一种同步发电机定子开路瞬变时间常数的测量方法技术

本发明专利技术为了解决现有励磁系统建模过程中，传统测量发电机定子开路瞬变时间常数的方法一般需要更改一次回路接线，使得测量安全性要求较高、试验工作量较大的问题，提供一种同步发电机定子开路瞬变时间常数的测量方法，所述测量方法，基于matlab/simulink平台搭建发电机空载仿真系统，以实测同步发电机励磁电压为输入，仿真得出发电机输出电压曲线，对比发电机输出电压的实测曲线和仿真曲线，拟合得出定子开路瞬变时间常数。本发明专利技术提出的试验与仿真拟合相结合的测试方法，有效地解决了传统试验方法的接线复杂、结果准确性不高的问题，具有较高的经济性和实用价值。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术为了解决现有励磁系统建模过程中，传统测量发电机定子开路瞬变时间常数的方法一般需要更改一次回路接线，使得测量安全性要求较高、试验工作量较大的问题，提供，所述测量方法，基于matlab/simulink平台搭建发电机空载仿真系统，以实测同步发电机励磁电压为输入，仿真得出发电机输出电压曲线，对比发电机输出电压的实测曲线和仿真曲线，拟合得出定子开路瞬变时间常数。本专利技术提出的试验与仿真拟合相结合的测试方法，有效地解决了传统试验方法的接线复杂、结果准确性不高的问题，具有较高的经济性和实用价值。【专利说明】—种同步发电机定子开路瞬变时间常数的测量方法
本专利技术涉及电力系统运行与测量相关
，进一步地说，涉及，尤其是采用自并励励磁系统的同步发电机定子开路瞬变时间常数的测量方法，以解决励磁系统建模过程中发电机定子开路瞬变时间常数的测量问题。
技术介绍
随着经济发展，电网互联规模不断增长，电源建设速度也同步加快。大容量发电机组并网运行时的安全稳定性能关系到整个电网运行的安全稳定，而这些机组的励磁系统对机组的稳定运行又起着至关重要的作用。因此，大容量新机组投运时励磁系统的调节性能能否满足机组并网安全稳定运行的要求，成为电力系统关注的焦点。励磁系统建模是在为发电机组励磁系统投运试验提供技术支持和现场监督服务的基础上，建立能够真实反映机组调节特性的励磁系统模型，并结合各项投运试验波形，分析励磁系统的调节性能是否满足并网要求。其中，在励磁系统建模过程中，发电机定子开路瞬变时间常数对仿真结果影响很大，传统的测量方法由于需要更改一次回路接线，其安全性要求高、试验工作量大。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有励磁系统建模过程中，传统测量发电机定子开路瞬变时间常数的方法一般需要更改一次回路接线，使得测量安全性要求较高、试验工作量较大的问题，提供。本专利技术的技术方案如下: ，其特征在于，包括如下步骤: 1、让被测同步发电机运行在空载工况下，调整同步发电机的输出电压小于同步发电机的额定输出电压，并使得励磁调节器运行在自动通道； 2、对被测同步发电机进行电压阶跃试验，记录阶跃试验过程中，被测同步发电机的输出电压曲线和励磁电压曲线； 3、采用matI ab/s imu I ink搭建被测同步发电机的空载仿真系统，在空载仿真系统中拟定定子开路瞬变时间常数，以步骤2中记录的被测同步发电机励磁电压曲线作为空载仿真系统的输入，输出同步发电机输出电压的仿真曲线； 4、当所述仿真曲线的上升时间、超调量和稳态值与被测同步发电机的输出电压曲线的偏差均满足预设偏差范围时，即将步骤3中拟定的定子开路瞬变时间常数作为被测同步发电机的定子开路瞬变时间常数，否则调整步骤3中拟定的定子开路瞬变时间常数，直到仿真曲线的上升时间、超调量和稳态值均满足预设偏差范围，得到被测同步发电机的定子开路瞬变时间常数。本专利技术中，所述步骤I中，调整同步发电机的输出电压为同步发电机的额定输出电压的50%至70%。本专利技术中，所述步骤2中的电压阶跃试验为被测同步发电机3%至5%电压阶跃试验。本专利技术中，所述步骤2中，对被测同步发电机的输出电压和励磁电压进行标幺化，得到标么后的被测同步发电机的输出电压标么曲线和励磁电压标么曲线，所述同步发电机输出电压标么值Ut=Ut_sc/Un,励磁电压标么值Uf=(Ut_w/Uf_w/Un)*Uf_sc,其中，Ut_sc为被测同步发电机的输出电压值，Un为被测同步发电机额定输出电压值，Uf_w为被测同步发电机电压阶跃试验稳态励磁电压值，Ut_w被测同步发电机稳态输出电压值。采用被测同步发电机电压阶跃试验稳态后，励磁电压曲线上多个时刻点的励磁电压值的平均值作为被测同步发电机电压阶跃试验稳态励磁电压值，采用前所多个时刻点的励磁电压值各自在同一时刻的同步发电机输出电压值的平均值作为被测同步发电机稳态输出电压值。所述步骤3中，将励磁电压标么曲线作为空载仿真系统的输入，空载仿真系统输出同步发电机输出电压标幺曲线的仿真曲线。所述步骤4中，当所述输出电压标幺曲线的仿真曲线的上升时间、超调量和稳态值与被测同步发电机的输出电压标么曲线的偏差均处于预设偏差范围时，即将步骤3中拟定的定子开路瞬变时间常数作为被测同步发电机的定子开路瞬变时间常数。本专利技术中，当所述仿真曲线的超调量偏大时，调大步骤3中拟定的定子开路瞬变时间常数，反之调小步骤3中拟定的定子开路瞬变时间常数。所述拟定的定子开路瞬变时间常数的调节步长为0.0ls至0.05s。本专利技术中，所述上升时间的预设偏差范围为±0.005s，所述超调量的预设偏差范围为±1%，所述稳态值的预设偏差范围为不超过阶跃量的±1%。本专利技术同步发电机定子开路瞬变时间常数的测量方法，提出了试验与仿真拟合相结合的测试方法，本专利技术具有不需要更改一次回路接线、试验过程简单的优良特性，本专利技术尤其适用于自并励励磁系统的发电机定子开路瞬态时间常数的测量，有效地解决了传统试验方法的接线复杂、结果准确性不高的问题，具有较高的经济性和实用价值。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的流程图。图2为电压阶跃试验中，同步发电机输出电压标幺曲线与空载仿真系统仿真标幺曲线，第一种情况的对比示意图。图3为电压阶跃试验中，同步发电机输出电压标幺曲线与空载仿真系统仿真标幺曲线，第二种情况的对比示意图。图4为电压阶跃试验中，同步发电机输出电压标幺曲线与空载仿真系统仿真标幺曲线，第三种情况的对比示意图。【具体实施方式】首先，需要说明的是，对于同步发电机，尤其是采用自并励励磁系统，发电机的励磁电压是励磁调节器输出的，输入到发电机转子回路进行励磁，发电机的输出电压由定子输出。参见图1，本专利技术同步发电机定子开路瞬变时间常数的测量方法，包括如下步骤: 首先，让被测同步发电机运行在空载工况下，调整同步发电机的输出电压小于同步发电机的额定输出电压，并使得励磁调节器运行在自动通道。为了取得较好的测量效果，同步发电机的输出电压较好的是为同步发电机的额定输出电压的50%至70%，这是因为，在同步发电机电压低于70%的时候，发电机处于未饱和状态，其模型为一阶惯性环节，而大于70%的时候，发电机运行在饱和区，其模型需考虑饱和特性，模型相对复杂；自并励励磁系统电压过低无法建立电压，所以同步发电机的输出电压也不能低于额定输出电压的50%，此时励磁系统运行稳定。然后，对被测同步发电机进行电压阶跃试验，电压阶跃试验较好的是采用被测同步发电机3%至5%电压阶跃试验，这是因为，阶跃量过大容易进入励磁调节器限幅区，阶跃量过小过程又不够清晰显著，对阶跃试验过程中，被测同步发电机的输出电压曲线和励磁电压曲线进行记录，记录过程可以采用电量记录分析仪进行，通过电量记录分析仪的录波数据形成曲线。接着,采用matlab/simulink搭建被测同步发电机的空载仿真系统,在空载仿真系统中拟定定子开路瞬变时间常数，以前一步骤中记录的被测同步发电机励磁电压曲线作为空载仿真系统的输入，这里，将电量记录分析仪对励磁电压的录波数据转换为excel文件并导入到matlab中，本领域技术人员对此是熟知的，此处不再累述，最终，空载仿真系统输出同步发电机输出电压的仿真曲线； 最后，将空载仿真系统输出同步发电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步发电机定子开路瞬变时间常数的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：1）让被测同步发电机运行在空载工况下，调整同步发电机的输出电压小于同步发电机的额定输出电压，并使得励磁调节器运行在自动通道；2）对被测同步发电机进行电压阶跃试验，记录阶跃试验过程中被测同步发电机的输出电压曲线和励磁电压曲线；3）采用matlab/simulink搭建被测同步发电机的空载仿真系统，在空载仿真系统中拟定定子开路瞬变时间常数，以步骤2）中记录的被测同步发电机励磁电压曲线作为空载仿真系统的输入，输出同步发电机输出电压的仿真曲线；4）当所述仿真曲线的上升时间、超调量和稳态值与被测同步发电机的输出电压曲线的偏差均满足预设偏差范围时，即将步骤3）中拟定的定子开路瞬变时间常数作为被测同步发电机的定子开路瞬变时间常数，否则调整步骤3）中拟定的定子开路瞬变时间常数，直到仿真曲线的上升时间、超调量和稳态值均满足预设偏差范围，得到被测同步发电机的定子开路瞬变时间常数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴申华，何晓伟，赵龙，罗亚桥，桂国亮，郑国强，高博，谢毓广，徐斌，丁津津，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网安徽省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：