[發明專利]核電機組39相自勵無刷勵磁系統機電暫態模型實測建模方法

有效

• 申請號: 201510097137.8
• 申請日: 2015-03-05
• 公開（公告）號: CN104730936B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 江偉;黃文英;黃道姍;陳峰;余秀月;黃霆;楊桂鐘;吳丹岳;徐振華;張健;施晟
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網福建省電力有限公司;國網福建省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及電力系統領域，具體涉及一種核電機組39相自勵無刷勵磁系統機電暫態模型實測建模方法。

背景技術

隨著社會經濟的發展，我國電力需求不斷增加，能源相對緊缺與傳統燃煤火電機組大量污染排放的矛盾日益突出。核能是可大規模替代常規能源的現代能源，既清潔又經濟。因大氣污染問題，目前我國正重啟核電建設。根據《中國核電中長期發展規劃》2015年我國核電裝機容量達到4000萬千瓦，在建1800萬千瓦；2020年規劃裝機容量達到5800萬千瓦，在建3000萬千瓦。在核電技術領域，核電機組運行對勵磁系統可靠性要求極高。對百萬千萬以上大容量的核電機組來說，多相整流自勵無刷勵磁系統因具有軸系短、無轉子滑環、多相整流可靠性高、壽命長等諸多優點無疑成為首選勵磁系統。

目前在核電應用的多相整流無刷勵磁機以法國Alstom公司生產的TKJ 系列無刷勵磁機為代表。法國Alstom公司生產的P320 V2型勵磁調節器與TKJ 167－45型39相無刷勵磁機組合而成的自勵無刷勵磁系統在我國寧德核電、福清核電、嶺澳核電、方家山核電、紅沿河核電等16臺核電機組上皆有應用。這種多相整流自勵無刷勵磁機組的運行和涉網穩定控制特性與常規三機勵磁系統的火電機組有很大的不同，為研究故障擾動下電力系統和核電機組的動態行為及機網間相互作用和相互影響，建立能準確反應新型核電機組自勵無刷勵磁系統動態特性的仿真模型并提出一套可行的實測技術是十分必要的。然而，對于多相整流無刷勵磁機來說電樞端子較三相無刷勵磁機多得多，且又隨轉子旋轉，電樞電壓無法測量，這給核電無刷勵磁系統的參數實測建模造成技術困難。

發明內容

本發明的目的在于提供一種核電機組39相自勵無刷勵磁系統機電暫態模型實測建模方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種核電機組39相自勵無刷勵磁系統機電暫態模型實測建模方法，根據核電機組39相自勵無刷勵磁系統的結構特點，抽象簡化出核電機組勵磁系統機電暫態穩定計算模型，而后進行相應的靜態、動態試驗，測試其各分環節模型參數，并通過對比實測結果和仿真結果的方法校核各環節模型參數精度是否滿足電力系統分析需要。

在本發明實施例中，所述方法具體包括如下步驟，

步驟101：輸入核電機組勵磁系統中勵磁調節器、三相可控硅功率放大單元、39相無刷勵磁機和發電機的物理結構及設計參數，形成勵磁系統初始模型；

步驟102：根據勵磁系統初始模型，分析其模型參數的可辨識性，對可辨性高的參數進行實測辨識，對可辨性低的參數進行擬合辨識；

步驟103：在機組靜止狀態，對勵磁調節器模型參數中包括機端電壓測量環節時間常數T_R、限幅環節進行參數實測，對PID環節邏輯結構及參數進行頻譜特性試驗；

步驟104：根據靜態實測數據對勵磁調節器PID參數、機端電壓測量環節時間常數T_R、限幅環節的參數進行辨識；

步驟105：根據發電機及勵磁機空載飽和特性計算發電機勵磁電壓基準值、勵磁機勵磁電流基準值、勵磁機勵磁電壓基準值、發電機及勵磁機飽和系數，根據勵磁機負載特性計算勵磁機電樞反應去磁系數；

步驟106：根據余弦移相原理計算可控硅功率放大移相環節理論增益，并通過他勵空載小階躍試驗進行驗證；

步驟107：發電機在他勵空載工況下升壓至70％額定電壓附近，通過逆變滅磁錄取發電機端電壓下降曲線對發電機直軸開路時間常數進行實測；

步驟108：發電機在他勵空載低飽和工況下進行開環定角度階躍試驗，產生勵磁機勵磁電壓階躍信號，錄取勵磁機勵磁電壓、勵磁機勵磁電流的變化曲線；

步驟109：忽略發電機及勵磁機飽和特性，建立39相無刷勵磁機和發電機機電暫態簡化模型，輸入與定角度階躍中勵磁機勵磁電壓一致的階躍形態，得到勵磁機勵磁電流響應特性，根據定角度階躍中勵磁機勵磁電流變化實測曲線，對39相無刷勵磁機空載時間常數進行時域辨識；

步驟110：進行機組勵磁系統自勵方式下閉環空載大階躍特性實測，計算核電勵磁系統輸出限制值；

步驟111：進行機組勵磁系統的自勵方式下閉環空載小階躍特性實測，測試數據作為判斷建模精度是否合格的依據；

步驟112：組合步驟104、步驟105、步驟106、步驟107、步驟109和步驟110的結果，形成完整的核電機組勵磁系統模型參數；