同步发电机功角测量方法技术

本发明专利技术提出一种功角测量方法，适用于同步发电机。同步发电机装有电压互感器，上述电压互感器二次侧输出发电机端电压信号。同步发电机功角测量方法包含下列步骤：撷取转轴位置信号；同步上述位置信号与市电，得到一个频率与市电频率相同、且与市电保持固定的相位差值的同步信号；以及相位比较上述同步信号与上述发电机端电压信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于 一种功角测量方法，且特别是一种。随着电力系统的不断发展，输电线路电压等级越来越高，输电距离越来越 长，因而线间及对地的电容加大，加之有的配电网络使用了电缆线路，从而引 起了电力系统电容电流以及容性无功功率的增加。遇夜间或节假日负荷处于低 谷时，线^^斤产生的无功功率过剩，过剩的无功功率会使电力系统的电压升高, 甚至超过允许的规定值，严重地影响到电能质量和设备安全。因此，吸收电网 中的无功功率，降低偏高的电网电压就成了电网的当务之急。而将发电机进相 运行就是调节系统电压最经济、有效、便利的措施之一。功角M应发电机稳定运行及稳定运行余量的重要标志，功角在时间上表 示端电压向量和励i兹磁势之间的相位差，在空间上表现为合成磁场轴线与转子 磁场轴线之间夹角。发电机进相运行时，为防止发电机失稳及观测其稳定余度, 发电机功角的监视是必要的，同时，也能为励磁系统低励限制的安全深度提供 可靠依据。另外，对于电力系统安全稳定运行的监视，发电机系统功角的测量 也是不可缺少的。传统的功角测量方法一是利用计算公式， "/"，其中^d为发电机的同步电抗，《为感应电势与端电压U间的相位夹角(称为发电机的功率角 或功角)，？为有功功率，2为无功功率，采集发电机有功、无功和机端电压，
技术介绍
输入计算公式，给出发电机功角。方法二是利用发电机转速信号进行分频处理 成一个脉冲，与机端电压进行比较，得到一个相对电角度作为监视值。由于计算公式中发电机"d是随发电机进相工况不同而变化的值，试验很难得到准确 值，故功角值一般有3度以上的误差；而利用转速测到的功角因为是相对值， 作为进相控制值比较难确定。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种，以解决传统技术的缺失。本专利技术提出一种功角测量方法，适用于同步发电机，同步发电机装有电压 互感器，上述电压互感器二次侧输出发电机端电压信号。功角测量方法包含下列步骤撷取转轴位置信号；同步上述位置信号与市 电，得到一个频率与市电频率相等、且与市电保持固定的相位差值的同步信号; 以及相位比较上述同步信号与上述发电机端电压信号。综上所述，本专利技术的功角测量装置与传统方法相比，是直接利用4建相测量 单元或光电信号转换器直接得到转轴位置信号，得到真实的发电机功角，测量 精度高，方便作为机组进相运行控制值或保护值，可防止发电机进相时失步不 稳定运行。为让本专利技术的特征和优点更清楚的被了解，本专利技术特举具体实施例并配合 附图说明如下。附图说明图1所示为本专利技术直接测量功角的原理图。图2所示为根据本专利技术一实施例的的流程图。 图3所示为应用本专利技术一实施例的的装置示意图。 图4所示为根据本专利技术另 一实施例的的流程图。图5所示为应用本专利技术另一实施例的的装置示意图。具体实施例方式-图1所示为本专利技术直接测量功角的原理图。假设同步发电机为三相二极式，有一个定子绕组、 一个励磁绕组。假设定 子绕组三相对称，气隙中磁通按正弦规律分布，忽略磁饱和的影响，将同步电 机磁场转化为d、 q轴空间向量图。请参考图1，功角5为发电才几的感应电势Eo和端电压U之间的时间相角。 在转轴上确定一个固定位置，如《(与q轴的相角为P)，则q'可间接代表了 Eo的方向，Eo与q'间相角差为50=90° +P(S0为定位相角差)。将转轴上固定位 置q'转化为电信号，测得固定位置q'与发电机端电压U的相角差&^o+5， 根据已经确定的&，就可求出发电机的功角5。图2所示为根据本专利技术一实施例的的流程图。图3 所示为根据本专利技术一实施例的同步发电机功角测量装置的示意图。本实施例中同步发电机为汽轮发电机2，在其他实施例中同步发电机可为其 他类型的同步发电机，本专利技术对此不加限制。请参考图3，汽轮发电机装有电压互感器2，电压互感器21二次侧输出汽 轮发电机端电压信号。汽轮发电机功角测量装置1包含键相测量单元11,锁相 环路12,以及相位比较器13。锁相环路12电性连接于键相测量单元U，相位 比较器13电性连接于锁相环路12和电压互感器21的二次侧。请同时参考图2和图3，首先在步骤S101中，电压互感器21的二次侧输出 汽轮发电机的端电压信号至相位比较器13。在步骤S103中，4建相测量单元11撷取转轴的位置信号。键相测量单元11 包括通过在转轴上设置一个凹槽或凸键、探头、以及传感器。当这个凹槽或凸 键转到探头安装位置时，相当于探头与被测面间距突变或有反光，传感器会产步骤S107中，相位比较器13电性连接于锁相环路12和电压互感器21的 二次侧。相位比较器13相位比较锁相环路12输出的同步信号以及发电机端电 压信号，得到一个电角度。在汽轮发电机并网前空栽运行状态下，测量位置信号与感应电势Eo间的夹 角作为功角零位。将相位比较器13得到的电角度减去功角零位，即得到汽轮发 电机进相运行实时的功角。图4所示为根据本专利技术另 一实施例的的流程图。 图5所示为应用本专利技术另 一实施例的的装置示意图。在本实施例中同步发电机为水轮发电机4，再其他实施例中同步发电机可为 其他类型的同步发电机，本专利技术对此不加限制。请参考图5，同步发电机功角测量装置3适用于水轮发电机4。水轮发电机 4装有电压互感器41，电压互感器41 二次侧输出发电机端电压信号。水轮发电 机功角测量装置3包含光电信号转换器31，锁相环路32,以及相位比较器33。 锁相环路32电性连接于光电信号转换器31，相位比较器33电性连接于锁相环 路32与电压互感器41 二次侧。请同时参考图4和图5，首先在步骤S101中，电压互感器21的n次侧输出 汽轮发电机的端电压信号至相位比较器33。在步骤S303中，光电信号转换器31撷取转轴的位置信号。光电信号转换 器31可通过在水轮发电机4的转轴上涂上反光漆或反光纸，得到转轴的位置信 号。在步骤S305中，锁相环路32接收键相测量单元31输出的位置信号，并输 出一个频率与市电的频率相同、且与市电(例如，频率为50Hz)保持固定的相 位差值的同步信号。步骤S307中，相位比较器33相位比较锁相环路32输出的同步信号以及水 轮发电机4的端电压信号，得到一个电角度。在水轮发电机4并网前空载运行状态下，测量位置信号与感应电势Eo间的 夹角作为功角零位。将相位比较器33得到的角电度减去功角零位，即得到水轮 发电机进相运行实时的功角。综上所述，本专利技术的功角测量装置与传统方法相比，是直接利用键相测量 单元或光电信号转换器直接得到转轴位置信号，得到真实的发电机功角，测量 精度高，方便作为机组进相运行控制值或保护值，可防止发电机进相时失步不 稳定运行。虽然本专利技术已以具体的较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本专利技术， 任何熟习此项技艺者，在不脱离本专利技术的精神和范围内，仍可作些许更动与润 饰，因此本专利技术的保护范围当视权利要求书所界定者为准。权利要求1.一种功角测量方法，适用于同步发电机，同步发电机装有电压互感器，上述电压互感器二次侧输出发电机端电压信号，其特征在于，上述功角测量方法包含下列步骤撷取转轴的位置信号；同步上述位置信号与市电，得到一个频率与市电频率相同、且与市电保持固定的相位差值的同步信号；以及相位比较上述同步信号与上述发电机端电压信号。2. 根据权利要求l所述的功角测量方法，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功角测量方法，适用于同步发电机，同步发电机装有电压互感器，上述电压互感器二次侧输出发电机端电压信号，其特征在于，上述功角测量方法包含下列步骤：　　　　撷取转轴的位置信号；　　　　同步上述位置信号与市电，得到一个频率与市电频率相同、且与市电保持固定的相位差值的同步信号；以及　　　　相位比较上述同步信号与上述发电机端电压信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李福兴，
申请(专利权)人：华东电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]