本发明专利技术公布了一种发电机进相运行稳定性的监控装置及其工作方法。该装置包括北斗卫星系统模块、功角测算模块、参数辨识模块、接口转换模块、显示模块等。所述方法首先接收北斗卫星系统发送的时钟信号，获得当前可靠的参考时间；辨识系统联系阻抗；由本电厂电压目标值及实测值，求出各机组的进相容量，并与实测无功出力比较，由功角测算模块计算出差值，控制励磁动作；利用励磁电流计算发电机功角，进而得出发电机对系统的功角；计算此时进相运行的静稳裕度，监测系统的稳定性，并由接口转换模块输出调整、故障等信号。若有发电机的限制值越限，立即调节相应机组的无功出力，直到合适的范围内为止。本发明专利技术安全可靠、相对精度较高、实际应用方便。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属于电力系统 稳定分析
技术介绍
随着电力系统规模的日益扩大，对电力系统安全稳定运行的监视和控制提出了更 高的要求。由于电力系统的设备多、地域广，并且其运行变量变化十分迅速，获取系统关键 点的运行状态信息必须依赖于同一、高精度的基准时间。因而安全可靠、高精度时钟的时 间同步，已成为当代电网乃至未来智能电网运行的一项基本要求。当前投入运行的相量测 量装置(PhaseMeasurement Unit,PMU)多以全球定位系统(Global Positioning System, GPS)为同步基准，其可靠性依赖于GPS的可用性及精确度，相对于电力系统的安全稳定控 制而言，GPS信号在以下几个方面略显不足①GPS接收机输出的时间信号长期稳定性好、 短期稳定性差；②GPS接收机的抗干扰性能差，可能出现卫星失锁的情况；③卫星试验或调 试可能造成GPS时钟跳变。除以上几个GPS的问题以外，一个尤为重要的问题是GPS是由 美国掌控的系统，我国没有自主控制权，因此GPS授时不具有可依赖性。目前的全球卫星导航定位系统主要有美国的GPS系统，欧洲的伽利略((Galileo) 系统，俄罗斯的格洛纳斯(GL0NASS)系统，以及中国的北斗卫星导航系统。北斗导航系统 是我国自行研制、拥有自主知识产权的系统，拥有双向简短报文通信、导航定位和授时三大 功能，其中后两项是GPS没有的功能。2010年11月1日，我国成功将第六颗北斗导航卫星 送入太空，北斗卫星导航系统将于2012年前具备亚太地区区域服务能力；2020年左右，具 备覆盖全球的服务能力。目前，华东电网公司所辖的富春江水电站、新安江水电站、南京东 善桥变电站、上海南汇变电站已经安装了北斗授时监控装置，挂网运行一年多时间，运行稳 定、安全可靠，各项技术指标完全达到设计要求。因此利用北斗卫星系统提供的时钟信号， 为系统提供高精度的时间基准，可弥补长久以来使用GPS作为唯一同步基准而存在的风险 性和不可依赖性，可有效保障我国电网的安全稳定运行。随着超电高压、大容量、远距离输送的现代化电网的建设和发展，电力系统低谷运 行时枢纽点电压偏高的问题日益突出，严重影响着送变电设备的安全运行。常用的电网调 压方式中，同步发电机进相运行与常规无功补偿设备相比，具有调压平滑、不需要额外增加 设备投资、简单易行等独特优势，而逐渐得到应用。然而，随着机组由滞相运行状态转为进 相，发电机定子端部温度、功角静态稳定、厂用电电压等都会发生变化，这些因素通常会成 为进相容量的限制条件，影响发电机进相运行的安全稳定性。因而需要在进相运行中实施 有效的监控措施，以确保发电机进相运行时的安全运行。对于并网运行的同步发电机，其功角是用来观察和判断该机组和电力系统稳定性 的重要状态变量。现有的功角测量主要有两类一类是直接测量法，用转子位置信号代替发 电机空载电势进行相位的比较，需要借助非电量传感器来实现测量，但此类方法普遍具有 以下缺陷①需对发电机本身进行改造，工艺复杂、应用难度较大；②检测精度低、误差大；③对环境要求较高等。另一类是间接测量法，即计算法，利用测得的发电机机端电压、电流 或功率等电气量以及已知的发电机参数，由理论计算建立数学模型求出功角。此类方法在 系统稳态运行且发电机的参数较精确时，能较准确地求出功角，而在系统暂态过程中计算 误差较大。计算法中常用不饱和电抗计算发电机的功角，而进相运时由于发电机处于饱和 状态，且在各种工况下饱和的程度不同，用不饱和电抗的计算误差较大；例如，根据现场试 验的结果，计及饱和的同步电抗实测值比不计饱和的同步电抗设计值减小25%左右。因而， 为了提高间接法的精度，有必要考虑机组铁心饱和的影响，同时实施发电机参数的在线实 时辨识以补偿参数的变化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种安全可靠、相 对精度较高、实际应用方便的。本专利技术为实现上述目的，采用如下技术方案发电机进相运行稳定性的监控装置包括北斗卫星系统模块、功角测算模块、参数 辨识模块、接口转换模块、显示模块北斗卫星系统模块与接口转换模块、功角测算模块、参数辨识模块连接，通过北 斗卫星信号接收器接收北斗卫星系统提供的时钟信号，向监控装置提供时间基准；功角测算模块与接口转换模块、参数辨识模块连接，利用测量到的机端电压、有 功功率、无功功率和发电机励磁电流，计算同步发电机的功角，同时进行相关的数据处理和 分析计算；参数辨识模块与接口转换模块、功角测算模块连接，采用系统戴维南等效参数辨 识方法，以输出有功功率、无功功率和电压的关系，辨识系统的联系电抗；接口转换模块与北斗卫星系统模块、功角测算模块、参数辨识模块、显示模块连 接，将实时测量的发电机定子电压、电流、厂用电电压、有功功率和无功功率信号，经滤波、 采样后送给功角测算模块和参数辨识模块，并接收功角测算模块的控制信号，以输出相应 的调整、控制信号；显示模块与接口转换模块连接，用于输出报警、显示、监测信号。2.根据权利要求1所述的发电机进相运行稳定性的监控装置，其特征在于选用 授时型的北斗授时模块作为北斗卫星系统模块，而且同时利用了北斗卫星系统模块输出的 秒脉冲信号及时间参考信息。3. 一种基于权利要求1所述的发电机进相运行稳定性的监控装置的工作方法，其 特征在于包括如下步骤(1)北斗卫星系统模块，用北斗卫星导航系统信号接收器接收北斗卫星系统提供 的时钟信号，得到一个同步的时钟基准，为电力系统信息记录提供统一时标；(2)接口转换模块，将测量的发电机母线的电压相量、电流相量、有功功率、无功功 率和发电机励磁电流，经滤波、采样后送给功角测算模块和参数辨识模块；(3)参数辨识模块，基于系统戴维南等效的参数辨识方法，辨识系统的联系阻抗， 以及发电厂升压变压器的变比和阻抗；(4)依据本发电厂母线电压的目标值，由实测的当前母线电压值，求出本发电厂发4出总无功功率目标值；按一定分配策略，得出各机组的进相容量，并与本机组实测无功出力 相比较，由功角测算模块计算得出差值，经接口转换模块输出，控制励磁动作；(5)功角测算模块，考虑磁路的饱和影响，利用测量到的机端电压、有功功率、无功 功率和发电机励磁电流，计算同步发电机的功角；由步骤(3)所辨识出的系统联系电抗，得 出发电机对系统的功角，并计算出此时系统的静态稳定裕度，并经由接口转换模块输出控 制、调整等信号；若有发电机的限制值越限，立即调节相应机组的无功出力，直到合适的范 围内为止；(6)显示模块，用于显示报警、系统运行状态信号，监测系统进相运行的静态稳定 性。本专利技术利用我国自行研制、拥有自主知识产权的北斗卫星系统提供的时钟信息， 获得当前可靠的参考时间，基于系统戴维南等效的参数辨识方法，辨识系统的联系阻抗、发 电厂升压变压器的变比和阻抗；依据本发电厂母线电压的目标值，由实测的当前母线电压 值，求出本发电厂发出的总无功目标值；按一定分配策略，得出各机组应发的无功出力(对 应于相应的进相容量)，并与本机组实测无功出力比较，由功角测算模块计算得出差值，控 制励磁动作；考虑磁路的饱和影响，利用测量的发电机励磁电流，计算同步发电机的功角； 由所辨识出的联系电抗，得出发电机对系统的本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种发电机进相运行稳定性的监控装置及其工作方法，其特征在于：包括北斗卫星系统模块、功角测算模块、参数辨识模块、接口转换模块、显示模块：北斗卫星系统模块：与接口转换模块、功角测算模块、参数辨识模块连接，通过北斗卫星信号接收器接收北斗卫星系统提供的时钟信号，向监控装置提供时间基准；功角测算模块：与接口转换模块、参数辨识模块连接，利用测量到的机端电压、有功功率、无功功率和发电机励磁电流，计算同步发电机的功角，同时进行相关的数据处理和分析计算；参数辨识模块：与接口转换模块、功角测算模块连接，采用系统戴维南等效参数辨识方法，以输出有功功率、无功功率和电压的关系，辨识系统的联系电抗；接口转换模块：与北斗卫星系统模块、功角测算模块、参数辨识模块、显示模块连接，将实时测量的发电机定子电压、电流、厂用电电压、有功功率和无功功率信号，经滤波、采样后送给功角测算模块和参数辨识模块，并接收功角测算模块的控制信号，以输出相应的调整、控制信号；显示模块：与接口转换模块连接，用于输出报警、显示、监测信号。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：卫志农，韦延方，孙国强，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：84
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