发电机的角确定制造技术

本文中公开了一种确定发电机系统(10)的负载角和/或转子角的方法，其中所述发电机系统(10)包括发电机(11)、变压器(16)和公共耦合点PCC端子(17)，所述发电机(11)具有用于输出由所述发电机(11)生成的电力的发电机端子(15)，所述方法包括：确定所述发电机(11)的励磁电流；确定来自所述发电机端子(15)的输出电压、来自所述发电机端子(15)的输出电流和来自所述发电机端子(15)的所述输出电压和所述输出电流的功率因数角和/或功率因数，并取决于所确定的励磁电流、来自所述发电机端子(15)的输出电压、来自所述发电机端子(15)的输出电流和所述功率因数角和/或所述功率因数来确定所述发电机系统(10)的所述负载角。

Generator angle determination

A method for determining the load angle and / or rotor angle of a generator system (10) is disclosed herein, wherein the generator system (10) comprises a generator (11), a transformer (16) and a PCC terminal (17) at a common coupling point, and the generator (11) has a generator terminal (15) for outputting power generated by the generator (11), and the method includes: determining the excitation current of the generator (11 Determining the output voltage from the generator terminal (15), the output current from the generator terminal (15), the power factor angle and / or the power factor of the output voltage and the output current from the generator terminal (15), and depending on the determined excitation current, the output voltage from the generator terminal (15), the output from the generator terminal (15) The current and the power factor angle and / or the power factor determine the load angle of the generator system (10).

【技术实现步骤摘要】
发电机的角确定
本公开涉及确定由原动机驱动的电力发电机中的负载角和/或转子角，所述原动机诸如用于电力网应用的往复式发动机或燃气/蒸汽/风力涡轮机或电动机等。本文中公开的技术提供了，当发电机的磁饱和突出时，在高负载状况期间精确确定负载角和/或转子角。本文中公开的技术特别适用于检测何时已经发生失步状况。
技术介绍
通常需要改进已知的负载角和/或转子角确定技术。
技术实现思路
根据第一方面，提供了一种确定发电机系统的负载角或转子角的方法，其中所述发电机系统包括发电机、变压器和公共耦合点PCC端子，所述发电机具有用于输出由所述发电机生成的电力的发电机端子，其中所述变压器布置在所述发电机端子和所述PCC端子之间，所述方法包括：确定所述发电机的励磁电流；确定来自所述发电机端子的输出电压、来自所述发电机端子的输出电流和来自所述发电机端子的所述输出电压和所述输出电流的功率因数角和/或功率因数，并取决于所确定的励磁电流、来自所述发电机端子的输出电压、来自所述发电机端子的输出电流和所述功率因数角和/或所述功率因数来确定所述发电机系统的所述负载角；和/或确定来自所述PCC端子的输出电压、来自所述PCC端子的输出电流和来自所述PCC端子的所述输出电压和所述输出电流的功率因数角和/或功率因数，并取决于所确定的励磁电流、来自所述PCC端子的输出电压、来自所述PCC端子的输出电流和所述功率因数角和/或所述功率因数来确定所述发电机系统的所述转子角。所述方法可以包括发电机系统，所述发电机系统还包括机械驱动系统，所述机械驱动系统布置成驱动发电机，使得发电机生成电力。所述方法可以包括确定来自发电机端子和/或PCC端子的输出电压和输出电流，其包括测量输出电压和输出电流的特性。所述方法可以包括通过测量发电机的励磁电流来确定发电机的励磁电流。所述方法还可以包括对所确定的输出电压、输出电流和励磁电流中的一个或多个滤波，以去除噪声分量。所述方法可以包括通过以下步骤确定发电机系统的负载角和/或转子角：取决于发电机的励磁电流和开路特征确定发电机的开路电压；并且取决于发电机的所确定的开路电压确定发电机系统的负载角和/或转子角。所述方法可以包括发电机的开路特征是预定数据，所述预定数据是已经计算、模拟、估计和测量中的一个或多个。所述方法可以包括发电机是隐极转子；以及所述负载角被确定为：其中：δ是所述转子角；Vt是来自所述发电机端子的所述输出电压的rms值；It是来自所述发电机端子的所述输出电流的rms值；E是所确定的开路电压的rms值；θ是所述功率因数角；以及R是所述发电机的内部电阻。所述方法可以包括发电机是隐极转子；以及所述转子角被确定为：其中：δ是所述转子角；Vp是来自所述PCC端子的所述输出电压的rms值；Ip是来自所述PCC端子的所述输出电流的rms值；E是所确定的开路电压的rms值；θ是所述功率因数角；以及R是所述发电机的内部电阻。所述方法可以包括发电机是凸极电机；以及所述负载角被确定为：其中：δ是所述转子角；Vt是来自所述端子的所述输出电压的rms值；It是来自所述端子的所述输出电流的rms值；E是所确定的开路电压的rms值；θ是所述功率因数角；R是所述发电机的内部电阻；Xd是标称直轴同步电抗；以及Xq是标称交轴同步电抗。所述方法可以包括发电机是凸极电机；以及所述转子角被确定为：其中：δ是所述转子角；Vp是来自所述PCC端子的所述输出电压的rms值；Ip是来自所述PCC端子的所述输出电流的rms值；E是所确定的开路电压的rms值；θ是所述功率因数角；R是所述发电机(11)的内部电阻；Xd是标称直轴同步电抗；以及Xq是标称交轴同步电抗。所述方法可以包括来自发电机系统的电力输出小于30MW。根据第二方面，提供了一种确定是否已经发生失步状况的方法，所述方法包括：根据第一方面的方法确定发电机系统的负载角和/或转子角；并取决于所确定的负载角和/或转子角确定是否已经发生失步状况。根据第三方面，提供了一种发电机系统，其包括：发电机，变压器和公共耦合点PCC端子，所述发电机具有用于输出由发电机生成的电力的发电机端子，其中变压器布置在发电机端子和PCC端子之间；以及一个或多个计算设备，其配置成根据第一方面的方法确定发电机系统的负载角和/或转子角，和/或根据第二方面的方法确定失步状况。根据第四方面，提供了一种计算机程序，其当由计算设备执行时，使得计算设备根据第一方面中任一方面的方法确定发电机系统的负载角和/或转子角，和/或根据第二方面的方法确定失步状况。根据第五方面，提供了一种计算设备，其配置成通过执行第四方面的计算程序来确定发电机系统的转子角和/或失步状况。本领域技术人员将理解，除非在相互排斥的情况下，否则关于任何一个上述方面描述的特征或参数可以应用于任何其他方面。此外，除非在相互排斥的情况下，否则本文中描述的任何特征或参数可以应用于任何方面和/或与本文中描述的任何其他特征或参数组合。附图说明现在将参考附图仅通过示例的方式描述实施例，其中：图1示出了根据实施例的发电机系统的部件；图2示出了根据实施例的计算设备的部件；图3示出了根据实施例能够如何由励磁电流确定开路电压；图4展示了根据实施例的转子角确定的优点；和图5是根据实施例的过程的流程图。具体实施方式本公开提供了一种确定用于电力网的电力发电机中的负载角和/或转子角的改进方法。为了清楚地呈现本公开的上下文，下面提供
技术介绍
的细节。电力系统暴露于各种异常操作状况，诸如故障、发电机损耗、线路跳闸和其他可能导致功率振荡和随之而来的系统不稳定的干扰。在这些状况下，适当的继电器设置对于确保适当的保护是必要的(即，失去同步的发电机的断开以及与高压、HV、线路相关联的距离继电器的不期望的操作的阻断)。在正常操作条件状况，来自发电机的电力输出产生电扭矩，该电扭矩平衡施加到发电机转子轴的机械扭矩。在电力和机械扭矩平衡的情况下，转子以恒定速度运行。当发生故障并且传递的功率量减少时，抵消机械扭矩的电扭矩减小。如果在故障期间机械功率没有降低，则发电机转子将由于不平衡的扭矩状况而加速。在不稳定的功率状况期间，至少两个向电力网提供功率的发电机以彼此不同的速度旋转并失去同步。这被称为失步状况(也称为失去同步状况或失步状况)。失步状况会在发电机绕组中引起高电流和机械力，并引起高水平的瞬时轴扭矩。扭矩可以足够大以打破发电机的轴。磁极滑动事件还可能导致异常高的定子芯端部铁通量，这可能导致定子芯端部的过热和短路。单元变压器还将承受非常高的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定发电机系统(10)的负载角和/或转子角的方法，其中所述发电机系统(10)包括发电机(11)、变压器(16)和公共耦合点PCC端子(17)，所述发电机(11)具有用于输出由所述发电机(11)生成的电力的发电机端子(15)，其中所述变压器(16)布置在所述发电机端子(15)和所述PCC端子(17)之间，所述方法包括：/n确定所述发电机(11)的励磁电流；/n确定来自所述发电机端子(15)的输出电压、来自所述发电机端子(15)的输出电流和来自所述发电机端子(15)的所述输出电压和所述输出电流的功率因数角和/或功率因数，并取决于所确定的励磁电流、来自所述发电机端子(15)的输出电压、来自所述发电机端子(15)的输出电流和所述功率因数角和/或所述功率因数来确定所述发电机系统(10)的所述负载角；和/或/n确定来自所述PCC端子(17)的输出电压、来自所述PCC端子(17)的输出电流和来自所述PCC端子(17)的所述输出电压和所述输出电流的功率因数角和/或功率因数，并取决于所确定的励磁电流、来自所述PCC端子(17)的输出电压、来自所述PCC端子(17)的输出电流和所述功率因数角和/或所述功率因数来确定所述发电机系统(10)的所述转子角。/n...

【技术特征摘要】
20180530 GB 1808798.11.一种确定发电机系统(10)的负载角和/或转子角的方法，其中所述发电机系统(10)包括发电机(11)、变压器(16)和公共耦合点PCC端子(17)，所述发电机(11)具有用于输出由所述发电机(11)生成的电力的发电机端子(15)，其中所述变压器(16)布置在所述发电机端子(15)和所述PCC端子(17)之间，所述方法包括：
确定所述发电机(11)的励磁电流；
确定来自所述发电机端子(15)的输出电压、来自所述发电机端子(15)的输出电流和来自所述发电机端子(15)的所述输出电压和所述输出电流的功率因数角和/或功率因数，并取决于所确定的励磁电流、来自所述发电机端子(15)的输出电压、来自所述发电机端子(15)的输出电流和所述功率因数角和/或所述功率因数来确定所述发电机系统(10)的所述负载角；和/或
确定来自所述PCC端子(17)的输出电压、来自所述PCC端子(17)的输出电流和来自所述PCC端子(17)的所述输出电压和所述输出电流的功率因数角和/或功率因数，并取决于所确定的励磁电流、来自所述PCC端子(17)的输出电压、来自所述PCC端子(17)的输出电流和所述功率因数角和/或所述功率因数来确定所述发电机系统(10)的所述转子角。


2.如权利要求1所述的方法，其中所述发电机系统(10)还包括机械驱动系统(12)，所述机械驱动系统(12)布置成驱动所述发电机(11)，使得所述发电机(11)生成电力。


3.如权利要求1所述的方法，其中确定来自所述发电机端子(15)和/或所述PCC端子(17)的所述输出电压和所述输出电流包括测量所述输出电压和所述输出电流的特性。


4.如权利要求1所述的方法，其中确定所述发电机(11)的所述励磁电流包括测量所述发电机(11)的所述励磁电流。


5.如权利要求1所述的方法，还包括对所确定的输出电压、输出电流和励磁电流中的一个或多个滤波，以去除噪声分量。


6.如权利要求1所述的方法，其中确定所述发电机系统(10)的所述负载角和/或所述转子角包括：
取决于所述发电机(11)的所述励磁电流和开路特征确定所述发电机(11)的开路电压；和
取决于所述发电机(11)的所确定的开路电压确定所述发电机系统(10)的所述负载角和/或所述转子角。


7.如权利要求6所述的方法，其中所述发电机(11)的所述开路特征是预定数据，所述预定数据是已经计算、模拟、估计和测量中的一个或多个。


8.如权利要求6所述的方法，其中，所述发电机(11)是隐极转子；以及
所述负载角被确定为：



其中：
δ是所述转子角；
Vt是来自所述发电机端子(15)的所述输出电压的rms值；
It是来自所述发电机端子(15)的所述输出电流的rms值；
E是所确定的开路电压的rms值；
θ是所述功率因数角；以及
R是所述发电机(11)的内部电阻。


9.如权利要求6所述的方法，其中，所述发电机(11)是隐极转子；以及

【专利技术属性】
技术研发人员：J德姆哈特，S达斯古普塔，M克赖斯尔，AK古普塔，VSKM巴利耶帕利，
申请(专利权)人：劳斯莱斯有限公司，MTU腓特烈港有限责任公司，MTU场地能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB