基于双轴励磁调相机进行电力系统暂态控制的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于双轴励磁调相机进行电力系统暂态控制的方法及系统，属于大功率双轴励磁调相机的运行与控制技术领域。本发明专利技术方法，包括：针对双轴励磁调相机的转子结构，在转子结构的大齿部分开槽，加入q轴励磁绕组，使双轴励磁调相机的励磁绕组变为非对称的形式；运行非对称形式的双轴励磁调相机，确定电力系统的运行参数值；根据运行参数值，确定非对称形式的双轴励磁调相机的机端电压；对机端电压与预设参考电压进行对比，根据对比结果对非对称形式的双轴励磁调相机的运行参数值进行调节，完成对电力系统暂态的控制。本发明专利技术提高了电机在故障条件下的运行能力，保障了供电的可靠性。靠性。靠性。

【技术实现步骤摘要】
基于双轴励磁调相机进行电力系统暂态控制的方法及系统


[0001]本专利技术涉及大功率双轴励磁调相机的运行与控制
，并且更具体地，涉及一种基于双轴励磁调相机进行电力系统暂态控制的方法及系统。

技术介绍

[0002]为应对大规模新能源集中外送、分布式新能源广泛布置及交直流混联输电系统快速发展现状，在新能源近区及电网受端大量配置了大容量调相机。新能源厂站或汇聚区所用的大容量调相机除了要求具有良好的暂态、次暂态特性外，还应当具有更强的进相运行能力以确保其能有效抑制厂站近区的过电压。传统调相机或发电机进相能力受最小励磁电流为零的限制，其最大短时进相能力完全取决于本体的电抗参数，远远小于迟相过载能力，对抑制过电压水平非常不利。如果通过进一步优化调相机参数的方法提升其进相能力，则必将引起造价的大幅上升且效果有限。
[0003]双轴励磁调相机是在传统调相机的基础上设计的，其除了有较好的暂态、次暂态特性以外，还具有更强的进相运行能力以确保其能有效的抑制系统过电压。通过采用特定的励磁控制策略，能提高暂态过渡过程中的稳定性并能大量吸收电网的无功功率，从而改善系统的暂态稳定性。双轴励磁调相机转子上有两套相互垂直的励磁绕组，对两套绕组分别独立进行励磁调节，其合成励磁的方向可在d-q平面上移动，因而可通过调节励磁电压U
fd
和U
fq
来改变其合成电势和系统电压间的功角，从而控制调相机输出的电磁功率。通过对双轴励磁调相机反向强制励磁可以获得与迟相过载能力相当的短时进相能力，它可以在短时间内从电网中吸收大量的无功功率。
[0004]相比之下，传统同步调相机的暂态稳定性比双轴励磁调相机差的多。传统调相机的励磁绕组置于转子的d轴上，这一特征决定了其功率调节以及运行稳定性均与电机纵轴磁电势和电网电压之间的夹角有关，即与电机功率角有关，限制了运行稳定性的范围。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提出了一种基于双轴励磁调相机进行电力系统暂态控制的方法，包括：
[0006]针对双轴励磁调相机的转子结构，在转子结构的大齿部分开槽，加入q轴励磁绕组，使双轴励磁调相机的励磁绕组变为非对称的形式；
[0007]运行非对称形式的双轴励磁调相机，确定电力系统的运行参数值；
[0008]根据运行参数值，确定非对称形式的双轴励磁调相机的机端电压；
[0009]对机端电压与预设参考电压进行对比，根据对比结果对非对称形式的双轴励磁调相机的运行参数值进行调节，完成对电力系统暂态的控制。
[0010]可选的，运行参数值包括：
[0011]d轴励磁电流、q轴励磁电流、励磁磁动势与d轴的夹角、调相机功角，转子位置角和电动势。
[0012]可选的，对比结果，包括：
[0013]机端电压小于预设参考电压；
[0014]机端电压大于或等于预设参考电压且机端电压小于或等于1.15倍的预设参考电压；
[0015]机端电压大于1.15倍的预设参考电压且调相机功角大于或等于175
°
；
[0016]机端电压大于1.15倍的预设参考电压且调相机功角小于175
°
。
[0017]可选的，对比结果为机端电压小于预设参考电压时，增加d轴励磁电流。
[0018]可选的，对比结果为机端电压大于或等于预设参考电压且机端电压小于或等于1.15倍的预设参考电压时，固定q轴励磁电流，调节d轴励磁电流的大小及方向，正常励磁。
[0019]可选的，对比结果为机端电压大于1.15倍的预设参考电压且调相机功角大于或等于175
°
时，调节q轴励磁电流方向和大小，并对q轴励磁电流施加强励。
[0020]可选的，对比结果为机端电压大于1.15倍的预设参考电压且调相机功角小于175
°
时，同时调节q轴励磁电流和d轴励磁电流的大小，正常励磁。
[0021]可选的，运行非对称形式的双轴励磁调相机后，系统暂态运行时，调节d轴励磁电流和q轴励磁电流的大小和方向，使双轴励磁调相机在过渡过程中保持预设范围的暂态电磁力矩。
[0022]可选的，运行非对称形式的双轴励磁调相机后，系统发生小扰动时，增大励磁磁动势与d轴的夹角。
[0023]可选的，运行非对称形式的双轴励磁调相机后，系统发生大扰动时，对q轴励磁电流加以强励磁，使调相机功角角稳定到正常范围，且电机的电磁转矩增加。
[0024]本专利技术还提出了一种基于双轴励磁调相机进行电力系统暂态控制的系统，包括：
[0025]针对双轴励磁调相机的转子结构，在转子结构的大齿部分开槽，加入q轴励磁绕组，使双轴励磁调相机的励磁绕组变为非对称的形式；
[0026]参数采集模块，获取电力系统的运行参数值；
[0027]所述非对称形式的双轴励磁调相机，为针对双轴励磁调相机的转子结构，在转子结构的大齿部分开槽，加入q轴励磁绕组的双轴励磁调相机。
[0028]对比模块，根据运行参数值，确定非对称形式的双轴励磁调相机的机端电压及功角所处区间；
[0029]调节模块，对机端电压与预设参考电压进行对比，同时考虑调相机功角，根据对比结果对非对称形式的双轴励磁调相机的运行参数值进行调节，控制运行非对称形式的双轴励磁调相机，完成对电力系统暂态的控制。
[0030]可选的，运行参数值包括：
[0031]d轴励磁电流、q轴励磁电流、励磁磁动势与d轴的夹角、调相机功角，转子位置角和电动势。
[0032]可选的，对比结果，包括：
[0033]机端电压小于预设参考电压；
[0034]机端电压大于或等于预设参考电压且机端电压小于或等于1.15倍的预设参考电压；
[0035]机端电压大于1.15倍的预设参考电压且调相机功角大于或等于175
°
；
[0036]机端电压大于1.15倍的预设参考电压且调相机功角小于175
°
。
[0037]可选的，对比结果为机端电压小于预设参考电压时，增加d轴励磁电流。
[0038]可选的，对比结果为机端电压大于或等于预设参考电压且机端电压小于或等于1.15倍的预设参考电压时，固定q轴励磁电流，调节d轴励磁电流的大小及方向，正常励磁。
[0039]可选的，对比结果为机端电压大于1.15倍的预设参考电压且调相机功角大于或等于175
°
时，调节q轴励磁电流方向和大小，并对q轴励磁电流施加强励。
[0040]可选的，对比结果为机端电压大于1.15倍的预设参考电压且调相机功角小于175
°
时，同时调节q轴励磁电流和d轴励磁电流的大小，正常励磁。
[0041]可选的，运行非对称形式的双轴励磁调相机后，系统暂态运行时，调节d轴励磁电流和q轴励磁电流的大小和方向，使双轴励磁调相机在过渡过程中保持预设范围的暂态电磁力矩。
[0042]可选的，运行非对称形式的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双轴励磁调相机进行电力系统暂态控制的方法，所述方法包括：针对双轴励磁调相机的转子结构，在转子结构的大齿部分开槽，加入q轴励磁绕组，使双轴励磁调相机的励磁绕组变为非对称的形式；运行非对称形式的双轴励磁调相机，确定电力系统的运行参数值；根据运行参数值，确定非对称形式的双轴励磁调相机的机端电压；对机端电压与预设参考电压进行对比，根据对比结果对非对称形式的双轴励磁调相机的运行参数值进行调节，完成对电力系统暂态的控制。2.根据权利要求1所述的方法，所述运行参数值包括：d轴励磁电流、q轴励磁电流、励磁磁动势与d轴的夹角、调相机功角，转子位置角和电动势。3.根据权利要求1所述的方法，所述对比结果，包括：机端电压小于预设参考电压；机端电压大于或等于预设参考电压且机端电压小于或等于1.15倍的预设参考电压；机端电压大于1.15倍的预设参考电压且调相机功角大于或等于175
°
；机端电压大于1.15倍的预设参考电压且调相机功角小于175
°
。4.根据权利要求3所述的方法，所述对比结果为机端电压小于预设参考电压时，增加d轴励磁电流。5.根据权利要求3所述的方法，所述对比结果为机端电压大于或等于预设参考电压且机端电压小于或等于1.15倍的预设参考电压时，固定q轴励磁电流，调节d轴励磁电流的大小及方向，正常励磁。6.根据权利要求3所述的方法，所述对比结果为机端电压大于1.15倍的预设参考电压且调相机功角大于或等于175
°
时，调节q轴励磁电流方向和大小，并对q轴励磁电流施加强励。7.根据权利要求3所述的方法，所述对比结果为机端电压大于1.15倍的预设参考电压且调相机功角小于175
°
时，同时调节q轴励磁电流和d轴励磁电流的大小，正常励磁。8.根据权利要求1所述的方法，所述运行非对称形式的双轴励磁调相机后，系统暂态运行时，调节d轴励磁电流和q轴励磁电流的大小和方向，使双轴励磁调相机在过渡过程中保持预设范围的暂态电磁力矩。9.根据权利要求1所述的方法，所述运行非对称形式的双轴励磁调相机后，系统发生小扰动时，增大励磁磁动势与d轴的夹角。10.根据权利要求1所述的方法，所述运行非对称形式的双轴励磁调相机后，系统发生大扰动时，对q轴励磁电流加以强励磁，使调相机功角角稳定到正常范围，且电机的电磁转矩增加。11.一种基于双轴励磁调相机进行电力系统暂态控制的系统，所述系统包括：针对双轴励磁调相机的转子结构，在转子结构的大齿部分开槽，加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖洋，李志强，夏潮，濮钧，王东阳，霍承祥，武朝强，李文锋，何凤军，高磊，曹志伟，许国瑞，于大海，周成，陶向宇，马晓光，杨超，刘磊，张康超，胡建波，李贺文，马晨原，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网山东省电力公司电力科学研究院华北电力大学，
类型：发明
国别省市：