一種無刷勵磁系統(tǒng)參數(shù)的實測方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種無刷勵磁系統(tǒng)參數(shù)的實測方法，無刷勵磁系統(tǒng)包括交流副勵磁機、可控硅整流器、交流勵磁機、不可控整流器以及勵磁調(diào)節(jié)器，其中交流勵磁機的勵磁繞組安放在定子上，輸出所聯(lián)結的二極管整流器固定在發(fā)電機的轉軸上，其輸出的直流電流直接通入發(fā)電機勵磁繞組，交流副勵磁機作為可控硅整流器的供電電源，勵磁調(diào)節(jié)器對可控硅整流電路進行移相觸發(fā)控制，交流勵磁機的輸出經(jīng)不可控整流器向發(fā)電機提供勵磁電壓，無刷勵磁系統(tǒng)參數(shù)的實測方法是通過發(fā)電機空載試驗獲取勵磁機負載特性，利用勵磁機負載特性代替勵磁機空載特性對無刷勵磁系統(tǒng)進行仿真建模。本發(fā)明可精確獲取無刷勵磁系統(tǒng)中勵磁機空載飽和特性，從而確定系統(tǒng)實際參數(shù)值。
【專利說明】一種無刷勵磁系統(tǒng)參數(shù)的實測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電氣工程【技術領域】，涉及勵磁系統(tǒng)參數(shù)實測方案的確定，具體涉及一種無刷勵磁系統(tǒng)參數(shù)的實測方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國電力系統(tǒng)全國聯(lián)網(wǎng)和西電東送工程的實施，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算提出了更高的要求，其中就包括在計算中采用實際的勵磁系統(tǒng)參數(shù)。但目前全國很多電網(wǎng)公司在進行電網(wǎng)穩(wěn)定數(shù)字仿真計算時，大都采用勵磁系統(tǒng)典型模型和參數(shù)，這就使得計算結果與實際情況有較大的偏差，影響電網(wǎng)安全和穩(wěn)定。目前常見的勵磁系統(tǒng)模型包括三機勵磁系統(tǒng)、自并勵勵磁系統(tǒng)以及無刷勵磁系統(tǒng)。在進行參數(shù)實測試驗時，需從勵磁機端引出端子測取勵磁機空載飽和特性。然而，無刷勵磁系統(tǒng)中，由于勵磁機的電樞及整流器都是與主軸一同旋轉的，所以勵磁機輸出電壓無法引出來，即無法得到其勵磁機空載飽和特性。因此，目前常規(guī)的勵磁系統(tǒng)參數(shù)實測技術不適用于無刷勵磁系統(tǒng)，若忽略其實際情況，直接采用典型值，將對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行造成威脅。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是:針對現(xiàn)有方法的缺陷，提供一種無刷勵磁系統(tǒng)參數(shù)的實測方法。使用該方法可精確獲取無刷勵磁系統(tǒng)中勵磁機空載飽和特性，從而確定系統(tǒng)實際參數(shù)值。
[0004]本發(fā)明的技術方案是，本發(fā)明的無刷勵磁系統(tǒng)參數(shù)實測方法，所述無刷勵磁系統(tǒng)包括有交流副勵磁機、可控硅整流器、交流勵磁機、不可控整流器以及勵磁調(diào)節(jié)器，其中交流勵磁機的勵磁繞組安放在定子上，輸出所聯(lián)結的二極管整流器固定在發(fā)電機的轉軸上，與轉子一同旋轉，其輸出的直流電流直接通入發(fā)電機勵磁繞組而不需要滑環(huán)及碳刷，交流副勵磁機作為可控硅整流器的供電電源，勵磁調(diào)節(jié)器對可控硅整流電路進行移相觸發(fā)控制，為交流勵磁機提供勵磁電流，交流勵磁機的輸出經(jīng)不可控整流器向發(fā)電機提供勵磁電壓，無刷勵磁系統(tǒng)參數(shù)的實測方法是通過發(fā)電機空載試驗獲取勵磁機負載特性，利用勵磁機負載特性代替勵磁機空載特性對無刷勵磁系統(tǒng)進行仿真建模。
[0005]勵磁機負載特性實測方法包括如下步驟:
1)令發(fā)電機按照空載額定轉速運行，按照發(fā)電機空載特性曲線調(diào)整機端電壓Kt，在此過程中，記錄勵磁機的勵磁電壓值，測量勵磁機的勵磁電流Iie和發(fā)電機的機端空載電壓K；
2)根據(jù)發(fā)電機的空載特性曲線，由測量得到的發(fā)電機的機端空載電壓Kt，近似推斷發(fā)電機勵磁電流Zf ;
3)已知空載情況下，發(fā)電機的勵磁電壓與勵磁電流存在如下關系式:Ef = If^ rf (i)
其中，為溫度為75°時發(fā)電機轉子電阻值，根據(jù)式(I)推出勵磁電壓值，由此可得勵磁機負載特性；
4)根據(jù)勵磁機飽和特性建模的要求，確定飽和曲線對應勵磁機的勵磁頂值電壓和75%勵磁頂值電壓下的勵磁機勵磁電流。
[0006]本發(fā)明通過發(fā)電機空載試驗，利用所測得的發(fā)電機的機端電壓值推導出發(fā)電機的勵磁電壓值。
[0007]本發(fā)明將勵磁機負載特性代替勵磁機空載特性輸入到模型中，設置去磁因子KD=0，利用勵磁機負載特性替代空載特性來對無刷勵磁系統(tǒng)仿真建模。
[0008]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明所提出的無刷勵磁系統(tǒng)參數(shù)實測方法，解決了無法測得勵磁機空載飽和特性的問題，可提高勵磁系統(tǒng)實測參數(shù)的精確度，亦有益于電網(wǎng)安全與穩(wěn)定運行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是二機無刷勵磁系統(tǒng)的原理圖；
圖2是給定的發(fā)電機空載飽和特性曲線；
圖3是三機交流勵磁系統(tǒng)模型的勵磁機負載特性曲線；
圖4是詳細模型與簡化模型的發(fā)電機功角仿真對比圖；
圖5是詳細模型與簡化模型的勵磁電壓仿真對比圖；
圖6是詳細模型與簡化模型的機端電壓仿真對比圖；
圖7是詳細模型與簡化模型的有功功率仿真對比圖；
圖8是詳細模型與簡化模型的無功功率仿真對比圖。
【具體實施方式】
[0010]以下結合附圖對本發(fā)明實施例進行進一步詳細說明。
[0011]三機無刷勵磁系統(tǒng)的原理圖如圖1所示，包括有交流副勵磁機、可控硅整流器、交流勵磁機、不可控整流器以及勵磁調(diào)節(jié)器，其中交流勵磁機的勵磁繞組安放在定子上，輸出所聯(lián)結的二極管整流器固定在發(fā)電機的轉軸上，與轉子一同旋轉，其輸出的直流電流直接通入發(fā)電機勵磁繞組而不需要滑環(huán)及碳刷，交流副勵磁機作為可控硅整流器的供電電源，勵磁調(diào)節(jié)器對可控硅整流電路進行移相觸發(fā)控制，為交流勵磁機提供勵磁電流，交流勵磁機的輸出經(jīng)不可控整流器向發(fā)電機提供勵磁電壓。本實施例中，不可控整流器是不可控的二極管整流器。
[0012]本發(fā)明的無刷勵磁系統(tǒng)參數(shù)實測方法，通過發(fā)電機空載試驗獲取勵磁機負載特性，利用勵磁機負載特性代替勵磁機空載特性對無刷勵磁系統(tǒng)進行仿真建模。
[0013]本發(fā)明的實施步驟如下:
(1)基于電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真計算建立單機無窮大系統(tǒng)模型，勵磁系統(tǒng)詳細模型采用三機交流勵磁系統(tǒng)模型及典型參數(shù)，包括給定的發(fā)電機空載飽和特性如附圖1所示；
(2)基于仿真系統(tǒng)按照上述測試方案進行勵磁機負載飽和特性測試: 令發(fā)電機按照空載額定轉速運行，調(diào)整勵磁機勵磁電壓，測量勵磁機勵磁電流和發(fā)電機機端空載電壓。
[0014]根據(jù)發(fā)電機空載特性曲線，由測量得到的發(fā)電機機端空載電壓，可近似推斷發(fā)電機勵磁電流厶，由此推出勵磁電壓盡。
[0015]通過調(diào)節(jié)發(fā)電機機端電壓值，可得到相對應的勵磁機勵磁電流和勵磁電壓值，從而得到勵磁機負載特性曲線，在電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真中，得到如附圖3所示的曲線關系;
(3)采用簡化模型模型，按照仿真測量的勵磁機負載特性，進行無刷勵磁建模。
[0016]對簡化模型與詳細模型搭建的單機無窮大系統(tǒng)，在同一工況下施加同一故障，得到仿真波形圖如附圖4-8所示:功角波動略有誤差；勵磁電壓由于簡化了部分環(huán)節(jié)略有誤差；機端電壓、有功功率和無功功率也基本一致。在工程實際允許范圍內(nèi)，結果表明上述方案有效可行。
【權利要求】
1.一種無刷勵磁系統(tǒng)參數(shù)的實測方法，所述無刷勵磁系統(tǒng)包括有交流副勵磁機、可控硅整流器、交流勵磁機、不可控整流器以及勵磁調(diào)節(jié)器，其中交流勵磁機的勵磁繞組安放在定子上，輸出所聯(lián)結的二極管整流器固定在發(fā)電機的轉軸上，與轉子一同旋轉，其輸出的直流電流直接通入發(fā)電機勵磁繞組而不需要滑環(huán)及碳刷，交流副勵磁機作為可控硅整流器的供電電源，勵磁調(diào)節(jié)器對可控硅整流電路進行移相觸發(fā)控制，為交流勵磁機提供勵磁電流，交流勵磁機的輸出經(jīng)不可控整流器向發(fā)電機提供勵磁電壓，其特征在于無刷勵磁系統(tǒng)參數(shù)的實測方法是通過發(fā)電機空載試驗獲取勵磁機負載特性，利用勵磁機負載特性代替勵磁機空載特性對無刷勵磁系統(tǒng)進行仿真建模。
2.如權利要求1所述的無刷勵磁系統(tǒng)參數(shù)實測方法，其特征在于勵磁機負載特性實測方法包括如下步驟: 1)令發(fā)電機按照空載額定轉速運行，按照發(fā)電機空載特性曲線調(diào)整機端電壓Kt，在此過程中，記錄勵磁機的勵磁電壓值，測量勵磁機的勵磁電流Iie和發(fā)電機的機端空載電壓K； 2)根據(jù)發(fā)電機的空載特性曲線，由測量得到的發(fā)電機的機端空載電壓Kt，近似推斷發(fā)電機勵磁電流Zf ; 3)已知空載情況下，發(fā)電機的勵磁電壓與勵磁電流存在如下關系式:<img/ 其中，為溫度為75°時發(fā)電機轉子電阻值，根據(jù)式(I)推出勵磁電壓值，由此可得勵磁機負載特性； 4)根據(jù)勵磁機飽和特性建模的要求，確定飽和曲線對應勵磁機的勵磁頂值電壓和75%勵磁頂值電壓下的勵磁機勵磁電流。
3.根據(jù)權利要求1所述的無刷勵磁系統(tǒng)參數(shù)的實測方法，其特征在于通過發(fā)電機空載試驗，利用所測得的發(fā)電機的機端電壓值推導出發(fā)電機的勵磁電壓值。
4.如權利要求1所述的無刷勵磁系統(tǒng)參數(shù)實測方法，其特征在于將勵磁機負載特性代替勵磁機空載特性輸入到模型中，設置去磁因子KD=0，利用勵磁機負載特性替代空載特性來對無刷勵磁系統(tǒng)仿真建模。
【文檔編號】G01R31/34GK103630779SQ201310598293
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權日:2013年11月22日
【發(fā)明者】陳剛, 孫海順, 洪潮, 喬嫣然, 熊卿, 汪盛波, 劉蔚, 王尊, 趙勇, 陳雁 申請人:南方電網(wǎng)科學研究院有限責任公司, 華中科技大學