功角的測量技術ppt課件

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。發(fā)電機

2、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)電機功角可檢驗直接測量發(fā)電機功角可檢驗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 WAMS WAMS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(wǎng)三大動態(tài)穩(wěn)定分析的重要數(shù)據(jù)源系統(tǒng)電網(wǎng)三大動態(tài)穩(wěn)定分析的重要數(shù)據(jù)源1 1、記錄電網(wǎng)擾動的狀態(tài)軌跡、記錄電網(wǎng)擾動的狀態(tài)軌跡2 2、改善、改善EMSEMS狀態(tài)估計的精度狀態(tài)估計的精度3 3、用于

3、校驗發(fā)電機特性參數(shù)、用于校驗發(fā)電機特性參數(shù) 發(fā)電機功角是電網(wǎng)擾動和失穩(wěn)軌跡的重要記錄數(shù)據(jù)發(fā)電機功角是電網(wǎng)擾動和失穩(wěn)軌跡的重要記錄數(shù)據(jù)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(xiàn)狀國內外廣域同步相量測量系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 90 90年代以來，年代以來，GPSGPS時間同步技術、數(shù)據(jù)通信時間同步技術、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡技術、光纖數(shù)字傳輸技術、高速交流采樣網(wǎng)絡技術、光纖數(shù)字傳輸技術、高速交流采樣/ /快速快速富氏變換、數(shù)字信號處理技術的發(fā)展，推動廣域同富氏變換、數(shù)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。最早應用于美國和歐洲步相量測量技術快速發(fā)展。最早應用于美國和歐洲等電力系統(tǒng)。等電力

4、系統(tǒng)。 美國西部聯(lián)合電力美國西部聯(lián)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 CSE CSE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 加拿大加拿大Hydro-Quebec Hy

5、dro-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(lián)網(wǎng)電網(wǎng)的振蕩衰減。以改善互聯(lián)網(wǎng)電網(wǎng)的振蕩衰減。 華東電網(wǎng)從華東電網(wǎng)從20192019年起，同步相量測量系統(tǒng)在華東電網(wǎng)中進行應用。取年起，同步相量測量系統(tǒng)在華東電網(wǎng)中進行應用。取得了一定的運行維護經(jīng)驗。得了一定的運行維護經(jīng)驗。 東北電網(wǎng)、江蘇電網(wǎng)、三峽電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、臺灣電網(wǎng)已東北電網(wǎng)、江蘇電網(wǎng)、三峽電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、臺灣電網(wǎng)已實施了實施了WAMSWAMS計劃。計劃。20192019年，華東電網(wǎng)公司與南瑞集團合作，研究廣域動態(tài)監(jiān)測保護控制年，華東電網(wǎng)公司與南瑞集

6、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(wǎng)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(wǎng)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2019年，華東電網(wǎng)公司年，華東電網(wǎng)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(xiàn)發(fā)電機功角檢測技術都在實現(xiàn)發(fā)電機功角檢測技術都在2019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

7、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(shù)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(shù)計算積分常數(shù)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(shù)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(shù)，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(shù)，從而彌補發(fā)電機功角計算誤差。) t (ewswP)sT1)(D2H(sTM1i1reftTt)MU/()Tit (U) t (U) t (UT)T

8、t () t (0) t (*)1 () t (*) t (01、用派克方程計算實時功角 2、根據(jù)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(shù)4、 得到修正后的功角 )ek, 1 (min) t () t (Uk21t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SEL734Arbiter Systems 1133AMacrodyne 1690 臺灣臺灣ADX3000 四方四方CSS200 PAC2000SMU-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

9、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(wǎng)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： 2019 2019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 1344-20191344-2019R2019R2019）”，對，對GPSGPS使用，同步采樣誤差、數(shù)據(jù)傳輸格式等使用，同步采樣誤差、數(shù)據(jù)傳輸格式等同步相角

10、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： 2019 2019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

11、電抗參數(shù)及機端電壓、電流計算獲取發(fā)電直軸同步電抗參數(shù)及機端電壓、電流計算獲取發(fā)電機功角的測量方法。機功角的測量方法。主要實現(xiàn)廠家：南瑞、四方、電科院、河海大主要實現(xiàn)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(xiàn)發(fā)電機功主站實現(xiàn)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。功角。 主要實現(xiàn)廠家：河海大學，在河南電網(wǎng)主要實現(xiàn)廠家：河海大學，在河南電網(wǎng)WAMS系統(tǒng)中使用。系統(tǒng)中使用。技術背景技術背景)Sin*I*X

12、qUCos*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(xiàn)功角測量。安裝光電或電磁裝置，通過一定變換來實現(xiàn)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。由該方法精度高，在發(fā)電機擾動情況下，仍有較高精度。由華東電網(wǎng)公司專項科技項目與電科院和南瑞公司聯(lián)合研究華東電網(wǎng)公司專項科技項目與電科院和南瑞公司聯(lián)合研究兩種實現(xiàn)方式：獨立功角測量模塊、兩種實現(xiàn)方式

13、：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)電機組具備用于檢測機組轉軸動態(tài)平衡的轉軸鍵相脈沖信號。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。 具備具備WAMSWAMS系統(tǒng)多年的運行經(jīng)驗。系統(tǒng)多年的運行經(jīng)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。 具備了高速的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡，可將各電廠、變電站具備了高速的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)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

14、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切割定子繞組后，就將在定子繞組內感應出頻率為為f f的一組對稱三相電動勢，稱為發(fā)電機內電勢。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。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 在采用鍵相脈沖直接測量發(fā)電機

15、轉子位置，來等效發(fā)電機在采用鍵相脈沖直接測量發(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。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發(fā)電機功角原理介紹發(fā)電機功角測量示意圖）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

16、步采集，功角測量的關進行同步采集，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原理介紹鍵相信號）原理介紹鍵相信號）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

17、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。信號，結合發(fā)電機的轉速，可以得到轉子的實際位置。原理介紹鍵相信號簡原理介紹鍵相信號簡化示意圖）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(jù)所獲得的數(shù)據(jù)對進行高速采樣，根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)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

18、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采用直接鍵相信原理介紹采用直接鍵相信號測量的原理）號測量的原理）1基于直接鍵相脈沖測量方法基于直接鍵相脈沖測量方法u1p2GPS秒脈沖秒脈沖機端電壓機端電壓U鍵相脈沖鍵相脈沖TTt1t2T1*2u1tf以以GPSGPS秒脈沖上升沿時刻定秒脈沖上升沿時刻定義為義為0 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 U的過零時刻的過零時刻t1,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*2ptf12機端電機端電壓

19、壓U鍵相鍵相脈沖脈沖TTt1t2GPS秒秒脈沖脈沖T原理介紹采用直接鍵相信原理介紹采用直接鍵相信號測量的原理）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(shù)值的大小不受發(fā)電機運行狀態(tài)的改變而改變，數(shù)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，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

20、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。原理介紹采用直接鍵相信原理介紹采用直接鍵相信號測量的原理）號測量的原理） 發(fā)電機功角發(fā)電機功角 ) 21(*211ttfpuu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：原理介紹采用直接鍵相信原理介紹采用直接鍵相信號測量的原理）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

21、工誤差機械加工誤差 檢修安裝誤差檢修安裝誤差原理介紹采用直接鍵相信原理介紹采用直接鍵相信號測量的原理）號測量的原理）原理介紹采用直接鍵相信原理介紹采用直接鍵相信號測量的原理）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(xiàn)場發(fā)電機并網(wǎng)運行時間不定實際現(xiàn)場發(fā)電機并網(wǎng)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

22、何補償？ 機械振動誤差如何濾除？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采用直接鍵相信原理介紹采用直接鍵相信號測量的原理）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*2u10tf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*2p0tf發(fā)電機空載時的內電勢初相角：發(fā)

23、電機空載時的內電勢初相角： )2010(*0*2p010ttfu 機械誤差角自動檢測機械誤差角自動檢測原理介紹采用直接鍵相信原理介紹采用直接鍵相信號測量的原理）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)自動判斷原理介紹采用直接鍵相信原理介紹采用直接鍵相信號測量的原理）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)電機轉速小于設定值發(fā)電機空載

24、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角鎖定轉速脈沖中的某一脈沖。沖。將此脈沖作

25、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采用直接鍵相信原理介紹采用直接鍵相信號測量的原理）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(shù)據(jù)的平滑綜合處理空載情況下，多次數(shù)據(jù)的平滑綜合處理原理介紹采用直接鍵相信原理介紹采用直接鍵相信號測量的原理）號測量的原理）3測量數(shù)據(jù)的軟件平滑濾波測量數(shù)據(jù)的軟件平滑濾波原理介

26、紹自適應直接測量發(fā)電原理介紹自適應直接測量發(fā)電機功角接入示意圖）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)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

27、號RTU4-20mA可接入根據(jù)需要AVC控制輸出信號RTU4-20mA可接入根據(jù)需要PSS的PID控制輸出信號勵磁控制器4-20mA可接入根據(jù)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(jù)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(jù)需要接入一次調頻控制前指令發(fā)電機4-20mA可接入根據(jù)需要接入一次調頻控制后指令發(fā)電機4-20mA可接入根據(jù)需要接入發(fā)電機開關量發(fā)電機24V可接入根據(jù)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/

28、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(shù)學模型和計算式中的參數(shù)數(shù)值。由于在穩(wěn)態(tài)狀況下，功角計算的數(shù)學模型

29、是準確的，數(shù)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 daXI jRIUE0qqddaXI jXI jRIUE0凸極同步發(fā)電機 )cossin(0aqIRUIXUarctg)cossin(0adIRUIXUarctgaddXXXadqXXX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(shù)修正磁路飽和下的發(fā)電機參數(shù)修正E22)sincos()sincos(addaIRIXIXIRUE22)sincos8 . 0*()sin8 .

30、 0*cos(addaIRXIXIIRUE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。)(pajXRIUE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(shù)修正磁路飽和下的發(fā)電機參數(shù)修正adaadsXKIEBCACX*K為磁路飽和時同步電機電樞反應電抗折算系數(shù)。 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(shù)無關測量精度與發(fā)電機原始

31、電氣參數(shù)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(wǎng)或機組擾動暫態(tài)過程的影響不受電網(wǎng)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)電機的并網(wǎng)狀態(tài)：自動判別發(fā)電機的并網(wǎng)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(xiàn)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

32、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)電機初始相角 抗脈沖抖動數(shù)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(shù)計算參數(shù)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(shù)誤差參數(shù)誤差及積分誤差與電機參數(shù)無關誤差較大誤

33、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(xiàn)場發(fā)電機參數(shù)隨負載的變化而有所不同實際現(xiàn)場發(fā)電機參數(shù)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.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(jīng)發(fā)電機參數(shù)修正未經(jīng)發(fā)電機參數(shù)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

34、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(shù)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(shù)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