本发明专利技术涉及电力系统领域的励磁控制方法，具体涉及一种发电机在电力系统暂态过程中的全过程励磁控制方法。该方法采用全过程励磁控制装置进行控制，包括下述步骤：（1）将发电机在电力系统暂态过程划分为五阶段；（2）分别确定五阶段的判断方法；（3）对五阶段分别进行励磁控制。本发明专利技术提供的方法能在短路发生到转子角摆到最大值期间尽可能快、尽可能大的增加励磁；从转子角从最大值摆动到最小值期间迅速强行减磁，能有效减小转子角第一摆的摆幅，增强系统的暂态稳定性。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及电力系统领域的励磁控制方法，具体涉及。该方法采用全过程励磁控制装置进行控制，包括下述步骤：（1）将发电机在电力系统暂态过程划分为五阶段；（2）分别确定五阶段的判断方法；（3）对五阶段分别进行励磁控制。本专利技术提供的方法能在短路发生到转子角摆到最大值期间尽可能快、尽可能大的增加励磁；从转子角从最大值摆动到最小值期间迅速强行减磁，能有效减小转子角第一摆的摆幅，增强系统的暂态稳定性。【专利说明】
本专利技术涉及电力系统领域的励磁控制方法，具体涉及。
技术介绍
同步发电机的励磁控制作为一种提高电力系统暂态稳定性的重要方法，一直备受重视。在输电系统出现故障并通过故障元件而将清除故障的暂态扰动中，机端电压会很低。此时自动电压调节器(AVR)可以通过提高励磁电压增大制动转矩，提高暂态稳定性。因此，高顶值励磁电压的高起始响应励磁系统应运而生。但是随着保护和开关动作越来越迅速，故障切除时间已经降低到0.1s的水平。由于励磁系统时间常数和转子绕组时间常数的制约，励磁电流和制动转矩很难在这么短的时间内显著增长，对暂态稳定的影响甚微。随着控制理论的发展，科研工作者们也提出了一些新的用于提高暂态稳定性的励磁控制方法，如最优变目标控制、非线性多变量控制、非线性自适应控制、变结构控制等。然而，这些控制方法普遍存在着计算复杂、不能适应系统运行状态的变化、对电力系统的简化和假设不合理等问题。从短路故障切除到转子角摆到第一摆最大值的这段时间内，强行励磁能够对暂态稳定起到正面作用。一般情况下，这段时间远大于从故障切除到机端电压升高到额定值的时间。而目前的高顶值励磁电压和高起始响应励磁系统只在故障切除到机端电压升高到额定值的这段时间发挥作用。因此，强行励磁在提高暂态稳定方面还有很大潜力。如果能在短路发生到转子角摆到最大值期间尽可能快、尽可能大的增加励磁；从转子角从最大值摆动到最小值期间迅速强行减磁，就能有效减小转子角第一摆的摆幅，增强系统的暂态稳定性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供，该方法能在短路发生到转子角摆到最大值期间尽可能快、尽可能大的增加励磁；从转子角从最大值摆动到最小值期间迅速强行减磁，能有效减小转子角第一摆的摆幅，增强系统的暂态稳定性。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的:本专利技术提供，其改进之处在于，所述方法采用全过程励磁控制装置进行控制，所述方法包括下述步骤:(I)将发电机在电力系统暂态过程划分为五阶段；(2)分别确定五阶段的判断方法；(3)对五阶段分别进行励磁控制。优选的，所述全过程励磁控制装置的启动和退出通过逻辑控制器实现；所述全过程励磁控制装置包括五阶段励磁控制模块、加法器、电力系统稳定器PSS和自动电压调节器AVR ;所述五阶段励磁控制模块的输出电压、电力系统稳定器PSS的输出电压以及外部电源的电压一起输入到加法器中得到参考电压；参考电压输入到自动电压调节器AVR中进行调节后输入到发电机中；所述全过程励磁控制装置进行控制时监测发电机电压、有功功率和角速度。优选的，所述步骤(I)中，五阶段分别如下:①第一阶段:从短路发生到短路切除；第一阶段的持续时间为0.06s~0.1s ;②第二阶段:从短路切除的时刻到转子角摆到最大值的时刻；第二阶段存在本地振荡和区域间振荡两种模式，前者对应的时间为0.4s~0.8s，后者对应的时间为Is~2.5s ;第二阶段增大发电机制动矩，抑制转子角的摆动；③第三阶段:转子角从最大值摆动到最小值的时段；转子角摆过最大值，意味着制动转矩已经超过原动机的驱动转矩，第三阶段降低制动转矩，减小转子角回摆的幅度；④第四阶段:转子角后续摆动过程，这个过程为3~6个摆动周期的时间；⑤第五阶段:转子角振荡平息阶段，电力系统进入故障后的静态稳定状态。优选的，所述步骤(2)中，电力系统正常运行时，转子角速度等于电网侧的角速度(^，即 Δω = ω g- ω ν = O ；五阶段的判断方法如下:当转子角速度大于电网侧的角速度，即Λ ω > O时，功角增加，第一阶段开始；功角一直增加到Λ ω = O时 ，功角达到最大值，第二阶段结束；Λ ω随即小于0，进入第三阶段；当△ ω再次等于O时，功角达到最小值，第三阶段结束，之后进入第四阶段，功角后续摆动，直到摆动停止后进入第五阶段。优选的，所述步骤(3)中，对五阶段进行励磁控制包括:在第一阶段开始到第二阶段结束，在全过程励磁控制装置中装设限幅器；或在自动电压调节器AVR的电压参考点上附加正的参考电压，增加励磁；所述正的参考电压的范围为10%-20%的发电机的额定电压；在第三阶段，切除正的参考电压，在自动电压调节器AVR的电压参考点上附加负的参考电压，减少励磁；负参考电压的取值范围为发电机额定电压的-10%~-20% ；在第四阶段和第五阶段，附加的参考电压均退出，由电力系统稳定器PSS、自动电压调节器AVR进行励磁控制。较优选的，附加正的参考电压的启动条件是:当发电机的转速、机端电压和有功功率变动且超过限值(限值的参考值为:在短时间(例如0.1s)内，转速上升3%，机端电压下降20%，有功功率下降25%)时，将正的参考电压附加到自动电压调节器AVR的电压参考点上；附加正的参考电压的退出条件是:当发电机侧的角速度差小于电网侧角速度，切除正的参考电压。附加负的参考电压的启动条件是:当发电机侧的角速度差小于电网侧角速度时，将负的参考电压附加到自动电压调节器AVR的电压参考点上；附加负的参考电压的退出条件是:当发电机侧的角速度差大于电网侧角速度时，切除负的参考电压。优选的，所述全过程励磁控制装置在发电机暂态过程中动作一次，即作用于发电机故障后功角的第一摆。优选的，所述发电机采用同步发电机。与现有技术比，本专利技术达到的有益效果是:1、把暂态过程分为五个阶段进行励磁控制能够有效抑制系统在故障后的振荡幅值和时间，大幅提高电力系统的暂态稳定性。与快关汽门等传统的提高电网大干扰稳定性方法相比，虽然全过程励磁控制的效果与其基本相同，但它的经济性和安全性都更优。与最优变目标控制、非线性多变量控制、非线性自适应控制、变结构控制等繁琐的非线性控制策略相比，全过程励磁控制具有原理清晰、控制规律简单、鲁棒性强、效果明显和容易实现的优点。实际工程应用时，在快关汽门、电阻制动、切机、静止无功补偿等众多措施中，应该优先选择全过程励磁控制，因为它不仅投资小，效益高，而且对发电机、锅炉和汽机的冲击最小。2、全过程励磁控制简单、可靠、容易并且便于工程应用，是一种短期快速而又经济有效的办法。3、本专利技术提供的发电机在电力系统暂态过程中的全过程励磁控制方法，能在短路发生到转子角摆到最大值期间尽可能快、尽可能大的增加励磁；从转子角从最大值摆动到最小值期间迅速强行减磁，能有效减小转子角第一摆的摆幅，增强系统的暂态稳定性。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术提供的发电机在电力系统暂态过程中的全过程励磁控制方法流程图；图2是本专利技术提供的暂态过程的五个阶段的示意图；图3是本专利技术提供的具体实施例的全过程励磁控制装置的模型图；图4是本专利技术提供的全过程励磁控制的控制逻辑图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步的详细说明。本专利技术提供的发电机在电力系统暂态本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种发电机在电力系统暂态过程中的全过程励磁控制方法，其特征在于，所述方法采用全过程励磁控制装置进行控制，所述方法包括下述步骤：（1）将发电机在电力系统暂态过程划分为五阶段；（2）分别确定五阶段的判断方法；（3）对五阶段分别进行励磁控制。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘取，李文锋，张静，李志强，王官宏，夏潮，霍承祥，李莹，陶向宇，周成，魏巍，濮钧，何凤军，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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