發(fā)電機內電勢功角測量方法

1、發(fā)電機內電勢功角測量方法發(fā)電機內電勢功角測量方法 技術介紹技術介紹 報告內容 1 技術發(fā)展背景技術發(fā)展背景 2直接發(fā)電機功角測量原理介紹直接發(fā)電機功角測量原理介紹 3 發(fā)電機輸入輸出信號介紹發(fā)電機輸入輸出信號介紹 4 內電勢的計算方法介紹內電勢的計算方法介紹 5直接發(fā)電機功角測量技術特點直接發(fā)電機功角測量技術特點 6 幾種測量方法的比較幾種測量方法的比較 7工程實施及驗證情況工程實施及驗證情況 8 技術總結與未來展望技術總結與未來展望 第一節(jié)第一節(jié) 技術發(fā)展背景技術發(fā)展背景 1 1 功角實時同步測量的重要意義功角實時同步測量的重要意義 技術背景技術背景 發(fā)電機發(fā)電機功角是表征電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運

2、行的主要狀態(tài)變量之一。功角是表征電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的主要狀態(tài)變量之一。 直接測量發(fā)電機直接測量發(fā)電機功角可檢驗功角可檢驗EMSEMS系統(tǒng)在線狀態(tài)估計和靜態(tài)安全分析的計系統(tǒng)在線狀態(tài)估計和靜態(tài)安全分析的計 算結果算結果 準確測量發(fā)電機功角還是通過推算發(fā)電機功角，反映了準確測量發(fā)電機功角還是通過推算發(fā)電機功角，反映了PMUPMU檢測技術檢測技術 和和 WAMSWAMS的應用水平的應用水平 發(fā)電機功角是發(fā)電機功角是WAMSWAMS系統(tǒng)電網三大動態(tài)穩(wěn)定分析的重要數據源系統(tǒng)電網三大動態(tài)穩(wěn)定分析的重要數據源 1 1、記錄電網擾動的狀態(tài)軌跡、記錄電網擾動的狀態(tài)軌跡 2 2、改善、改善EMSEMS狀態(tài)估計的精

3、度狀態(tài)估計的精度 3 3、用于校驗發(fā)電機特性參數、用于校驗發(fā)電機特性參數 發(fā)電機發(fā)電機功角是電網擾動和失穩(wěn)軌跡的重要記錄數據功角是電網擾動和失穩(wěn)軌跡的重要記錄數據 技術背景技術背景 2 2 國內外廣域同步相量測量系統(tǒng)研究現狀國內外廣域同步相量測量系統(tǒng)研究現狀 9090年代以來，年代以來，GPSGPS時間同步技術、數據通信網絡技術、光纖數字傳輸時間同步技術、數據通信網絡技術、光纖數字傳輸 技術、高速交流采樣技術、高速交流采樣/ /快速富氏變換、數字信號處理技術的發(fā)展，推動廣快速富氏變換、數字信號處理技術的發(fā)展，推動廣 域同步相量測量技術快速發(fā)展。域同步相量測量技術快速發(fā)展。最早應用于美國和歐洲等

4、電力系統(tǒng)。最早應用于美國和歐洲等電力系統(tǒng)。 美國西部聯合電力美國西部聯合電力WSCCWSCC通過通過WAMSWAMS開發(fā)了基于高速監(jiān)測和快速控制的系開發(fā)了基于高速監(jiān)測和快速控制的系 統(tǒng)調度運行方式以避免系統(tǒng)大范圍的停運。統(tǒng)調度運行方式以避免系統(tǒng)大范圍的停運。 日本應用同步相量測量技術開發(fā)了在線全局動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，用于研究日本應用同步相量測量技術開發(fā)了在線全局動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，用于研究 廣域低頻振蕩。廣域低頻振蕩。 西班牙西班牙 CSECSE電力公司在電力公司在SCADA/EMSSCADA/EMS在線系統(tǒng)中，利用相量測量來改善在線系統(tǒng)中，利用相量測量來改善 狀態(tài)估計的迭代過程狀態(tài)估計的迭代過程 加拿大

5、加拿大Hydro-Quebec Hydro-Quebec 的利用相角測量改善發(fā)電機的的利用相角測量改善發(fā)電機的PSSPSS控制輸入，控制輸入， 以改善互聯網電網的振蕩衰減。以改善互聯網電網的振蕩衰減。 華東電網華東電網從從19991999年起，同步相量測量系統(tǒng)在華東電網中進行應用。取年起，同步相量測量系統(tǒng)在華東電網中進行應用。取 得了一定的運行維護經驗。得了一定的運行維護經驗。 東北電網、江蘇電網、三峽電網、華北電網、南方電網、臺灣電網已東北電網、江蘇電網、三峽電網、華北電網、南方電網、臺灣電網已 實施了實施了WAMSWAMS計劃。計劃。 20042004年，華東電網公司與南瑞集團合作，研究廣

6、域動態(tài)監(jiān)測保護控制年，華東電網公司與南瑞集團合作，研究廣域動態(tài)監(jiān)測保護控制 系統(tǒng)（系統(tǒng)（WAMAPWAMAP）在華東電網的應用，同時展開了對發(fā)電機功角及內電勢同）在華東電網的應用，同時展開了對發(fā)電機功角及內電勢同 步測量實用性的綜合研究。步測量實用性的綜合研究。 技術背景技術背景 國內國內PMU技術的試點應用始于技術的試點應用始于1998年，華東電網公司年，華東電網公司/電科院、清華大學電科院、清華大學/ 四方公司、河海大學等研究用四方公司、河海大學等研究用PMU實現發(fā)電機功角檢測技術都在實現發(fā)電機功角檢測技術都在2002年年。 技術背景技術背景 PMU發(fā)電機功角測量技術主要方法情況發(fā)電機功角

7、測量技術主要方法情況 1、轉速積分法、轉速積分法 2、 算法補償法算法補償法 核心思路：采用等效電路模型及機組同步電抗參數計算積分常核心思路：采用等效電路模型及機組同步電抗參數計算積分常 數作為積分初始角，利用轉速脈沖積分來計算轉子位置，然后數作為積分初始角，利用轉速脈沖積分來計算轉子位置，然后 直接算出發(fā)電機功角。直接算出發(fā)電機功角。 核心思路：在擾動情況下，通過派克方程計算發(fā)電機功角，研核心思路：在擾動情況下，通過派克方程計算發(fā)電機功角，研 究補償算法修正發(fā)電機參數，從而彌補發(fā)電機功角計算誤差。究補償算法修正發(fā)電機參數，從而彌補發(fā)電機功角計算誤差。 ) t ( e ws w P )sT1)

8、(D2H( sT M 1i 1reftTt )MU/()Tit (U) t (U) t (U T)Tt () t ( 0 ) t (*)1 () t (*) t ( 0 1、用派克方程計算實時功角 2、根據搖擺方程計算角頻率偏差及平均電磁功率Pe。 3、 計算遠離次暫態(tài)程度的系數 4、 得到修正后的功角 )ek, 1 (min) t ( ) t (Uk2 1 t 國家國家型號型號功角測量功角測量初相角測量初相角測量測量方式測量方式 美國美國 SEL734 Arbiter Systems 1133A Macrodyne 1690 臺灣臺灣ADX3000 四方四方CSS200 PAC2000 SM

9、U-1G 電科院電科院 南瑞南瑞 河海河海PMU/GPS-I 手動 自動 通過計算獲取 鍵相 鍵相 鍵相+轉速 轉速積分 技術背景技術背景 國內外國內外PMU發(fā)電機功角測量技術情況發(fā)電機功角測量技術情況 第二代第二代 分布式 網絡通信自適應直接測量 序號序號系統(tǒng)結構系統(tǒng)結構傳輸方式傳輸方式功角測量功角測量輔助測量輔助測量 第一代第一代 集中式串口/高速MODEM /計算 勵磁電壓/電流/AGC/ 失穩(wěn)預警 無 有 技術背景技術背景 標準標準1 1： 19951995年美國年美國IEEEIEEE制定了制定了“電力系統(tǒng)同步相角測量標準電力系統(tǒng)同步相角測量標準IEEE STD IEEE STD 13

10、44-19951344-1995（R2001R2001）”，對，對GPSGPS使用，同步采樣誤差、數據傳輸格式等使用，同步采樣誤差、數據傳輸格式等 同步相角測量方面做了指導性規(guī)定，但未提及發(fā)電機功角測量。同步相角測量方面做了指導性規(guī)定，但未提及發(fā)電機功角測量。 3 3 技術標準情況技術標準情況 標準標準2 2： 20052005年國家電力調度中心制定了年國家電力調度中心制定了“電力系統(tǒng)實時動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)電力系統(tǒng)實時動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng) 技術規(guī)范技術規(guī)范”，提出機組內電勢功角的測量要求。，提出機組內電勢功角的測量要求。 設計標準：無設計標準：無 檢測標準：無檢測標準：無 4 4 發(fā)電機功角測量方法發(fā)電機功

11、角測量方法 NO.1 NO.1 間接計算法間接計算法 間接計算法，基于穩(wěn)態(tài)相量圖的解析法。間接計算法，基于穩(wěn)態(tài)相量圖的解析法。 用發(fā)電機交用發(fā)電機交/ /直軸同步電抗參數及機端電壓、電流計算獲取發(fā)電機功角直軸同步電抗參數及機端電壓、電流計算獲取發(fā)電機功角 的測量方法的測量方法。 主要主要實現廠家：南瑞、四方、電科院、河海大實現廠家：南瑞、四方、電科院、河海大 學等均能夠在學等均能夠在PMU或或WAMS主站實現發(fā)電機功主站實現發(fā)電機功 角純電氣計算角純電氣計算。 NO.2 NO.2 轉速積分法轉速積分法 通過計算法獲取穩(wěn)態(tài)功角值，采集轉子脈沖，對轉速求積分修正功角。通過計算法獲取穩(wěn)態(tài)功角值，采集

12、轉子脈沖，對轉速求積分修正功角。 主要主要實現廠家：河海大學，在河南電網實現廠家：河海大學，在河南電網WAMS 系統(tǒng)中使用系統(tǒng)中使用。 技術背景技術背景 ) Sin*I*XqU Cos*I*Xq (arctg 簡化計算公式：簡化計算公式： 技術背景技術背景 NO.3 NO.3 轉子位置測量法（脈沖直接法）轉子位置測量法（脈沖直接法） 通過在發(fā)電機轉子軸上設置機械測點或測速齒輪，在轉子周圍安裝光通過在發(fā)電機轉子軸上設置機械測點或測速齒輪，在轉子周圍安裝光 電或電磁裝置，通過一定變換來實現功角測量。電或電磁裝置，通過一定變換來實現功角測量。 該方法精度高，在發(fā)電機擾動情況下，仍有較高精度。由該方法

13、精度高，在發(fā)電機擾動情況下，仍有較高精度。由 華東電網公司專項科技項目與電科院和南瑞公司聯合研究華東電網公司專項科技項目與電科院和南瑞公司聯合研究 兩種實現方式：獨立功角測量模塊、兩種實現方式：獨立功角測量模塊、PMU內置軟件。內置軟件。 5 5 華東華東WAMAPWAMAP系統(tǒng)實施的有利條件系統(tǒng)實施的有利條件 技術背景技術背景 發(fā)電機組具備發(fā)電機組具備用于檢測機組轉軸動態(tài)平衡的轉軸鍵相脈沖信號。用于檢測機組轉軸動態(tài)平衡的轉軸鍵相脈沖信號。 具備具備WAMSWAMS系統(tǒng)多年的運行經驗。系統(tǒng)多年的運行經驗。 發(fā)電機組上均具備轉速發(fā)電機組上均具備轉速( (脈沖脈沖) )信號輸出。信號輸出。 具備了

14、高速的數據通信網絡，可將各電廠、變電站具備了高速的數據通信網絡，可將各電廠、變電站PMUPMU裝置連接起來。裝置連接起來。 第二節(jié)第二節(jié) 直接發(fā)電機內電勢功角測量直接發(fā)電機內電勢功角測量 技術原理介紹技術原理介紹 1 主要的名詞定義主要的名詞定義: 1 1）發(fā)電機內電勢）發(fā)電機內電勢 當同步發(fā)電機轉子以同步速率旋轉時，主磁場就在氣隙中 形成一個旋轉磁場，它“切割”定子繞組后，就將在定子繞組內感應出頻率為 f的一組對稱三相電動勢，稱為發(fā)電機內電勢。 2 2）發(fā)電機功角）發(fā)電機功角 發(fā)電機內電勢和機端電壓正序相量之間的夾角稱為發(fā)電機功角。 3 3）發(fā)電機初相角）發(fā)電機初相角 在采用鍵相脈沖鍵相脈沖

15、直接測量發(fā)電機轉子位置，來等效發(fā)電機 內電勢的相角，但由于轉子機械安裝位置（機械角）與內電勢相角有較大的角 差。在發(fā)電機空載情況下，發(fā)電機空載內電勢與機端電壓同相位，我們定義發(fā) 電機空載內電勢與機械角之間的夾角稱為發(fā)電機初相角。 原理介紹原理介紹 2 設計思路設計思路 原理介紹原理介紹（發(fā)電機功角測量示意圖）（發(fā)電機功角測量示意圖） PMUPMUPMU 可通過安裝可通過安裝GPS控制的控制的PMU進行同步采集，進行同步采集，功角測量的關功角測量的關 鍵在于同步測量測量鍵在于同步測量測量Eq與與Ug的角度。的角度。 直接測量直接測量Eq的相位較困難，但轉子位置與的相位較困難，但轉子位置與Eq存在

16、著固定的相位關系，存在著固定的相位關系， 故可以采用轉子位置代替故可以采用轉子位置代替Eq。 自適應直接測量發(fā)電機內電勢功角技術基自適應直接測量發(fā)電機內電勢功角技術基 本原理即為采集轉子位置來獲取本原理即為采集轉子位置來獲取Eq 原理介紹原理介紹（鍵相信號）（鍵相信號） 鍵相信號鍵相信號-以前主要用于對發(fā)電機轉子軸振動進行監(jiān)測，在發(fā)電機轉子轉到固以前主要用于對發(fā)電機轉子軸振動進行監(jiān)測，在發(fā)電機轉子轉到固 定位置時，發(fā)出一定幅度的脈沖。目前機組該脈沖為每轉定位置時，發(fā)出一定幅度的脈沖。目前機組該脈沖為每轉1 1個脈沖。通過測量該個脈沖。通過測量該 信號，結合發(fā)電機的轉速，可以得到轉子的實際位置。

17、信號，結合發(fā)電機的轉速，可以得到轉子的實際位置。 原理介紹原理介紹（鍵相信號簡化示意圖）（鍵相信號簡化示意圖） 該技術利用高性能處理器對發(fā)電機的機端電壓、機端電流、轉該技術利用高性能處理器對發(fā)電機的機端電壓、機端電流、轉 子鍵相脈沖、轉速脈沖以子鍵相脈沖、轉速脈沖以10KHz10KHz進行高速采樣，根據所獲得的數據對進行高速采樣，根據所獲得的數據對 發(fā)電機空載、負載運行比對分析得出發(fā)電機初相角和實時功角。發(fā)電機空載、負載運行比對分析得出發(fā)電機初相角和實時功角。 3 技術原理技術原理 原理介紹原理介紹 原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理） 1）基于直接鍵相

18、脈沖測量方法）基于直接鍵相脈沖測量方法 u1p2 GPS秒脈沖秒脈沖 機端電壓機端電壓U 鍵相脈沖鍵相脈沖 T T t1t2 T 1*2 u1 tf 以以GPS秒脈沖上升沿時刻定秒脈沖上升沿時刻定 義為義為0時刻。時刻。 快速采集發(fā)電機機端電壓的快速采集發(fā)電機機端電壓的 U的過零時刻的過零時刻t1,則可得到其絕則可得到其絕 對相角：對相角： 采集鍵相脈沖發(fā)生時刻采集鍵相脈沖發(fā)生時刻t2, 則可得到轉子絕對機械角：則可得到轉子絕對機械角： 2*2 p tf 1 2 機端電機端電 壓壓U 鍵相鍵相 脈沖脈沖 T T t 1 t 2GPS秒秒 脈沖脈沖T 原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理

19、）（采用直接鍵相信號測量的原理） t2對應的機組轉軸位置與機組內電勢對應的機組轉軸位置與機組內電勢之間有一個固定的機之間有一個固定的機 械角度械角度，數值的大小不受發(fā)電機運行狀態(tài)的改變而改變，數值的大小不受發(fā)電機運行狀態(tài)的改變而改變， 除非轉軸位置傳感器的機械位置發(fā)生變化。除非轉軸位置傳感器的機械位置發(fā)生變化。 = + p 在發(fā)電機理想空載狀態(tài)下，由于負載電流為在發(fā)電機理想空載狀態(tài)下，由于負載電流為0 0，機端電壓與，機端電壓與 內電勢相同，此時刻有：內電勢相同，此時刻有： 1u = 故可采用空載時刻的機端電壓來代替內電勢，從而通過故可采用空載時刻的機端電壓來代替內電勢，從而通過 此時的機械角

20、度與機端電壓角度差獲取機械初相角。此時的機械角度與機端電壓角度差獲取機械初相角。 原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理） 發(fā)電機功角 ) 21(*2 11 ttf puu 發(fā)電機內電勢絕對相角 1u 通過上面的通過上面的GPSGPS控制采樣計算，我們即可得到如下的關鍵測量量：控制采樣計算，我們即可得到如下的關鍵測量量： 原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理） 2 2）實際問題！）實際問題！ NO.1 如何解決機械安裝角的誤差問題？如何解決機械安裝角的誤差問題？ 機械加工誤差機械加工誤差 檢修安裝誤差檢修安裝誤差 原理介

21、紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理） 原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理） NO.2 如何快速檢測初始相角的問題？如何快速檢測初始相角的問題？ 實際現場發(fā)電機并網運行時間不定實際現場發(fā)電機并網運行時間不定 真正空載時間短真正空載時間短 實際問題！實際問題！ 一次捕捉不到，需要間隔很長時間才有發(fā)電一次捕捉不到，需要間隔很長時間才有發(fā)電 機空載的機會。機空載的機會。 實際問題！實際問題！ NO.3 如何保證信號的正確接入？如何保證信號的正確接入？ 信號接入的傳輸延時如何補償？信號接入的傳輸延時如何補償？ 機械振動誤差如何濾除

22、？機械振動誤差如何濾除？ 轉子軸具有一定的擺度或扭振轉子軸具有一定的擺度或扭振 鍵相脈沖傳感器支架隨機組振動鍵相脈沖傳感器支架隨機組振動 會導致測量較大的誤差會導致測量較大的誤差 原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理） 3 3）關鍵技術）關鍵技術1 1 空載下的初相角檢測空載下的初相角檢測 在發(fā)電機空載狀態(tài)下測得頻率在發(fā)電機空載狀態(tài)下測得頻率f0、時間、時間t10、t20、機端正序電壓相角：、機端正序電壓相角： 10*0*2 u10 tf 機組轉軸位置脈沖的絕對相角：機組轉軸位置脈沖的絕對相角： 20*0*2 p0 tf 發(fā)電機空載時的內電勢初相角：發(fā)電機

23、空載時的內電勢初相角： )2010(*0*2 p010 ttf u 機械誤差角自動檢測機械誤差角自動檢測 原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理） 4 4）關鍵技術關鍵技術2 2 發(fā)電機運行狀態(tài)自動判斷發(fā)電機運行狀態(tài)自動判斷 原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理） 發(fā)電機運行狀態(tài)通過接入的機端電壓、電流、脈沖等運行信息進行判斷發(fā)電機運行狀態(tài)通過接入的機端電壓、電流、脈沖等運行信息進行判斷 發(fā)電機檢修狀態(tài)判斷發(fā)電機檢修狀態(tài)判斷 發(fā)電機機端電壓歸零發(fā)電機機端電壓歸零 發(fā)電機負載歸零發(fā)電機負載歸零 發(fā)電機轉速小于設定值發(fā)電機轉

24、速小于設定值 發(fā)電機空載狀態(tài)判斷發(fā)電機空載狀態(tài)判斷 發(fā)電機機端電壓大于整定值發(fā)電機機端電壓大于整定值 發(fā)電機轉速到額定轉速發(fā)電機轉速到額定轉速 發(fā)電機負載電流小于設定值發(fā)電機負載電流小于設定值 在發(fā)電機從檢修狀態(tài)轉入空在發(fā)電機從檢修狀態(tài)轉入空 載狀態(tài)后自動判斷初相角。載狀態(tài)后自動判斷初相角。 目前的計算機技術可在毫秒級的時間目前的計算機技術可在毫秒級的時間 內判斷出運行狀態(tài)內判斷出運行狀態(tài) 5 5）關鍵技術關鍵技術3 3 轉速脈沖的備份接入轉速脈沖的備份接入 判斷發(fā)電機是否處于穩(wěn)態(tài)狀態(tài)判斷發(fā)電機是否處于穩(wěn)態(tài)狀態(tài) ，在穩(wěn)態(tài)下按照鍵相信號得到，在穩(wěn)態(tài)下按照鍵相信號得到 功角鎖定轉速脈沖中的某一脈功

25、角鎖定轉速脈沖中的某一脈 沖。沖。 將此脈沖作為發(fā)電機備用信號，將此脈沖作為發(fā)電機備用信號， 在鍵相脈沖丟失或明顯不正常時在鍵相脈沖丟失或明顯不正常時 ，利用此信號代替轉子位置信號，利用此信號代替轉子位置信號 可大大提高直接測量法可大大提高直接測量法 的可靠性的可靠性 原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理） 6 6）關鍵技術關鍵技術4 4 多重化的濾波措施多重化的濾波措施 1）硬件手段上，脈沖正確性的檢測）硬件手段上，脈沖正確性的檢測 2）空載情況下，多次數據的平滑綜合處理）空載情況下，多次數據的平滑綜合處理 原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）

26、（采用直接鍵相信號測量的原理） 3）測量數據的軟件平滑濾波）測量數據的軟件平滑濾波 原理介紹原理介紹（自適應直接測量發(fā)電機功角接入示意圖）（自適應直接測量發(fā)電機功角接入示意圖） 第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)電機輸入輸出信號介紹發(fā)電機輸入輸出信號介紹 信號類型信號來源額定值PMU接入情況目前接入條件 機端電壓Ua發(fā)電機機端100VAC一定要接入 機端電壓Ub發(fā)電機機端100VAC一定要接入 機端電壓Uc發(fā)電機機端100VAC一定要接入 機端電流Ia發(fā)電機機端1A5A一定要接入 機端電流Ib發(fā)電機機端1A5A一定要接入 機端電流Ic發(fā)電機機端1A5A一定要接入 鍵相信號發(fā)電機5-24VDC需要接入 轉速信號發(fā)

27、電機5-24VDC可接入 勵磁電壓Uf勵磁系統(tǒng)4-20mA可接入 勵磁電流If勵磁系統(tǒng)4-20mA可接入 AGC控制輸出信號RTU4-20mA可接入根據需要 AVC控制輸出信號RTU4-20mA可接入根據需要 PSS的PID控制輸出 信號 勵磁控制器4-20mA可接入根據需要 調頻PID的控制輸出信 號 機械/自動調頻控 制器 4-20mA可接入根據需要 發(fā)電機接入量發(fā)電機接入量 信號類型信號來源額定值PMU接入情況目前接入條件 氣門開度信號發(fā)電機4-20mA可接入根據需要接入 一次調頻控制前指令發(fā)電機4-20mA可接入根據需要接入 一次調頻控制后指令發(fā)電機4-20mA可接入根據需要接入 發(fā)電

28、機開關量發(fā)電機24V可接入根據需要接入 發(fā)電機接入量發(fā)電機接入量 發(fā)電機輸出量發(fā)電機輸出量 a.機端A相電壓同步相量Ua/ua； b.機端B相電壓同步相量Ub/ub； c.機端C相電壓同步相量Uc/uc； d.機端正序電壓同步相量U1/u1； e.機端A相電流同步相量Ia/ia； f.機端B相電流同步相量Ib/ib； g.機端C相電流同步相量Ic/ic； h.機端正序電流同步相量I1/i1； i.內電勢同步相量/()； j.發(fā)電機功角； k.發(fā)電機轉速n； l.發(fā)電機勵磁電壓、電流信號； m.發(fā)電機有功功率、無功功率； n. 頻率、頻率變化率； 第四節(jié)第四節(jié) 內電勢的計算方法介紹內電勢的計算方

29、法介紹 1、內電勢的測量只能通過計算的方法獲得、內電勢的測量只能通過計算的方法獲得 計算法所獲得的功角值的準確性和精度，取決于數學模 型和計算式中的參數數值。由于在穩(wěn)態(tài)狀況下，功角計 算的數學模型是準確的，數學模型中的定子電流和機端 電壓測量值的精度也是較高的，而在計算中起重要影響 的同步電抗Xd的值是隨著發(fā)電機運行狀態(tài)的不同在很大 的范圍內變化（約在40%范圍內變化）。 發(fā)電機內電勢計算發(fā)電機內電勢計算 隱極同步發(fā)電機 da XI jRIUE 0 qqdda XI jXI jRIUE 0 凸極同步發(fā)電機 ) cos sin ( 0 a q IRU IXU arctg ) cos sin (

30、0 a d IRU IXU arctg add XXX adq XXX 發(fā)電機內電勢計算發(fā)電機內電勢計算 磁路飽和下的發(fā)電機參數修正磁路飽和下的發(fā)電機參數修正 E 22 )sincos()sincos( adda IRIXIXIRU E 22 )sincos8 . 0*()sin8 . 0*cos( adda IRXIXIIRU E 對隱極機有： = 對于凸極機有： = 其中 為氣隙合成磁場中的基波分量在電樞繞組中感生的內電動勢， Xp稱為保梯電抗。 )( pa jXRIUE 磁路飽和時的電動勢平衡方程式為： 磁路飽和下的發(fā)電機參數修正磁路飽和下的發(fā)電機參數修正 ad a ads XK I E

31、 BC AC X* K為磁路飽和時同步電機電樞反應電抗折算系數。 第五節(jié)第五節(jié) 技技 術術 特特 點點 1.相量測量與發(fā)電機運行狀態(tài)的無關性相量測量與發(fā)電機運行狀態(tài)的無關性 技術特點技術特點 測量精度與發(fā)電機運行負載無關測量精度與發(fā)電機運行負載無關 與測量時間起點無關與測量時間起點無關 測量精度與發(fā)電機原始電氣參數無關測量精度與發(fā)電機原始電氣參數無關 測量精度與轉子初始位置及鍵相槽等安裝測量精度與轉子初始位置及鍵相槽等安裝 誤差無關誤差無關 不受電網或機組擾動暫態(tài)過程的影響不受電網或機組擾動暫態(tài)過程的影響 2. 可自動校驗發(fā)電機的初相角可自動校驗發(fā)電機的初相角 技術特點技術特點 自動判別發(fā)電機

32、的并網狀態(tài)：自動判別發(fā)電機的并網狀態(tài)：U、f、I 自動判別檢修狀態(tài)自動判別檢修狀態(tài) 快速檢測發(fā)電機初相角快速檢測發(fā)電機初相角 3. 該方法具備很高的實用性該方法具備很高的實用性 充分利用現有的發(fā)電廠條件,無須額外安裝傳感器 。無 需對機組進行改造，信號接入簡單。 技術特點技術特點 4. 具備很高的測量精度具備很高的測量精度 測量的角度精度誤差測量的角度精度誤差0.2度，遠遠優(yōu)于其他方法。度，遠遠優(yōu)于其他方法。 比標準要求的比標準要求的1度以內的誤差要求高出度以內的誤差要求高出5倍。倍。 5. 具備較高的可靠性具備較高的可靠性 技術特點技術特點 雙脈沖的備份輸入測量 自適應判斷，可靠地捕獲發(fā)電機

33、初始相 角 抗脈沖抖動數字濾波 第六節(jié)第六節(jié) 幾種測量方法的比較幾種測量方法的比較 方法比較方法比較采集信號采集信號計算參數計算參數誤差因素誤差因素擾動下精度擾動下精度 純電氣計算法純電氣計算法機端U/I 機端U/I，轉速 機端U，轉速/鍵相 轉速積分法轉速積分法 自適應直接測量自適應直接測量 同步阻抗 同步阻抗 參數誤差 參數誤差及積分誤差 與電機參數無關 誤差較大 誤差大 誤差小 方法比較方法比較 1、幾種方法的簡單比較、幾種方法的簡單比較 1)間接計算法間接計算法 實際現場發(fā)電機參數隨負載的變化而有所不同實際現場發(fā)電機參數隨負載的變化而有所不同,計算法的精度誤差計算法的精度誤差 較大較大

34、.同時發(fā)電機組附近故障時同時發(fā)電機組附近故障時,依靠電氣量測量出的功角存在著很大的誤依靠電氣量測量出的功角存在著很大的誤 差，測量出的頻率與機組實際轉速差別也較大差，測量出的頻率與機組實際轉速差別也較大,不能準確地記錄機組機電不能準確地記錄機組機電 暫態(tài)過程暫態(tài)過程. 方法比較方法比較 未經發(fā)電機參數修正未經發(fā)電機參數修正 穩(wěn)態(tài)下：角度誤差穩(wěn)態(tài)下：角度誤差2-3以上以上 暫態(tài)下：角度誤差大到難于估計暫態(tài)下：角度誤差大到難于估計 清華及四方通過發(fā)電機模型轉換，參數實時修正后的計算法清華及四方通過發(fā)電機模型轉換，參數實時修正后的計算法 穩(wěn)態(tài)下：角度誤差穩(wěn)態(tài)下：角度誤差1左右左右 暫態(tài)下：角度誤差暫

35、態(tài)下：角度誤差6 以上以上 WAMS實際運行運行的結果實際運行運行的結果 2)轉速積分法轉速積分法 由于測量誤差通過積分后會進行累積。由于測量誤差通過積分后會進行累積。 穩(wěn)態(tài)情況下通過計算法校對積分誤差。穩(wěn)態(tài)情況下通過計算法校對積分誤差。 暫態(tài)情況下，通過轉速積分后求取轉子位置。暫態(tài)情況下，通過轉速積分后求取轉子位置。 方法比較方法比較 其測量誤差為：其測量誤差為： 穩(wěn)態(tài)下：理論角度誤差穩(wěn)態(tài)下：理論角度誤差2-3以上，還有延遲誤差以上，還有延遲誤差 暫態(tài)下：暫態(tài)下： 動態(tài)情況下的精度無法估計動態(tài)情況下的精度無法估計 方法比較方法比較 3)自適應直接測量發(fā)電機內電勢功角技術自適應直接測量發(fā)電機內電勢功角技術 其測量誤差為：其測量誤差為：