抽水蓄能機(jī)組抽水工況下同期并網(wǎng)參數(shù)的整定計(jì)算方法

郝國(guó)文，李建光，張志明，楊艷平

（1.國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司，北京市 100053；2.山東大學(xué)電氣工程學(xué)院，山東省濟(jì)南市 250002；3.山東泰山抽水蓄能電站有限責(zé)任公司，山東省泰安市 271000）

抽水蓄能機(jī)組抽水工況下同期并網(wǎng)參數(shù)的整定計(jì)算方法

郝國(guó)文1，李建光1，張志明2，楊艷平3

（1.國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司，北京市 100053；2.山東大學(xué)電氣工程學(xué)院，山東省濟(jì)南市 250002；3.山東泰山抽水蓄能電站有限責(zé)任公司，山東省泰安市 271000）

提出了一種抽水蓄能機(jī)組抽水工況下同期并網(wǎng)參數(shù)的整定計(jì)算方法，該方法基于對(duì)抽水蓄能機(jī)組抽水工況下并網(wǎng)過(guò)程的理論分析，結(jié)合了機(jī)組并網(wǎng)參數(shù)整定的原則，利用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行推導(dǎo)而得到。針對(duì)抽水工況下合閘脈沖導(dǎo)前時(shí)間取值的不同，推導(dǎo)了在合閘脈沖導(dǎo)前時(shí)間內(nèi)機(jī)組電壓和頻率的變化情況，進(jìn)而計(jì)算出同期并網(wǎng)時(shí)的允許電壓差、頻率差和相角差等并網(wǎng)參數(shù)。本文的并網(wǎng)參數(shù)整定計(jì)算方法為抽水蓄能機(jī)組同期并網(wǎng)定值的設(shè)定提供了理論依據(jù)，對(duì)于減小并網(wǎng)沖擊電流、提高同期并網(wǎng)成功率具有重要意義。

抽水蓄能；抽水工況；同期并網(wǎng)；參數(shù)整定計(jì)算

0 引言

在抽水蓄能機(jī)組頻繁的工況變化過(guò)程中，并網(wǎng)操作是其中的一項(xiàng)極為重要的操作。并網(wǎng)由自動(dòng)準(zhǔn)同期并列裝置按照預(yù)先整定的同期參數(shù)自動(dòng)完成，因此同期參數(shù)是否合理對(duì)并網(wǎng)操作的成功率和并網(wǎng)沖擊電流的大小有著重要的影響。

目前大多數(shù)抽水蓄能機(jī)組的并網(wǎng)參數(shù)整定還存在一些不足之處，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：①有些準(zhǔn)同期裝置只允許設(shè)置一組定值，該定值用于所有運(yùn)行工況下的同期并網(wǎng)操作；②有些裝置雖然能夠提供多組同期并網(wǎng)定值，但由于缺乏對(duì)抽水工況特點(diǎn)的分析，無(wú)法得到適合抽水工況的同期并網(wǎng)參數(shù)，只能采用發(fā)電工況的并網(wǎng)參數(shù)；③對(duì)于設(shè)置多組并網(wǎng)參數(shù)的機(jī)組，往往根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定抽水工況下的同期并網(wǎng)參數(shù)整定值，同期參數(shù)的整定具有隨意性，缺乏標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)。

上述問(wèn)題的存在導(dǎo)致抽水蓄能機(jī)組在其他工況下尤其是抽水工況下的并網(wǎng)效果不理想，并網(wǎng)過(guò)程沖擊電流較大，對(duì)機(jī)組使用壽命和電網(wǎng)穩(wěn)定性都造成不利影響，有時(shí)甚至出現(xiàn)主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)、機(jī)組并網(wǎng)失敗等現(xiàn)象。

針對(duì)抽水蓄能機(jī)組抽水工況下同期并網(wǎng)所存在的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者和現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)家開(kāi)展了大量的研究工作，提出了一系列的解決方案。文獻(xiàn)[1]分析了發(fā)電工況和抽水工況下合閘導(dǎo)前時(shí)間的差異，并根據(jù)十三陵蓄能電廠的情況，對(duì)相應(yīng)的同期合閘導(dǎo)前時(shí)間重新進(jìn)行了整定。該方案只分析了合閘導(dǎo)前之間，對(duì)于抽水工況并網(wǎng)過(guò)程中其他參數(shù)的變化情況未作分析，沒(méi)有形成一套完整的參數(shù)整定方法。

文獻(xiàn)[2]、[3]分析了在僅調(diào)整合閘導(dǎo)前時(shí)間的情況下，依然會(huì)出現(xiàn)的同期并網(wǎng)失敗的情況，原因在于允許頻率差沒(méi)有改變，在較長(zhǎng)的合閘導(dǎo)前時(shí)間之后，會(huì)導(dǎo)致合閘時(shí)刻相角差過(guò)大，引起合閘失敗。文獻(xiàn)[2]認(rèn)為應(yīng)當(dāng)提高準(zhǔn)同期裝置精度，準(zhǔn)確測(cè)量并網(wǎng)過(guò)程頻率變化，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)整參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)更好的并網(wǎng)效果，文獻(xiàn)[3]提出減小合閘允許的頻率差，并增大允許的相角差來(lái)提高并網(wǎng)的成功率。文獻(xiàn)[4]指出了并網(wǎng)過(guò)程中頻率將因電源切換而發(fā)生變化，提出采用多次并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)的方法，試驗(yàn)出合理的并網(wǎng)參數(shù)。

以上文獻(xiàn)雖然注意到了抽水蓄能機(jī)組在抽水運(yùn)行工況下導(dǎo)前時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題，也意識(shí)到了抽水工況不同的啟動(dòng)過(guò)程會(huì)給同期并網(wǎng)帶來(lái)較大影響，也從修改整定值、提高裝置性能等方面提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，但所提的解決措施多是依靠經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)的方法，沒(méi)有形成完整的同期并網(wǎng)參數(shù)整定計(jì)算方法。

本文針對(duì)抽水蓄能機(jī)組抽水工況下同期并網(wǎng)的要求和特點(diǎn)，從機(jī)組數(shù)學(xué)模型本身出發(fā)，推導(dǎo)各同期并網(wǎng)參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，提出滿(mǎn)足抽水蓄能機(jī)組抽水工況要求的同期并網(wǎng)參數(shù)整定方法，對(duì)提高機(jī)組同期并網(wǎng)的成功率、減小并網(wǎng)沖動(dòng)電流具有重要意義。

1 抽水蓄能機(jī)組抽水工況下啟動(dòng)過(guò)程分析

抽水蓄能電機(jī)組轉(zhuǎn)換為抽水運(yùn)行工況時(shí)，有幾種不同的啟動(dòng)方式[5]：同軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、異步啟動(dòng)、同步（背靠背）啟動(dòng)、半同步啟動(dòng)以及靜止變頻器（Static Frequency Converter，SFC）啟動(dòng)等。目前各抽水蓄能電站一般采用SFC啟動(dòng)作為主啟動(dòng)，以背靠背啟動(dòng)作為備用啟動(dòng)，采用不同的啟動(dòng)方式，并網(wǎng)過(guò)程并不相同。因此，啟動(dòng)方式對(duì)并網(wǎng)參數(shù)的整定具有極大的影響，為了得到抽水工況下并網(wǎng)參數(shù)的整定方法，首先必須對(duì)上述抽水工況下兩種主要啟動(dòng)方式進(jìn)行詳細(xì)分析。

1.1 SFC啟動(dòng)過(guò)程

SFC啟動(dòng)方式是利用晶閘管變頻器產(chǎn)生頻率可變的交流電源對(duì)蓄能機(jī)組進(jìn)行啟動(dòng)[6]。靜止變頻器包括兩組三相橋式晶閘管，第一組為整流電路，第二組為逆變電路，將輸入的三相交流電先整流后逆變，以得到各種所需頻率的三相交流電。通過(guò)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置輸出轉(zhuǎn)速及位置信號(hào)，由變頻器控制調(diào)整晶閘管的導(dǎo)通角，用此來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)速和整流控制。變頻啟動(dòng)方式具有設(shè)備靜止、運(yùn)行維護(hù)方便、啟動(dòng)容量大、啟動(dòng)速度快、工作可靠性高，對(duì)系統(tǒng)沖擊小等諸多優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已被用作各蓄能電站的主啟動(dòng)方式。

蓄能機(jī)組的SFC啟動(dòng)過(guò)程的一般過(guò)程為：在確定機(jī)組開(kāi)機(jī)條件后，投入SFC裝置與被啟動(dòng)機(jī)組間的選擇開(kāi)關(guān)和斷路器，使被啟動(dòng)機(jī)組于SFC裝置連接，機(jī)組加上空載額定電壓的勵(lì)磁，然后投入SFC裝置電源，靜止變頻器開(kāi)始向電動(dòng)機(jī)定子輸入頻率從零開(kāi)始，逐步上升的三相交流電，定子三相電流所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與已勵(lì)磁的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用下產(chǎn)生加速力矩，機(jī)組轉(zhuǎn)速隨之逐步上升，當(dāng)水泵電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于15%額定轉(zhuǎn)速，對(duì)水泵轉(zhuǎn)輪室充氣壓水，在第一次將轉(zhuǎn)輪室水位壓到轉(zhuǎn)輪以下，壓水氣系統(tǒng)通過(guò)其控制系統(tǒng)和水位信號(hào)反饋，自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)氣和停止補(bǔ)氣，保證在整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中維持轉(zhuǎn)輪室水位在轉(zhuǎn)輪以下。

當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到頻率大于或等于49.5Hz時(shí)，開(kāi)始進(jìn)入同期并網(wǎng)階段，自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置按照預(yù)設(shè)同期參數(shù)，對(duì)機(jī)組的端電壓、頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)各項(xiàng)參數(shù)滿(mǎn)足并網(wǎng)要求時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置發(fā)出合閘命令，SFC調(diào)節(jié)器馬上被閉鎖，電流衰減并打開(kāi)SFC輸出斷路器，隨后閉合并網(wǎng)斷路器，機(jī)組轉(zhuǎn)換為由電網(wǎng)供電，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，機(jī)組轉(zhuǎn)入抽水運(yùn)行，完成啟動(dòng)。

可以看出由SFC啟動(dòng)的準(zhǔn)同期并網(wǎng)過(guò)程，因?yàn)闄C(jī)組在并網(wǎng)前后分別由兩種電源供電，即機(jī)組需要從由啟動(dòng)發(fā)電機(jī)變?yōu)橛呻娋W(wǎng)供電，為避免兩電源同時(shí)供電現(xiàn)象的出現(xiàn)，在同期系統(tǒng)發(fā)出“并網(wǎng)”指令后的一段時(shí)間，變頻器停止，啟動(dòng)回路斷開(kāi)，使水泵處在無(wú)動(dòng)力狀態(tài)，僅靠自身慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，即需要在變頻器停止工作并且等待SFC啟動(dòng)回路開(kāi)關(guān)分閘后，再完成同期并網(wǎng)合閘操作，機(jī)組轉(zhuǎn)由電網(wǎng)供電運(yùn)行。

1.2 背靠背啟動(dòng)過(guò)程分析

同步啟動(dòng)又稱(chēng)背靠背啟動(dòng)或?qū)ν蠁?dòng)。同步啟動(dòng)時(shí)用本電站或相鄰電站的一臺(tái)常規(guī)發(fā)電機(jī)組或蓄能機(jī)組做發(fā)電機(jī)運(yùn)行來(lái)啟動(dòng)其他蓄能機(jī)組抽水，現(xiàn)作為抽水蓄能電站的備用啟動(dòng)方式被廣泛采用。

背靠背啟動(dòng)的一般步驟為：開(kāi)機(jī)前將被啟動(dòng)機(jī)組與啟動(dòng)機(jī)組在電氣上連接，并分別加上勵(lì)磁。將轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的低頻電源直接加在電動(dòng)機(jī)定子上，電動(dòng)機(jī)在同步轉(zhuǎn)矩作用下跟隨發(fā)電機(jī)逐步升速。當(dāng)被拖動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速至15%額定轉(zhuǎn)速，進(jìn)行與SFC啟動(dòng)時(shí)同樣的充氣壓水操作，并同樣保證在整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中維持轉(zhuǎn)輪室水位在轉(zhuǎn)輪以下。當(dāng)轉(zhuǎn)速升到80%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，投入各自的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。

當(dāng)被拖動(dòng)機(jī)速度大于90%額定轉(zhuǎn)速，發(fā)出被拖動(dòng)機(jī)準(zhǔn)備同期命令，利用機(jī)組控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)端電壓和被拖動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，符合同期條件時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置發(fā)出并網(wǎng)指令，隨后首先斷開(kāi)拖動(dòng)機(jī)組斷路器，將兩臺(tái)機(jī)組分開(kāi)，閉合被拖動(dòng)機(jī)組并網(wǎng)斷路器，并使拖動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)至事先已選擇好的穩(wěn)定狀態(tài)（停機(jī)或發(fā)電），被拖動(dòng)機(jī)并網(wǎng)后進(jìn)入水泵抽水運(yùn)行，完成并網(wǎng)。

背靠背啟動(dòng)的同期過(guò)程與SFC啟動(dòng)的同期過(guò)程類(lèi)似，同樣存在機(jī)組供電電源的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。同期裝置發(fā)出“并網(wǎng)”指令后，拖動(dòng)機(jī)組拖動(dòng)回路斷開(kāi), 使水泵處在無(wú)動(dòng)力狀態(tài)，僅靠自身慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，即需要在背靠背啟動(dòng)回路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，再完成同期合閘操作，水泵轉(zhuǎn)由電網(wǎng)供電運(yùn)行。

2 抽水蓄能機(jī)組抽水工況下并網(wǎng)過(guò)程分析

通過(guò)上述分析可見(jiàn)，抽水蓄能機(jī)組在不同的啟動(dòng)方式下，都要經(jīng)歷一個(gè)電源切換的過(guò)程，該過(guò)程會(huì)導(dǎo)致抽水工況下同期并網(wǎng)的合閘導(dǎo)前時(shí)間變大，進(jìn)而影響同期并網(wǎng)期間電氣量參數(shù)的變化，最終影響同期合閘時(shí)的沖擊電流大小。

2.1 啟動(dòng)電源切除瞬間端電壓變化情況的分析

在兩種主要啟動(dòng)方式下，都需要將啟動(dòng)的拖動(dòng)電源切除，使蓄能機(jī)組短時(shí)間內(nèi)處于無(wú)動(dòng)力狀態(tài)，依靠轉(zhuǎn)子自身慣性維持運(yùn)行，隨后完成與電網(wǎng)的并列，改由電網(wǎng)提供電能。因此，待并網(wǎng)的機(jī)組在斷開(kāi)啟動(dòng)電源后，機(jī)組將會(huì)從當(dāng)前由啟動(dòng)電源供電，轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽哭D(zhuǎn)子慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，相應(yīng)的其端電壓向量會(huì)產(chǎn)生突變。

從圖1凸極同步電動(dòng)機(jī)向量圖[7]中可以看出在同步電動(dòng)機(jī)狀態(tài)下，端電壓超前勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)功率角δM，但在斷開(kāi)啟動(dòng)電源供電后則會(huì)導(dǎo)致于是有即端電壓向量與勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)向量重合。

圖1 凸極同步電動(dòng)機(jī)向量圖

式中f為頻率，N1為每相繞組總的串聯(lián)匝數(shù)，kw1為電樞繞組系數(shù)，Φ0為每極的主磁通。由式（1）可見(jiàn)，由于啟動(dòng)電源切除瞬間勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（由于機(jī)組較大的機(jī)械慣性）基本保持不變，基本保持不變，而將滯后δM，幅值也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，最終與幅值保持一致。

結(jié)合圖1，忽略電樞電阻Ra可得

將IqM=Icos（?M+δM）代入式（2）并化簡(jiǎn)可得到δM的計(jì)算公式：

同時(shí)根據(jù)

2.2 機(jī)組依靠慣性運(yùn)行過(guò)程中相關(guān)變化過(guò)程的分析

在啟動(dòng)電源完全斷開(kāi)到并網(wǎng)完成的過(guò)程中會(huì)有一段延遲時(shí)間。在這段時(shí)間內(nèi)，機(jī)組處于依靠慣性運(yùn)行的空載運(yùn)行狀態(tài)，由于沒(méi)有原動(dòng)機(jī)提供的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T1，機(jī)組原有的空載轉(zhuǎn)矩平衡T1=T0被打破，只有空載轉(zhuǎn)矩T0仍存在，發(fā)電機(jī)將減速運(yùn)行。該減速運(yùn)行過(guò)程引起的機(jī)組頻率下降以及合閘相角差的偏差將對(duì)并網(wǎng)過(guò)程產(chǎn)生重要的影響，因此必須對(duì)該過(guò)程中頻率變化規(guī)律f（t）和合閘相角差變化量?θ進(jìn)行分析和公式推導(dǎo)。

空載轉(zhuǎn)矩T0的表達(dá)式為：

其中pFe為定子鐵損，pmec為機(jī)械損耗，?s為當(dāng)前系統(tǒng)同步角速度。對(duì)于式（6）中各損耗有[8]：

式中，ph為磁滯損耗，pe為渦流損耗。

式（8）、式（9）中，σh、σe均為取決于材料性能的常數(shù)，f為系統(tǒng)的同步頻率，B為磁通密度振幅，G為鐵芯總重量。

式中，p為電機(jī)磁極對(duì)數(shù)，v為轉(zhuǎn)子圓周速度，lt1為定子鐵芯總長(zhǎng)度。對(duì)于v有：

式中r為轉(zhuǎn)子半徑。

考慮到?s=2πf，同時(shí)將式（7）～式（11）代入

式（6），可得

在當(dāng)前僅有空載轉(zhuǎn)矩情況下，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角加速度a與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系式為：

其中，J為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。根據(jù)角速度ω與角加速度的關(guān)系可得：

本文僅考慮從啟動(dòng)電源切除至并網(wǎng)合閘完成期間較短時(shí)間內(nèi)頻率的變化，所以公式中的磁通密度振幅?可視為常量，故將ω=2πf代入公式（12）后，將僅存在一個(gè)與時(shí)間相關(guān)的變量f （t），再將式（12）、式（13）代入，并整理得：

不難看出式（15）中含有大量常系數(shù)，為方便后續(xù)運(yùn)算，將這些系數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)化，令：

對(duì)式（16）兩端求導(dǎo)可得微分方程：

取f （0）=f0解該微分方程，可以得到頻率隨時(shí)間變化的數(shù)學(xué)模型，即：

為進(jìn)一步簡(jiǎn)化表達(dá)形式，現(xiàn)令：

將式（19）、式（20）代入式（18），得：

3 抽水蓄能機(jī)組抽水工況下并網(wǎng)參數(shù)計(jì)算與整定方法

對(duì)于各種工況下的同期并網(wǎng)，理想的并網(wǎng)條件有三個(gè)[9]：

（1）抽水蓄能機(jī)組的機(jī)端電壓幅值UG與電網(wǎng)的電壓幅值UX相等；

（2）抽水蓄能機(jī)組的頻率fG與電網(wǎng)頻率fX（50Hz）相等；

（3）并網(wǎng)開(kāi)關(guān)合閘瞬間，抽水蓄能機(jī)組機(jī)端電壓的相位與電網(wǎng)電壓的相位相等（相角差δi等于 0）。

結(jié)合抽水工況的運(yùn)行特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)理想的并網(wǎng)條件，需對(duì)以下參數(shù)進(jìn)行計(jì)算整定：

（1）合閘脈沖導(dǎo)前時(shí)間TDL；

（2）允許合閘電壓差的高限dUmax和低限dUmin；

（3）允許合閘頻率差的高限dfmax和低限dfmin；

（4）相角差補(bǔ)償量??。

3.1 合閘脈沖導(dǎo)前時(shí)間

合閘脈沖導(dǎo)前時(shí)間與啟動(dòng)方式有關(guān)，以SFC啟動(dòng)和背靠背啟動(dòng)兩種方式為例，對(duì)應(yīng)合閘脈沖導(dǎo)前時(shí)間為T(mén)DL=t1+t2，其組成如表1和表2所示。

表1 SFC啟動(dòng)方式下的合閘脈沖導(dǎo)前時(shí)間

表2 背靠背啟動(dòng)方式下的合閘脈沖導(dǎo)前時(shí)間

3.2 允許合閘電壓差

允許合閘電壓差的整定可根據(jù)式（5）計(jì)算?U。式中其他各項(xiàng)參數(shù)為額定電壓和頻率運(yùn)行時(shí)，對(duì)應(yīng)的機(jī)端電壓、電流及功率角數(shù)據(jù)。?U可以認(rèn)為是抽水工況與發(fā)電工況兩種情況下同期并網(wǎng)的電壓差整定值的差異，因此對(duì)抽水工況下同期并網(wǎng)電壓差上下限值的整定，在發(fā)電機(jī)工況下的同期并網(wǎng)電壓差值上下限的基礎(chǔ)上加?U，即可分別得到新的dUmax、dUmin，以此作為抽水工況下同期并網(wǎng)的電壓差上下限值整定值。

3.3 允許頻率差

取初始頻率f0等于額定頻率（50Hz），利用式（21）可計(jì)算出f（t2），該值為考慮不同啟動(dòng)過(guò)程后的機(jī)組實(shí)際頻率值。令?f=f（t2）-f0，為實(shí)際頻率值與額定頻率值之間的誤差，對(duì)抽水工況下允許頻率的上下限值整定可以在發(fā)電機(jī)工況下整定值的基礎(chǔ)上加?f，即可得到新的dfmax、dfmin，則以此作為抽水工況下同期并網(wǎng)的頻率差上下限值整定值。

3.4 合閘相角差

由式（21）可得到頻率變化表達(dá)式，設(shè)同期合閘信號(hào)開(kāi)始發(fā)出至啟動(dòng)電源切除的延時(shí)為t1，從啟動(dòng)電源切除至并網(wǎng)合閘完成的延時(shí)為t2，而并網(wǎng)合閘過(guò)程的總延時(shí)設(shè)為t，則t=t1+t2。

系統(tǒng)頻率視為定值fs，機(jī)組初始頻率取f0，合閘過(guò)程中相角差的變化量為：

整理得：

上式表明：當(dāng)同期并網(wǎng)的頻率上下限值調(diào)整后，同時(shí)考慮較長(zhǎng)的合閘脈沖導(dǎo)前時(shí)間，會(huì)給同期并網(wǎng)的相角差帶來(lái)較大影響。為了克服上述影響，可以通過(guò)設(shè)置合理的相角差補(bǔ)償參數(shù)?Φ，抵消相角偏差給同期并網(wǎng)帶來(lái)的不利影響。

首先求取δM，該電氣量在計(jì)算允許合閘電壓差過(guò)程中，通過(guò)式（3）就可以同時(shí)得到，之后利用式（23），計(jì)算出?θ?？紤]到?Φ是以電網(wǎng)側(cè)電壓超前機(jī)組側(cè)為正，故有：?Φ=δM-?θ。所以如果要考慮機(jī)組等待并網(wǎng)過(guò)程中頻率變化對(duì)相角差的影響，可以先根據(jù)式（23）估算出相角差的變化，然后設(shè)置相應(yīng)的角差補(bǔ)償參數(shù)?Φ來(lái)補(bǔ)償相角差的變化。

4 結(jié)論

本文在對(duì)抽水蓄能機(jī)組抽水工況啟動(dòng)方式和運(yùn)行特點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了抽水工況下機(jī)端電壓、機(jī)組頻率、系統(tǒng)電壓與機(jī)組電壓相角差等同期并網(wǎng)參數(shù)的變化規(guī)律，結(jié)合各種啟動(dòng)方式下合閘脈沖導(dǎo)前時(shí)間的不同，給出了抽水工況下合閘脈沖導(dǎo)前時(shí)間、允許電壓差上下限值、允許頻率差上下限值和允許相角差幾個(gè)重要同期并網(wǎng)參數(shù)的整定計(jì)算方法。該方法為抽水蓄能機(jī)組抽水工況下整定合理的同期并網(wǎng)參數(shù)提供了理論依據(jù)，可以改變長(zhǎng)期以來(lái)憑經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)結(jié)果設(shè)置同期并網(wǎng)參數(shù)的現(xiàn)狀，對(duì)于減小機(jī)組抽水工況下同期并網(wǎng)的沖擊電流、延長(zhǎng)機(jī)組使用壽命和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性具有重要意義。

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郝國(guó)文（1981—），男，本科，工程師，電氣，主要研究方向：常規(guī)水電廠和抽水蓄能電站電氣二次設(shè)備管理。

李建光（1978—），男，本科，高級(jí)工程師，電氣，主要研究方向：常規(guī)水電廠和抽水蓄能電站運(yùn)檢技術(shù)管理。

張志明（1991—），男，碩士研究生，主要研究方向：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)。

楊艷平（1982—），男，本科，工程師，電氣，主要研究方向：抽水蓄能電站運(yùn)檢管理。

Parameters Setting Method for Synchronization of Pumped Storage Power Unites under the Pumping Condition

HAO Guowen1， LI Jianguang1， ZHANG Zhiming2， YANG Yanping3
（1. State Grid Xin Yuan Co.， Ltd.， Beijing 100053，China;2.School Of Electrical Engineering Shan Dong University，Jinan， 250002，China;3. Shan DongTaishan Pumped Storage Power Station Co.， Ltd.， Taian， 270001，China）

This paper presents one kind of parameters setting method for the synchronization of pumped storage power unites under the pumping condition. This method based on the theoretical analysis of the synchronization process of the pumped storage unites.Combined with the synchronization parameters setting principle of generating units， the method is finally obtained through mathematical formula derivation.According to the difference of the closing pulse leading time，the change of voltage and frequency of unites within closing pulse leading time are deduced. Then， the allowable voltage difference， frequency difference and phase-angle difference of synchronization could be figured out. The parameters setting method in this paper provides the theoretical foundation for synchronization parameters setting of pumped storage power unite. This method is significant for decreasing the impact current of synchronization and heightening success ratio of quasi-synchronizing paralleling.

pumped storage; pumping operation mode;quasisynchronizing paralleling; synchronization parameters