一种同步电机电枢过电流限制方法技术

本发明专利技术公开一种同步电机电枢过电流限制方法，首先根据电机工况计算电枢电流限制相关的三个浮动门槛定值，包括限制动作定值、限制调节定值和限制返回定值，比较实测电枢电流与限制动作定值，当实测电枢电流大于限制动作定值时，计算电机发热量，当电机发热量达到电机允许上限时，即按调节定值进行励磁调节，维持电机实测电枢电流等于限制调节定值；当人工调整同步电机磁场电流以降低电枢电流，直至实测电枢电流小于信号返回定值后，电枢过电流限制信号返回。此方法可确保在任何工况下，同步电机励磁系统都能够合理地启动电枢过电流限制功能，并安全稳定地限制电枢过电流，保护同步电机运行安全。

【技术实现步骤摘要】
—种同步电机电枢过电流限制方法
本专利技术属于电机励磁领域，特别涉及。
技术介绍
同步电机包括电枢绕组和磁场绕组，通常情况下，电枢绕组为3相交流静止绕组， 故也称为定子绕组，电枢电流也称为定子电流，磁场绕组为直流旋转绕组，也称为转子绕 组，磁场电流也称为转子电流，为准确起见，本专利技术中一律称为电枢电流和磁场电流。同步 电机运行时，电机电枢电流增加弓I起电机内部铜损增加,进而导致同步电机电枢内部温度 上升，当同步电机电枢电流越过上限后，温度上升速度与电枢电流呈反时特性，电枢电流越 大，电枢温度上升越快，允许该电枢电流运行时间越短。如果不能实时而准确地控制电机电 枢的过电流水平，当电枢温度超过同步电机电枢允许的温度上限后，会导致同步电机电枢 过热损坏，造成巨大的直接经济损失和间接经济损失。在同步电机实际运行中，同步电机励磁调节是同步电机电枢过电流限制的主要手 段。同步电机励磁系统是给同步电机提供并调节磁场电流的所有设备的总称，同步电机励 磁系统一般配置同步电机电枢过电流限制功能(有的小型同步电机励磁系统或年代久的励 磁系统没有配置)，电枢过电流限制过程如下励磁调节器实时测量同步电机电枢电流，与 预先整定的电枢过电流限制定值比较，当实际电枢电流大于限制定值时，启动电枢过电流 限制，如果同步电机无功功率大于O (向电网发出无功功率),则减小同步电机磁场电流，从 而降低同步电机电枢电流，达到过电流限制的目标；如果同步电机无功功率小于O (从电网 吸收无功功率)，则增加同步电机磁场电流，从而降低同步电机电枢电流，达到过电流限制 的目标。上述电枢过电流限制功能在同步电机正常工况(额定电压，有功功率不超过额定 值)下，都能正常工作，但在某些特殊运行工况时，经常发生电枢过电流限制功能动作时，电 机磁场电流、无功功率、电枢电压会大幅振荡的现象，经过工程经验总结，有的技术工作者 注意到，当同步电机无功功率较小时，会发生这种现象，因此，大多数同步电机励磁系统中 在同步电机电枢过电流限制功能中会附加无功功率条件，当无功功率大于某一阈值，才会 启动同步电机电枢过电流限制。但有运行实践证明，增加无功功率条件，不能从本质上解决 上述现象。综上所述，本专利技术人致力于研究及完善同步电机电枢过电流限制功能，解决电枢 过电流限制功能启动同步电机磁场电流、无功功率、电枢电压会大幅振荡的现象及问题，需 要解决的问题可归纳为以下几点(I)研究电枢过电流限制功能启动同步电机磁场电流、无功功率、电枢电压会大幅 振荡的现象及问题的本质原因；(2)研究出针对性的方法，提供一种从根本上解决电枢过电流限制功能启动同步 电机磁场电流、无功功率、电枢电压会大幅振荡的现象及问题的方法；(3)研究出切实可行的技术方案，提出同步电机电枢过电流限制功能的实现方法及动作模型。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供，其可确保在任何工 况下，同步电机励磁系统都能够合理地启动电枢过电流限制功能，并安全稳定地限制电枢 过电流，保护同步电机运行安全。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是，首先根据电机工况计算电枢电流限制相关的 三个浮动门槛定值，包括限制动作定值、限制调节定值和限制返回定值，比较实测电枢电流 与限制动作定值，当实测电枢电流大于限制动作定值时，计算电机发热量，当电机发热量达 到电机允许上限时，即按调节定值进行励磁调节，维持电机实测电枢电流等于限制调节定 值；当人工调整同步电机磁场电流以降低电枢电流，直至实测电枢电流小于信号返回定值 后，电枢过电流限制信号返回。上述电枢电流限制浮动门槛定值的计算公式是F(z)=max(Ig s p, f (P, U))f(P,U) = (k + a)*— + bU其中，F(z)为实际应用的电枢电流限制定值，Ig.s.p为预先整定定值，f(P, U)为浮 动门槛值；p为有功功率；u为电枢电压；k，a, b为浮动门槛系数。采用上述方案后，本专利技术利用浮动门槛技术，实时检测同步电机的有功功率、电枢 电压和电枢电流，实时生成电枢电流限制动作定值、电枢电流限制调节定值和电枢电流限 制返回定值，保证电枢电流限制动作定值、电枢电流限制调节定值和电枢电流限制返回定 值均在同步电机电枢电流调节有效区，保证电枢电流电限制稳定工作，从而抑制同步电机 安全稳定运行。本专利技术的有益效果是与以往的同步电机电枢过电流限制功能相比，本专利技术通过 首次提出同步电机电枢电流调节失效区的概念及其产生本质原因，通过实时检测同步电机 有功功率、电枢电压和电枢电流，计算同步电机电枢电流调节有效区，通过浮动门槛技术， 解决同步电机电枢过电流限制进入无效调节区而引起电枢电流、励磁电流大幅波动的难 题，最大范围内保护同步电机安全稳定运行，创造良好的经济效益和社会效益。附图说明图1是本专利技术的模块示意图2是本专利技术的动作示意图3是同步电机电枢电流与有功功率的关系不意图4是同步电机不可调节区受有功功率影响的示意图5是同步电机电枢电流位于限制失效区的工作示意图。具体实施方式根据同步电机工作原理，同步电机电枢电流主要受三个参数影响一是同步电机有功功率，对于同步发电机而言，有功功率指发电机发出的有功功率，其大小由发电机大轴 传来的机械功率确定，汽轮发电机与进汽量相关，水轮发电机与进水量相关，燃气发电机与 燃气量相关；对于同步电动机而言，有功功率指电动机消耗的有功功率，其大小由电动机转 轴传送出的机械功率确定，与电动机拖动负载相关。二是同步电机无功功率，同步电机与 电网交换的无功功率由同步电机内电势、电网电压及联系阻抗确定，当内电势大于电网电 压时，同步电机向电网发出无功功率，同步电机磁场电流越大，同步电机向电网发出的无功 功率越大；当内电势小于电网电压时，同步电机从电网吸收无功功率，同步电机磁场电流越 小，同步电机从电网吸收的无功功率越大，在电网电压水平与联系阻抗一定时，同步电机无 功功率受同步电机磁场电流控制，即调节同步电机磁场电流，可以调节同步电机无功功率。 三是同步电机电枢电压，同步电机与电网联系为一个整体，影响同步电机电枢电压的因数 较多，有电机容量、电网容量、联系阻抗等等，当电网容量与联系阻抗一定时，同步电机电枢 电压与同步电机电枢电流的乘积仅与同步电机容量相关。从上述三个因数来看，同步电机励磁调节直接影响同步电机无功功率，间接影响 同步电机电枢电压，但不影响同步电机有功功率，也就是说，对同步电机进行励磁调节，可 以在一定程度上控制同步电机电枢电流，而不能完全地控制同步电机电枢电流至任意值。 如图3所示，对于带有一定有功功率的同步电机，不论励磁如何调节，电枢电流不会低于图 3中相应有功功率对应的分界线的电枢电流，而分界线以上的电枢电流则由同步电机磁场 电流确定，分界线以下的部分为励磁不可调节区，分界线以上的部分为励磁可调节区。一般地，同步电机电枢电流限制值以额定电枢电流为依据，再附加一定的裕量，该 电枢电流大于额定有功功率对应的电枢电流，如图4所示，图中，Pg为同步电机有功功率，Pn 为同步电机额定有功功率，Ia为同步电机电枢电流，Ialim为同步电机电枢过电流限制值，Iapn 为同步电机有功功率为额定值时对应的不可调节电流值。从图4中可知，当正常工况时，同 步电机有功功率Pg小于额定有功功率P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步电机电枢过电流限制方法，其特征在于：首先根据电机工况计算电枢电流限制相关的三个浮动门槛定值，包括限制动作定值、限制调节定值和限制返回定值，比较实测电枢电流与限制动作定值，当实测电枢电流大于限制动作定值时，计算电机发热量，当电机发热量达到电机允许上限时，即按调节定值进行励磁调节，维持电机实测电枢电流等于限制调节定值；当人工调整同步电机磁场电流以降低电枢电流，直至实测电枢电流小于信号返回定值后，电枢过电流限制信号返回。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴龙，施一峰，牟伟，韩兵，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：