[發明專利]一種同步發電機功角實時測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201611018090.2
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106645950B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 趙艷軍;張俊峰;唐景星;付聰;王鈐
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 楊炳財;屈慧麗

本發明實施例公開了一種同步發電機功角實時測量方法及裝置，通過功角直接測量法獲得每個電氣周波中發電機功角的實測值，然后反推出同步發電機的同步電抗，最后根據反推出的同步電抗、每個電氣周波中相同間隔時間采集的多組機端電壓相量、定子電流相量、機端電壓相量和定子電流相量之間的相角差實時計算每個電氣周波中多組功角值，從而獲得發電機功角動態變化的波形圖，解決了現有技術中功角直接測量法的采樣率低、實時性較差、在功角變化較快的情況下不能實時反映功角的真實變化情況和計算法采用恒定不變的阻抗參數計算發電機功角造成的計算值和真實值可能存在較大偏差、準確性不足的技術問題。

技術領域

本發明涉及發電機電氣量測量領域，尤其涉及一種同步發電機功角實時測量方法及裝置。

背景技術

發電機功角是指發電機空載電勢E_q0與電力系統參考母線電壓相量之間的相角差δ。發電機功角分為內功角和外功角，若電力系統參考母線電壓相量選擇為發電機機端電壓相量U_t，則E_q0和U_t之間的相角差δ為內功角，若電力系統參考母線電壓相量選擇為系統等值無窮大母線的電壓相量U_c，則E_q0和U_c之間的相角差δ為外功角。發電機功角測量的意義：電力系統中功角穩定性、電壓穩定性、頻率動態變化及其穩定性是相互影響的物理現象，其中發電機功角是觀察和判斷各并網機組與系統之間并行運行穩定性的重要指標。此外，發電機功角也是電力系統控制、保護和模型參數辨識等工作中經常用到的重要物理量。因而，發電機功角測量的準確性和實時性直接影響系統穩定監視、控制和保護的準確性。

現有的發電機功角測量方法主要包括兩類：直接測量法和計算法。直接測量法是利用轉子位置與發電機空載電勢在相位上的對應關系，用轉子位置信號代替空載電勢，在轉子上設置測量點或測速齒輪，在轉子周圍安裝各種非電量的光電、磁電傳感器或專用測速電機等裝置，這些裝置能接收反映轉子位置或轉速的信號，通過一定的變換實現功角測量。由于火電機組極對數較少，轉速快，而水輪機極對數較多，轉速較慢，針對不同類型的發電機組，包括傳統的火電機組功角測量方法和水電機組功角測量方法。直接測量法測量的分辨率最大為一個周波一個點，即最快20ms獲得一個功角測量值。計算法通常是通過采集同步發電機的機端輸出電壓電流或者其他電氣量，利用發電機空載電勢E_q0與發電機機端電壓相量U_t(或者是系統等值無窮大母線的電壓相量U_c)的矢量關系，等效計算得到發電機功角，如果是計算內功角，則計算過程需要已知發電機的內部電抗參數；如果是計算外功角，則需要已知發電機內部電抗、發電機機端到無窮大系統等值阻抗參數。

然而，現有的功角直接測量法和計算法均有一定的缺陷。功角直接測量法的采樣率非常低，通常最高采樣率為每電氣周波測量一次，即每20ms才能獲得一個測量值，實時性較差，在功角變化較快的情況下，不能實時反映功角的真實變化情況；而計算法需要已知發電機內部電抗參數(包括已知發電機機端到無窮大系統等值阻抗參數)。由于機組運行工況多變，發電機組內部阻抗參數易受鐵心飽和度影響而發生變化，且隨著電網運行方式的變化，發電機機端到無窮大系統之間的等值阻抗也會發生變化，采用恒定不變的阻抗參數計算發電機功角，計算值和真實值可能存在較大偏差，準確性不足。

發明內容

本發明實施例提供了一種同步發電機功角實時測量方法及裝置，通過功角直接測量法獲得每個電氣周波中發電機功角的實測值，然后反推出同步發電機的同步電抗，最后根據反推出的同步電抗、每個電氣周波中相同間隔時間采集的多組機端電壓相量、定子電流相量、機端電壓相量和定子電流相量之間的相角差實時計算每個電氣周波中多組功角值，從而獲得發電機功角動態變化的波形圖，解決了現有技術中功角直接測量法的采樣率低、實時性較差、在功角變化較快的情況下不能實時反映功角的真實變化情況和計算法采用恒定不變的阻抗參數計算發電機功角造成的計算值和真實值可能存在較大偏差、準確性不足的技術問題。

本發明實施例提供了一種同步發電機功角實時測量方法，包括：