一种发电机励磁限制性能在线判断方法技术

本发明专利技术公开了一种发电机励磁限制性能在线判断方法。目前对发电机励磁系统限制功能测试主要通过现场交接试验进行，缺乏持续监测、在线跟踪和在线判断的方法，从而无法在线判断励磁限制动作性能，影响故障预警和故障预防的及时性。本发明专利技术的技术方案包括：设置测量模块，实时采集或接收发电机组主要电气量和励磁限制状态量；分析模块内设置与励磁调节器一致的励磁限制曲线和定值；根据接收的电气量和状态量实时计算，从励磁限制的动作正确性、限制有效性和返回正确性三方面判断励磁限制动作性能，并在线给出励磁限制性能判断结果。本发明专利技术实现了对发电机励磁控制限制性能的在线监测和判断。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电气工程
，特别是一种发电机励磁限制性能在线判断方法。
技术介绍
随着励磁控制技术的发展和进步，现代大型发电机组的励磁控制系统一般具有多种欠励磁和过励磁限制功能。这些限制功能作为对励磁主控制调节的补充，在必要时对发电机组的运行范围进行限制，确保机组和所连接电力系统的安全稳定运行。励磁控制系统的限制环节主要包括无功欠励限制、顶值励磁电流限制、转子过励反时限制、定子过流反时限制、VF过激磁限制等。其中无功欠励限制用于发电机在对应的有功功率下运行时，进相(或吸收)的无功功率不超过相应的允许深度，同时该允许值与当前机端电压值标么值的平方成正比。当发电机无功功率低于前述允许值后，无功欠励限制通过一段较短延时(Tset，一般取0.1sec～0.5sec)后动作，调节器自动增加励磁电流，从而增加发电机的无功功率，使得机组无功功率回到前述限制允许值之上。通过欠励限制，可以防止深度进相后机组与电网失去稳定运行，同时防止长时间深度进相运行导致的定子端部过热，也有利于避免母线电压、厂用电电压过低。顶值励磁电流限制用于当系统发生故障且励磁系统强励时，通过控制励磁电压来限制励磁电流倍数不超过设定的最大强励倍数Ifmax。一旦强励时励磁电流超过设定的顶值电流值，则调节器立刻减小励磁电压，从而防止励磁电流超过前述最大设定值。在需要励磁系统持续强励时，可将强励电流稳定控制在不超过设定的顶值励磁电流。这样一方面保证了励磁系统的强励能力充分发挥，另一方面防止转子过流损坏。转子过励反时限制主要考虑在电网系统出现持续性故障需要励磁系统维持较长时间的强励(或过励)工况时，为了防止转子过电流导致的热积累使转子温度过高，破坏转子绝缘而设置此限制。当励磁系统强励使励磁电流超过设定启动值时(if＞Ifact)，通过实时计算当前励磁电流下转子绕组热积累值的方式(即)，在热积累Cf达到设定热容值Cfset时(Cf≥Cfset)，降低励磁电流至长期允许运行值。这样既保证了机组励磁系统对电力系统的强励时间，保障机组过载能力为系统电压提供支撑，同时又保证了转子绕组自身安全。定子过流反时限制是在发电机定子持续过电流运行后，防止其因过热而导致定子绕组绝缘损坏。与前述转子过励反时限制类似，其限制控制对象为机组定子电流，延时计算逻辑也为热积累量。当定子电流超过设定启动值时(ig＞Iact)后，实时计算当前定子电流下定子绕组热积累值(即)，在热积累Cg达到设定热容值Cgset时(Cg≥Cgset)，定子过电流限制动作，根据当前发电机为滞相或进相运行状态相应的进行减磁或增磁操作，将定子电流控制到允许运行范围内。励磁VF过激磁限制用于发电机在一定的电压和频率下，防止电压频率比值长时间过大导致机组或主变压器过磁通，防止因过激磁引起绕组、铁芯和相关结构件过热。通过实时测量发电机频率和机端电压值，可计算出VF比值。根据电机及主变压器的允许过激励特性，计算在对应频率和电压下允许运行的时间。一旦在动态调节过程中VF比值实际持续时间达到或超过允许时间后，VF过激磁限制需要动作，励磁调节器发出降低励磁电流的控制命令，随励磁电流降低，机端电压逐渐下降，从而降低激磁磁通，保护机组及主变压器。上述励磁限制环节的设置既要考虑对电力系统动态调节能力的需要，又要确保机组自身安全运行的需求。比如在系统上出现过电压时，励磁系统需要快速减磁，使机组进相运行吸收大量无功，从而降低系统过电压。但进相深度过大则会引起机组与系统失稳，或者长时间吸收无功较多会导致机组端部铁芯发热、厂用电电压降低引起辅机脱离等问题，故需设置欠励限制防止机组进相深度过大。又如一旦在系统上发生故障、系统电压跌落，为了保证暂态稳定、防止机组失步，励磁系统需要强励从而抬升系统电压，但强励电流倍数不宜超过顶值电流倍数且强励时间不能使转子热容超过转子允许热容值，否则需要限制励磁电流。同理在运行过程中若定子电流长期过流也需要励磁限制动作，防止定子绕组过热引起绕组受损。在系统动态调节过程中，励磁系统实现对电网电压支撑，允许短时出现VF比值超过启动值。但为防止机组及主变过激磁，当VF比值超过启动值时则只能在一定时间下运行，不同VF比值下允许的运行时间由过激磁限制曲线设定，当允许时间结束时励磁VF过激磁限制动作降低机端电压。所以上述励磁限制功能既牵涉到发电机组本体的安全运行，也涉及到机组与电网系统之间的稳定运行，愈发受到电网和电厂方面的共同关注。目前对发电机励磁系统限制功能测试主要通过现场交接试验进行，缺乏持续监测、在线跟踪和在线判断的方法，从而无法在线判断励磁限制动作性能，影响故障预警和故障预防的及时性，所以加强对发电机组励磁系统限制性能在线监测和判断势在必行。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种发电机励磁限制性能在线判断方法，其通过实时采集或接收发电机组主要电气量和励磁限制状态量，通过实时计算从励磁限制的动作正确性、限制有效性和返回正确性三方面判断励磁限制动作性能，以实现对励磁限制性能的在线评价。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种发电机励磁限制性能在线判断方法，其包括如下步骤：设置测量模块，实时采集或接收发电机组主要电气量和励磁限制状态量；分析模块内预设与励磁调节器一致的励磁限制曲线和定值；根据接收的主要电气量和励磁限制状态量实时计算，从励磁限制的动作正确性、限制有效性和返回正确性三方面判断励磁限制动作性能，并在线给出励磁限制性能判断结果。进一步地，测量模块可通过传感器采集并计算发电机组主要电气量和励磁限制状态量；也可通过快速通讯接收励磁调节器传输的发电机组主要电气量和励磁限制状态量。进一步地，所述的励磁限制曲线和定值包括：无功欠励限制PQ曲线、顶值励磁电流限制定值、转子/定子过流反时限定值以及VF过激磁限制曲线。进一步地，判断励磁限制的动作正确性是通过：由获取的电气量和状态量以及预设的励磁限制定值，当调节器的限制状态置位时计算限制被控量的幅值偏差和延时偏差，当幅值条件和延时条件均满足时判断为励磁限制动作正确，反之判断限制动作异常，并输出判断结果。更进一步地，判断限制动作正确性的幅值条件如下式(1)或(2)，延时条件如下式(3)所示：过励或过流限制情况，Amea≥Aset+eth式(1)或欠励限制情况，Amea＜Aset+eth式(2)|Tmea-Tset|＜Tth式(3)式(1)或(2)中，Amea为励磁调节器的限制状态置位时限制对象的实测值(状态值变为1)；Aset为限制对象的整定值或启动值；eth为考虑测量误差时允许的偏差，为0.5～1％的额定值；式(3)中，Tmea为励磁调节器的限制状态置位时表征时间长度的测量量，其测量起点是从限制对象越过限制整定值或启动值开始；Tmea是时间计数值t或者累积的热容值C；Tset为表征限制动作前时间延迟长度的设定量，Tth为允许的延时测量偏差，为5～10％的Tset，或者是时间绝对值(比如50ms)。进一步地，判断励磁限制的限制有效性是通过：当励磁调节器的限制状态信号置位时启动计数器，计数到指定时间(一般1sec～5sec)时计算限制被控量的幅值偏差，当幅值条件满足时判断为励磁限制有效，反之判断限制无效，并输出判断结果。更进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电机励磁限制性能在线判断方法，其包括如下步骤：设置测量模块，实时采集或接收发电机组主要电气量和励磁限制状态量；分析模块内预设与励磁调节器一致的励磁限制曲线和定值；根据接收的主要电气量和励磁限制状态量实时计算，从励磁限制的动作正确性、限制有效性和返回正确性三方面判断励磁限制动作性能，并在线给出励磁限制性能判断结果。

【技术特征摘要】
1.一种发电机励磁限制性能在线判断方法，其包括如下步骤：设置测量模块，实时采集或接收发电机组主要电气量和励磁限制状态量；分析模块内预设与励磁调节器一致的励磁限制曲线和定值；根据接收的主要电气量和励磁限制状态量实时计算，从励磁限制的动作正确性、限制有效性和返回正确性三方面判断励磁限制动作性能，并在线给出励磁限制性能判断结果。2.如权利要求1所述的发电机励磁限制性能在线判断方法，其特征在于，测量模块通过传感器采集并计算发电机组主要电气量和励磁限制状态量；或通过快速通讯接收励磁调节器传输的发电机组主要电气量和励磁限制状态量。3.如权利要求1所述的发电机励磁限制性能在线判断方法，其特征在于，所述的励磁限制曲线和定值包括：无功欠励限制PQ曲线、顶值励磁电流限制定值、转子/定子过流反时限定值以及VF过激磁限制曲线。4.如权利要求1所述的发电机励磁限制性能在线判断方法，其特征在于，判断励磁限制的动作正确性是通过：由获取的电气量和状态量以及预设的励磁限制定值，当调节器的限制状态置位时计算限制被控量的幅值偏差和延时偏差，当幅值条件和延时条件均满足时判断为励磁限制动作正确，反之判断限制动作异常，并输出判断结果。5.如权利要求4所述的发电机励磁限制性能在线判断方法，其特征在于，判断限制动作正确性的幅值条件如下式(1)或(2)，延时条件如下式(3)所示：过励或过流限制情况，Amea≥Aset+eth式(1)或欠励限制情况，Amea＜Aset+eth式(2)|Tmea-Tset|＜Tth式(3)式(1)或(2)中，Amea为励磁调节器的限制状态置位时限制对象的实测值，状态值变为1；Aset为限制对象的整定值或启动值；eth为考虑测量误差时允许的偏差，为0.5～1％的额定值；式(3)中，Tmea为励磁调节器的限制...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊鸿韬，牟伟，张代新，愈美忠，谢勇，吴跨宇，孙维真，卢嘉华，沈轶君，陆海清，房乐，傅维栋，刘健，谢新天，杨万鹏，范磊，
申请(专利权)人：国网浙江省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，华能国际电力股份有限公司玉环电厂，国电浙江北仑第一发电有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33