同步电机并网后功角曲线的获取方法技术

本发明专利技术公开了一种同步电机并网后功角曲线的获取方法，本发明专利技术以每一采样时刻与前一采样时刻的同步电机励磁电流是否一致、每一采样时刻是否电机稳态点、每一采样时刻与前一采样时刻直流机电枢电压是否一致以及每一采样时刻是操作结束点还是电机稳定点为条件标记工作点的工作类型，当工作点为第一工作类型时，根据当前采样时刻基础数据绘制出工作点所在的P-δ、Q-δ曲线，当前工作点为第二工作类型或者第三工作类型时，从前一采样时刻所在的P-δ、Q-δ曲线上找到当前采样时刻的工作点，然后将当前采样时刻和前一采样时刻的工作点相连接，构成调整曲线。通过本发明专利技术能够快速的获取同步电机并网后功角曲线，提示操作人员的参数调制方向。

【技术实现步骤摘要】
同步电机并网后功角曲线的获取方法
本专利技术属于电机状态监测
，具体设计涉及一种同步电机并网后功角曲线的获取方法。
技术介绍
随着电力工业的迅速发展，系统的容量不断增加，其安全稳定运行越来越重要，经验表明，系统运行的安全与否与其运行状态密切相关，因此，实施全面掌握电力系统各部分的运行状态对保证系统的安全、稳定、紧急运行具有重要意义，电机作为电力系统的重要设备，其稳定云中则成为重中之重。同步电机并网是指将电机同步并入到电网，以向电网输出电能。隐极同步电机的并网调节，需要监测与其相关的四回路参数，这些参数相互间存在动态的影响。用于实验监测的仪表主要是电压、电流和功率表，只能动态地显示当前值，不够直观，无法显示在实验过程中整个工作曲线的变化情况。部分参数的计算只能计算出绝对值，而不是真实值，无法观察到不同工作状态的跃迁情况。这对相关人员在同步机并网后调制特定的参数带来很大的困难，只能够凭借经验进行相应调制，并且在调制过程中会频繁出现并网失败、电机越限退出、电机进相运行等问题。现有的电机状态监测，主要实时显示电压电流，并计算有功功率和无功功率，不具有较高级的分析显示功能，给现场监测带来一定的困难。实验一般是由于实验数据调制需要人为调制出来的，会较长时间运行在特定状态下，要求较高的可观测性和显示工况变化的方向性。已有的监测分析系统需要采集大量的参数，主要考虑故障情况中暂态分量的影响，较少考虑到非额定工作状态的数据变化和观察，与实验室的应用要求存在一定的差距。发电机的功角不仅是反映发电机内部能量转换的一个重要参数，也是发电机稳定的一个重要标志量，功角的改变与有功功率、无功功率的变化相关联，通过监视功角的变化，为发电机的异常、故障以及失稳情况的分析，提供了非常重要的参考依据，因此发电机的功角是电力系统中一个十分重要的监测量。由于没有可观测的功角动态曲线，同步机并网后调节，基本上依赖相关技术人员经验进行。因此，采用一种快速的方法，对于采集到的电机多路参数，进行合理计算储存，分析显示整个工作点在工作曲线上的跃迁，并提示操作人员的调制方向，是非常有意义的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种快速的同步电机并网后功角曲线的获取方法，通过该功角曲线实时反应出参数调整后至系统静止稳定期间功角和功率的变化轨迹，通过该功角曲线获取到电机工作点在工作曲线上的跃迁，以提示操作人员的参数调制方向。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：同步电机并网后功角曲线的获取方法，步骤如下：S1、根据设定的采样频率和采样时间采集直流机励磁电压、直流机电枢电压、同步电机机端电压、同步电机定子电流和同步电机励磁电流参数，并且将每一采样时刻采集的上述每组参数记为基础数据进行存储；S2、比较当前采样时刻采集的基础数据与前一采样时刻采集的基础数据是否全部一致；若是，则表示电机未动作或者电机处于稳定状态，回到步骤S1；若否，则进入步骤S3；S3、根据步骤S1中采集到的基础数据中的同步电机机端电压和同步电机定子电流计算同步电机有功功率、无功功率和功角；S4、比较当前采样时刻采集的基础数据中同步电机励磁电流与前一采样时刻内采集的基础数据中同步电机励磁电流是否一致；若是，则回到步骤S1；若否，则进入步骤S5；S5、判断当前采样时刻是否是电机稳态点；若是，则根据当前采样时刻基础数据获取的有功功率、无功功率和功角得出当前采样时刻的工作点，将该工作点用第一工作类型标记，并且根据当前采样时刻基础数据绘制出第一工作类型标记工作点所在的关于有功功率和功角之间以及无功功率和功角之间的曲线；然后执行步骤S8；若否，则进入步骤S6；S6、比较当前采样时刻采集的基础数据中直流机电枢电压与前一采样时刻采集的基础数据中直流机电枢电压是否一致；若是，则继续步骤S1；若否，则进入步骤S7；S7、判断当前采样时刻是电机操作结束点还是电机稳定点；若是电机稳定点，根据当前采样时刻的基础数据从前一采样时刻所在的有功功率和功角之间以及无功功率和功角之间的曲线上找到当前采样时刻的工作点，将该工作点用第二工作类型标记；然后进入步骤S8；若是电机操作结束点，根据当前采样时刻的基础数据从前一采样时刻所在的有功功率和功角之间以及无功功率和功角之间的曲线上找到当前采样时刻的工作点，将该工作点用第三工作类型标记；然后进入步骤S8；S8、将前一采样时刻的基础数据所构成的工作点与当前采样时刻的基础数据所构成的工作点进行连接，形成调整曲线；S9、判断当前采样时刻是否到采样时间；若是，则采样结束；若否，则回到步骤S1继续采样。优选的，所述步骤S3中同步电机有功功率为：同步电机无功功率为：功角为：其中U为同步电机机端电压，I为同步电机定子电流，为同步电机机端电压和同步电机定子电流间的夹角，Xs为同步电机与电网间的阻抗。优选的，所述步骤S5中判断当前采样时刻是否是电机稳态点的具体过程如下：根据当前采样时刻采集的基础数据和前一采样时刻采集的基础数据获取有功功率变化量△P和功角变化量△δ比值，当△P/△δ>0以及当前采样时刻功角δ<90°时表示当前采样时刻属于电机稳态点，△P/△δ≤0表示当前采样时刻属于电机非稳态点。优选的，所述步骤S7中判断当前采样时刻是否是电机稳定点的具体过程如下：根据当前采样时刻采集的基础数据和前一采样时刻采集的基础数据获取有功功率变化量△P和功角变化量△δ比值，当△P/△δ≤1且当前采样时刻功角δ<90°时表示当前采样时刻属于电机稳定点，当△P/△δ≤1且当前采样时刻功角δ>90°表示当前采样时刻属于电机非稳定点。优选的，所述步骤S7中通过以下方式判断是否为电机操作结束点：以当前采样时刻直流机电枢电压、同步电机机端电压、直流机电枢电压作为对象共同判断，当任一电压的持续变化时间超过时间tx之后，在当前采样时刻停止变化，则将当前采样时刻采集到的基础数据判定为操作结束点。更进一步的，所述时间tx为1分钟。优选的，当步骤S4中当前采样时刻采集的基础数据中同步电机励磁电流与前一采样时刻内采集的基础数据中同步电机励磁电流不一致且步骤S5中是电机稳态点的情况下，根据当前采样时刻的基础数据分别通过以下公式绘制出第一工作类型标记工作点所在的有功功率和功角之间以及无功功率和功角之间的曲线：P＝Pmaxsinδ；其中：其中P为同步电机有功功率，Q为同步电机无功功率，δ为功角，U为同步电机的机端电压，Xs为同步电机与电网间的阻抗，Eq为同步电机电动势。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：(1)本专利技术以每一采样时刻与前一采样时刻的同步电机励磁电流是否一致、每一采样时刻是否电机稳态点、每一采样时刻与前一采样时刻直流机电枢电压是否一致以及每一采样时刻是操作结束点还是电机稳定点为条件标记每一采样时刻工作点的工作类型，包括第一工作类型标记、第二工作类型标记和第三工作类型标记；当工作点为第一工作类型标记时，根据当前采样时刻基础数据绘制出工作点所在的关于有功功率和功角之间以及无功功率和功角之间的曲线，当前工作点为第二工作类型标记或者第三工作类型标记时，根据当前采样时刻的基础数据从前一采样时刻所在的有功功率和功角之间以及无功功率和功角之间的曲线上找到当前采样时刻的工作点，然后将当前本文档来自技高网...

【技术保护点】
同步电机并网后功角曲线的获取方法，其特征在于，步骤如下：S1、根据设定的采样频率和采样时间采集直流机励磁电压、直流机电枢电压、同步电机机端电压、同步电机定子电流和同步电机励磁电流参数，并且将每一采样时刻采集的上述每组参数记为基础数据进行存储；S2、比较当前采样时刻采集的基础数据与前一采样时刻采集的基础数据是否全部一致；若是，则表示电机未动作或者电机处于稳定状态，回到步骤S1；若否，则进入步骤S3；S3、根据步骤S1中采集到的基础数据中的同步电机机端电压和同步电机定子电流计算同步电机有功功率、无功功率和功角；S4、比较当前采样时刻采集的基础数据中同步电机励磁电流与前一采样时刻内采集的基础数据中同步电机励磁电流是否一致；若是，则回到步骤S1；若否，则进入步骤S5；S5、判断当前采样时刻是否是电机稳态点；若是，则根据当前采样时刻基础数据获取的有功功率、无功功率和功角得出当前采样时刻的工作点，将该工作点用第一工作类型标记，并且根据当前采样时刻基础数据绘制出第一工作类型标记工作点所在的关于有功功率和功角之间以及无功功率和功角之间的曲线；然后执行步骤S8；若否，则进入步骤S6；S6、比较当前采样时刻采集的基础数据中直流机电枢电压与前一采样时刻采集的基础数据中直流机电枢电压是否一致；若是，则继续步骤S1；若否，则进入步骤S7；S7、判断当前采样时刻是电机操作结束点还是电机稳定点；若是电机稳定点，根据当前采样时刻的基础数据从前一采样时刻所在的有功功率和功角之间以及无功功率和功角之间的曲线上找到当前采样时刻的工作点，将该工作点用第二工作类型标记；然后进入步骤S8；若是电机操作结束点，根据当前采样时刻的基础数据从前一采样时刻所在的有功功率和功角之间以及无功功率和功角之间的曲线上找到当前采样时刻的工作点，将该工作点用第三工作类型标记；然后进入步骤S8；S8、将前一采样时刻的基础数据所构成的工作点与当前采样时刻的基础数据所构成的工作点进行连接，形成调整曲线；S9、判断当前采样时刻是否到采样时间；若是，则采样结束；若否，则回到步骤S1继续采样。...

【技术特征摘要】
1.同步电机并网后功角曲线的获取方法，其特征在于，步骤如下：S1、根据设定的采样频率和采样时间采集直流机励磁电压、直流机电枢电压、同步电机机端电压、同步电机定子电流和同步电机励磁电流参数，并且将每一采样时刻采集的上述每组参数记为基础数据进行存储；S2、比较当前采样时刻采集的基础数据与前一采样时刻采集的基础数据是否全部一致；若是，则表示电机未动作或者电机处于稳定状态，回到步骤S1；若否，则进入步骤S3；S3、根据步骤S1中采集到的基础数据中的同步电机机端电压和同步电机定子电流计算同步电机有功功率、无功功率和功角；S4、比较当前采样时刻采集的基础数据中同步电机励磁电流与前一采样时刻内采集的基础数据中同步电机励磁电流是否一致；若是，则回到步骤S1；若否，则进入步骤S5；S5、判断当前采样时刻是否是电机稳态点；若是，则根据当前采样时刻基础数据获取的有功功率、无功功率和功角得出当前采样时刻的工作点，将该工作点用第一工作类型标记，并且根据当前采样时刻基础数据绘制出第一工作类型标记工作点所在的关于有功功率和功角之间以及无功功率和功角之间的曲线；然后执行步骤S8；若否，则进入步骤S6；S6、比较当前采样时刻采集的基础数据中直流机电枢电压与前一采样时刻采集的基础数据中直流机电枢电压是否一致；若是，则继续步骤S1；若否，则进入步骤S7；S7、判断当前采样时刻是电机操作结束点还是电机稳定点；若是电机稳定点，根据当前采样时刻的基础数据从前一采样时刻所在的有功功率和功角之间以及无功功率和功角之间的曲线上找到当前采样时刻的工作点，将该工作点用第二工作类型标记；然后进入步骤S8；若是电机操作结束点，根据当前采样时刻的基础数据从前一采样时刻所在的有功功率和功角之间以及无功功率和功角之间的曲线上找到当前采样时刻的工作点，将该工作点用第三工作类型标记；然后进入步骤S8；S8、将前一采样时刻的基础数据所构成的工作点与当前采样时刻的基础数据所构成的工作点进行连接，形成调整曲线；S9、判断当前采样时刻是否到采样时间；若是，则采样结束；若否，则回到步骤S1继续采样。2.根据权利要求1所述的同步电机并网后功角曲线的获取方法，其特征在于，所述步骤S3中同步电机有功功率为：同步电机无功功率为：功角...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁梅，王智东，黄岳彬，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44