìn)相深度。

4 仿真算例

本文算例發(fā)電機(jī)參數(shù)采用江蘇某百萬(wàn)機(jī)組參數(shù)，其額定功率為1000MW，機(jī)端電壓額定值為27 kV，直軸同步電抗為2.18p.u.，機(jī)組的靜態(tài)穩(wěn)定極限如表2所示。該機(jī)組的主變變比為525 kV／27 kV，高廠變變比為27kV／10kV／6kV。廠用電負(fù)荷模型采用第2節(jié)提出的模型，基于該機(jī)組2013年6月至2015年6月的時(shí)間間隔為15 min的廠用電數(shù)據(jù)來(lái)辨識(shí)廠用電負(fù)荷模型中的相關(guān)參數(shù)（α、β和 PN、QN）。

表2 發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定極限Table 2 Static stability limits of units

4.1 仿真方法的精度

為檢驗(yàn)進(jìn)相能力仿真方法的精度，調(diào)整系統(tǒng)電壓和機(jī)組出力來(lái)復(fù)現(xiàn)機(jī)組進(jìn)相試驗(yàn)時(shí)的工況，并與機(jī)組進(jìn)相試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比。表3為進(jìn)相前后500 kV母線、10 kV母線和6 kV母線的電壓對(duì)比。

表3 進(jìn)相前后電壓對(duì)比Table 3 Comparison between voltages before and after leading-phase operation

進(jìn)相運(yùn)行前，仿真方法所得的廠用電母線電壓偏高，但偏差均在2%以內(nèi)。機(jī)組進(jìn)相深度相同時(shí)，仿真方法所得的500 kV、10 kV和6 kV母線電壓的壓降較大，偏差最大不超過(guò)0.4%；仿真方法所得的結(jié)果精確較高，最大誤差不超過(guò)0.8%。綜上所述，本文提出的進(jìn)相能力仿真方法精度較高，能夠作為進(jìn)相試驗(yàn)的有效補(bǔ)充，為機(jī)組的進(jìn)相能力提供一個(gè)參考值。

4.2 廠用電負(fù)荷對(duì)進(jìn)相深度的影響

廠用電電壓與廠用電負(fù)荷直接相關(guān)，廠用電負(fù)荷越大，廠用電壓降越大，機(jī)組的最大進(jìn)相深度越淺。機(jī)組出力相同時(shí)受環(huán)境因素影響，不同季度的廠用電負(fù)荷相差較大，式（7）和式（8）分別為廠用電負(fù)荷的夏季數(shù)據(jù)和冬季數(shù)據(jù)辨識(shí)所得由廠用電負(fù)荷模型。

基于夏季廠用電負(fù)荷模型和冬季廠用電負(fù)荷模型，通過(guò)仿真獲取機(jī)組的最大進(jìn)相深度及其對(duì)應(yīng)電壓，如表4所示（表中機(jī)組出力為標(biāo)幺值）。當(dāng)機(jī)組帶75%和100%負(fù)荷時(shí)，夏季和冬季的機(jī)組最大進(jìn)相深度相同，分別為-40 Mvar和-200 Mvar，進(jìn)相深度受限因素均為靜態(tài)穩(wěn)定極限。夏季負(fù)荷比冬季負(fù)荷大，高廠變壓降較大，導(dǎo)致夏季10 kV母線和6 kV母線電壓較低，夏季的最大進(jìn)相深度更易受到廠用電電壓的限制。當(dāng)機(jī)組帶50%負(fù)荷時(shí)，夏季和冬季的6kV和10kV廠用電母線電壓均達(dá)到了額定值的95%（5.7kV 和 9.5kV），夏季最大進(jìn)相深度 -268 Mvar比冬季最大進(jìn)相深度-290 Mvar淺。因此，可得出如下2點(diǎn)結(jié)論：（1）進(jìn)相深度相同時(shí)，廠用電負(fù)荷越大，廠用電電壓越低；（2）不考慮靜態(tài)穩(wěn)定極限時(shí)，廠用電負(fù)荷越大，機(jī)組最大進(jìn)相深度越淺。

表4 不同季節(jié)進(jìn)相試驗(yàn)仿真結(jié)果對(duì)比Table 4 Comparison of simulative results of leading-phase test among different seasons

4.3 機(jī)組有功出力對(duì)進(jìn)相深度的影響

機(jī)組有功出力不同時(shí)，進(jìn)相深度受限的因素有所不同，如圖8所示。系統(tǒng)電壓為515 kV時(shí)，機(jī)組出力1000 MW對(duì)應(yīng)的進(jìn)相深度受到靜態(tài)穩(wěn)定極限的約束，最大為40 Mvar；機(jī)組出力500 MW對(duì)應(yīng)的進(jìn)相深度受到廠用電電壓的約束，最大為290 Mvar。

圖8 最大進(jìn)相深度與機(jī)組出力的關(guān)系Fig.8 Relationship between maximum leading-phase depth and active power output of units

4.4 系統(tǒng)電壓對(duì)進(jìn)相深度的影響

機(jī)組出力相同、系統(tǒng)電壓不同時(shí)，進(jìn)相深度受限的因素也存在差別，如圖9所示。系統(tǒng)電壓較高時(shí)，機(jī)組出力750 MW對(duì)應(yīng)的進(jìn)相深度受靜態(tài)穩(wěn)定極限的約束，為200 Mvar；廠用電電壓隨系統(tǒng)電壓降低而降低，當(dāng)系統(tǒng)電壓下降到515.6 kV時(shí)，機(jī)組進(jìn)相深度的受限條件由靜態(tài)穩(wěn)定極限變?yōu)閺S用電電壓。

圖9 最大進(jìn)相深度與系統(tǒng)電壓的關(guān)系Fig.9 Relationship between maximum leading-phase depth and system voltage

4.5 機(jī)組最大進(jìn)相深度

綜合考慮機(jī)組有功出力、系統(tǒng)電壓、靜態(tài)穩(wěn)定極限和廠用電電壓，以夏季機(jī)組進(jìn)相能力為例，機(jī)組出力為 0.5PGN～PGN、系統(tǒng)電壓為 1.02UN～1.05UN對(duì)應(yīng)的機(jī)組最大進(jìn)相深度如表5所示。表6為該機(jī)組進(jìn)相測(cè)試的結(jié)果。機(jī)組有功出力較大時(shí)以及有功出力較小且系統(tǒng)電壓較高時(shí)，進(jìn)相深度主要受限于機(jī)組靜態(tài)穩(wěn)定極限，仿真結(jié)果與實(shí)際工程測(cè)試結(jié)果相同；機(jī)組出力較小且系統(tǒng)電壓較低時(shí)，進(jìn)相深度受限因素已變?yōu)閺S用電電壓。本文所提仿真方法表明機(jī)組進(jìn)相測(cè)試結(jié)果偏樂(lè)觀，未考慮到系統(tǒng)電壓水平較低時(shí)可能存在廠用電電壓過(guò)低的問(wèn)題。

表5 不同機(jī)組出力和不同母線電壓下的最大進(jìn)相深度Table 5 Maximum leading-phase depths for different unit power outputs and different bus voltages

表6 進(jìn)相試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Results of leading-phase test

5 結(jié)論

本文基于電廠實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，挖掘廠用電負(fù)荷與機(jī)組出力之間的關(guān)系，在PSD-BPA仿真平臺(tái)中建立較為準(zhǔn)確的廠用電負(fù)荷修正模型，并綜合考慮靜態(tài)穩(wěn)定極限和廠用電電壓的影響，測(cè)試火電機(jī)組的進(jìn)相能力。算例結(jié)果表明本文所提仿真方法可以測(cè)試出不同的系統(tǒng)電壓水平、機(jī)組運(yùn)行工況和廠用電負(fù)荷工況下火電機(jī)組的進(jìn)相能力，能夠彌補(bǔ)進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)的不足，為機(jī)組運(yùn)行提供最大進(jìn)相深度的參考值。

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