孤立电网发电机三相有功不对称负荷平衡控制系统及控制方法技术方案

一种孤立电网发电机三相有功不对称负荷平衡控制系统及控制方法。利用相量测量单元对发电机机端三相有功负荷的不对称情况以及大容量且容易不对称运行的负荷进行快速实时监视。当不对称程度超过阈值时，利用单相可控可调的平衡电阻对负荷偏小的1相或2相进行补偿，并且同时启动调度中心的用户负荷不对称告警系统通知用户对不对称负荷在被补偿相进行负荷的增加，在不对称用户负荷恢复对称的过程中，逐步退出补偿的平衡电阻，以备应对下次不对称负荷的出现。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于发电机安全运行领域，特别涉及一种对发电机三相不对称有功负荷的 平衡控制方法。
技术介绍
在孤立运行的企业电网中，有些种类的负荷三相有功出力经常会出现严重的不平 衡，例如镍铁生产企业中的矿热炉，由于电极插入矿石中的深浅不一，以及矿石材质或冶炼 程度的不同，经常导致三个电极的有功功率差异很大。而且由于这类负荷的功率在孤立电 网负荷中占比很大，其他三相平衡功率的负荷与其叠加后，在发电机机端表现出的有功功 率和电流仍然具有很大的不平衡度。发电机在不平衡负荷功率情况下运转会导致严重的震 动和发热，损坏转轴，因此在三相负荷电流不平衡严重的情况下，不平衡保护会动作，引起 切机事件，导致不能正常供电。发电机三相不平衡问题，在互联大电网中，由于负荷数目和 种类多样，不平衡负荷经过叠加以及被平衡负荷的稀释作用，其在发电机端产生的不平衡 很小，因此可以不被考虑。然而在孤立的企业电网中，尤其是有大量矿热炉负荷的孤立企业 电网中，不平衡负荷对发电机正常运行的影响必需加以考虑。 本申请利用相量测量单元对发电机机端三相有功负荷的不对称情况进行快速实 时监视，当不对称程度超过阈值时，利用电阻负荷对负荷偏小的1相或2相进行补偿，并且同 时通知负荷控制主站对不对称最严重的几个负荷在被补偿相进行负荷的增加，在不对称负 荷恢复对称的过程中，逐步退出补偿的电阻，以备应对下次不对称负荷的出现。本申请控制 系统的投入可以保障小容量孤立电网中在出现大功率的不对称运行负荷时，仍然能够维持 发电机设备的正常运行。
技术实现思路
为了克服在孤立的企业电网中，尤其是有大量矿热炉负荷的孤立企业电网中，不 平衡负荷对发电机正常运行的影响，本申请公开了一种孤立电网发电机三相有功不对称负 荷平衡控制系统及控制方法，用于保障小容量孤立电网，在出现大功率的不对称运行负荷 时，仍然能够维持发电机设备的正常运行的系统和方法。 本申请具体采用以下技术方案： -种孤立电网发电机三相有功不对称负荷平衡控制系统，包括第一相量测量单 元、第二相量测量单元和第三相量测量单元、一组或多组平衡电阻、平衡电阻的就地控制系 统、调度控制中心主站;其特征在于： 所述第一相量测量单兀PMU1设置在发电机出口侧，监测各发电机出口有功功率数 据，并将监测数据上传至调度控制中心主站； 所述第二相量测量单元PMU2设置在不对称用户负荷所在变电站，监测各主要不对 称负荷的有功功率数据，并将监测数据上送至调度控制中心主站； 所述第三相量测量单元PMU3设置在平衡电阻所在的变电站，监测各单相可控可调 的平衡电阻支路的有功功率，并将监测数据上传至调度控制中心主站； 在发电机机端母线每一相均经过单相降压变压器接入一组或多组可调平衡电阻； 所述调度控制中心主站根据第一相量测量单元上传的有功功率数据，计算发电机 机端三相有功负荷不对称度； 当发电机机端三相有功负荷不对称度超过预设阈值时，平衡电阻就地控制系统根 据调度控制中心的指令向用户负荷偏小的1相或2相投入平衡电阻；随后，不对称用户负荷 所在变电站根据调度控制中心的用户负荷不对称告警系统的建议指令在被补偿相增加负 荷，同时逐步退出补偿的平衡电阻。 本专利技术进一步优选包括以下方案： 其中，所述的平衡电阻优选单相可控可调的三相水冷电阻。 发电机机端母线处经过单相降压变压器接入三相分别可调的水冷电阻。 本申请还公开了一种孤立电网发电机三相有功不对称负荷平衡控制方法，其方案 如下： 一种孤立电网发电机三相有功不对称负荷平衡控制方法，其特征在于： 利用相量测量单元对发电机机端三相有功负荷的不对称情况以及大容量且容易 不对称运行的负荷进行实时监视；当发电机机端三相有功负荷不对称程度超过阈值时，利 用分相可控可调的平衡电阻对负荷偏小的1相或2相进行补偿，并且同时通知位于调度中心 的用户负荷控制系统对不对称用户负荷在被补偿相（即负荷偏小的1相或2相)进行负荷的 增加，在不对称负荷恢复对称的过程中，逐步将发电机机端用于补偿的平衡电阻退出。 -种孤立电网发电机三相有功不对称负荷平衡控制方法，其特征在于，所述控制 方法包括以下步骤： 步骤1:根据发电机端月出现概率大于一概率预设值时的单相最大不平衡量Pmax配 置单相可控可调的平衡电阻，总容量定为3p max，并通过升压变压器安装到发电机出口母线； 通常pmax取为90%，所述平衡电阻可选为单相可控可调的水冷电阻。步骤2:利用具有时间同步特性的相量测量装置PMU对孤立运行电网中发电机机端 有功功率、易出现不对称运行的大负荷的有功功率以及平衡电阻的有功功率，进行在线分 相实时测量，并将在线实时测量数据上送调度控制中心主站； 步骤3:调度控制中心主站接收到发电机端的有功功率数据后，实时检查三相有功 的不对称程度以及持续时间，并确定需要补偿平衡电阻的相以及对应的补偿容量即有功调 节量； 步骤4:调度控制中心主站将上述负荷偏小的1相或2相对应的平衡电阻调节量下 发给平衡电阻就地控制系统，所述就地控制系统选择对应相对应补偿容量的平衡电阻投入 运行即通过升压变压器接入到发电机出口母线的对应补偿相； 步骤5:若当前可用的平衡电阻容量小于调度控制中心主站所下发的平衡电阻调 节量，则在需要补偿相投入全部平衡电阻后，剩余的有功不平衡补偿量由调度控制中心向 用户负荷控制系统发出负荷调节建议，即通过直接降低或开断用户负载最大相有功功率来 实现发电机侧的三相有功平衡，； 步骤6:调度控制中心的用户负荷不对称告警系统根据前述负荷偏小的1相或2相 对应的平衡电阻调节量向相应相的用户负荷发出升负荷的建议指令；步骤7:根据PMU数据实时监视不对称相升负荷的变化量，逐步退出在发电机端进 行补偿的平衡电阻；步骤8:当发电机端投入补偿的平衡电阻投运时间超过预设的最大持续投运时间 时，若此时用户负荷仍然没有恢复对称，则在退出超时运行的平衡电阻的同时，切除超过相 应不平衡数值的不平衡用户负荷来实现发电机的负载均衡在规定范围内； 返回步骤3。本申请的技术方案可以保障小容量孤立电网中，在出现大功率的不对称运行负荷 时，仍然能够维持发电机设备机端有功功率有安全的不平衡度，维持发电机正常的并网运 行以及孤立电网的持续安全运行。通过平衡电阻的快速投入，使机端功率快速恢复平衡，然 后通过对用户负荷的慢速控制，逐步恢复用户负荷本身的对称运行，同时退出在发电机端 补偿的平衡电阻，从而使得这种三相不对称平衡机制可以持续运行。【附图说明】图1为本专利技术孤立电网发电机三相有功不对称负荷平衡控制系统结构框图； 图2为本专利技术孤立电网发电机三相有功不对称负荷平衡控制方法流程图。【具体实施方式】下面结合说明书附图和具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步详当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种孤立电网发电机三相有功不对称负荷平衡控制系统，包括第一相量测量单元、第二相量测量单元和第三相量测量单元、一组或多组平衡电阻、平衡电阻的就地控制系统、调度控制中心主站；其特征在于：所述第一相量测量单元PMU1设置在发电机出口侧，监测各发电机出口有功功率数据，并将监测数据上传至调度控制中心主站；所述第二相量测量单元PMU2设置在不对称用户负荷所在变电站，监测各主要不对称负荷的有功功率数据，并将监测数据上送至调度控制中心主站；所述第三相量测量单元PMU3设置在平衡电阻所在的变电站，监测各单相可控可调的平衡电阻支路的有功功率，并将监测数据上传至调度控制中心主站；在发电机机端母线每一相均经过单相降压变压器接入一组或多组可调平衡电阻；所述调度控制中心主站根据第一相量测量单元上传的有功功率数据，计算发电机机端三相有功负荷不对称度；当发电机机端三相有功负荷不对称度超过预设阈值时，平衡电阻就地控制系统根据调度控制中心的指令向用户负荷偏小的1相或2相投入平衡电阻；随后，不对称用户负荷所在变电站根据调度控制中心的用户负辅助荷控制系统的指令在被补偿相增加负荷，同时逐步退出补偿的平衡电阻。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：段刚，杨东，刘刚，
申请(专利权)人：北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11