CN101510693B - 一种获得次同步振荡转速信号的方法和装置 - Google Patents

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一种获得次同步振荡转速信号的方法和装置，涉及电力领域。获得次同步振荡转速脉冲的方法：检测汽轮发电机轴转过的角度；将检测到的汽轮发电机轴转过的角度进行增益处理；将增益处理后得到的角度进行调制处理，得到从0到2π的区间内连续变化的角度；将调制后得到的从0到2π的区间内连续变化的角度进行转换处理，得到发电机轴系转速脉冲。获得次同步振荡转速脉冲的装置包括：齿轮检测单元、增益单元、调制单元和转换单元。本发明实施例通过RTDS仿真得到发电机轴系转速脉冲，精度较高，将这样高精度的发电机轴系转速脉冲作为次同步振荡的抑制和保护装置的输入量，可以更好的抑制和保护次同步振荡。

Description

一种获得次同步振荡转速信号的方法和装置
技术领域
本发明涉及电力领域，尤其涉及一种获得次同步振荡转速信号的方法和装置。
背景技术
交流输电系统中采用串联电容补偿是提高线路输送能力、控制并行线路之间的功率分配和增强电力系统暂态稳定性的一种十分经济的方法。但是，串联电容补偿降低了汽轮发电机轴系扭振频率的电气阻尼，有可能引起轴系与电网相互作用的持续振动即次同步谐振。次同步谐振和由高压直流输电、静止无功补偿装置等电力电子装置引起的发电机轴系扭振，统称为次同步振荡。
目前次同步振荡的抑制和保护技术，如附加励磁阻尼控制器、轴系扭应力继电目前器、动态滤波器、动态稳定器等，都需要发电机轴系转速信号作为输入量。但在实际运行现场，汽轮发电机转速信号不能直接输出，而是通过转速脉冲方式输出到这些次同步振荡的抑制和保护装置的，所以发电机轴系转速输出信号都应是发电机轴系转速脉冲。
RTDS(实时数字仿真器，Real time Digital Samulator)是一个全数字化的电力系统电磁暂态模拟装置，它可以实现电力系统及其控制系统的连续实时仿真，还可以与外部实际控制设备相连接，构成闭环控制实验系统。利用RTDS进行次同步振荡仿真，是校验次同步振荡抑制和保护装置的有效手段。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
现有的通过RTDS仿真的转速输出信号都是通过数摸转换接口输出到次同步振荡的抑制和保护装置的，所得的转速信号为模拟信号，与实际应用的转速数字信号表示方法有差异，并且受到输出、输入通道局限，精度不高。
发明内容
本发明的实施例提供了一种获得次同步振荡转速信号的方法和装置，能直接获得发电机轴系转速脉冲，与实际应用的转速数字信号表示方法一致。
所述的方法包括：
检测汽轮发电机轴转过的角度；
将检测到的汽轮发电机轴转过的角度进行增益处理；
将增益处理后得到的角度进行调制处理，得到从0到2π的区间内连续变化的角度；
将调制后得到的从0到2π的区间内连续变化的角度进行转换处理，得到发电机轴系转速脉冲。
所述的装置包括：
齿轮检测单元，用于检测汽轮发电机轴转过的角度；
增益单元，用于将汽轮发电机轴转过的角度按照指定的增益倍数进行增益处理；
调制单元，用于将增益处理后的角度调制为从0到2π的区间内连续变化的值；
转换单元，用于将调制处理后得到的从0到2π的区间内连续变化的角度转换为发电机轴系转速脉冲。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，其最终得到的发电机轴系转速脉冲，与实际应用的转速数字信号表示方法相同，精度较高。
附图说明
图1为本发明实施例所述的获得次同步振荡转速信号的装置结构示意图；
图2为本发明实施例所述的转换单元4的结构示意图；
图3为本发明实施例所述的汽轮发电机轴转过的角度θ、增益角度θg、从0到2π的区间内连续变化的θm和发电机轴系转速的触发信号Pf的示意图；
图4为实际生产运行现场中汽轮发电机轴系转速脉冲的发生原理示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供的一种获得次同步振荡转速信号的方案中，首先，检测汽轮发电机轴转过的角度，并将检测到的汽轮发电机轴转过的角度通过增益处理、调制处理和转换处理得到发电机轴系转速脉冲。
在上述处理过程中，相应的增益处理可以根据汽轮发电机齿轮确定的增益倍数，对汽轮发电机轴转过的角度进行增益处理得到增益角度；相应的调制处理可以是将经增益处理后的角度调制为从0到2π的区间内连续变化的值；相应的转换处理可以是将调制处理后得到的从0到2π的区间内连续变化的角度经过比较处理和脉冲发生处理得到发电机轴系转速脉冲。
上述过程中相应的比较处理可以是将调制处理后得到的从0到2π的区间内连续变化的角度与给定值进行比较，若调制后的角度大于给定值，则输出逻辑信号“1”；若调制后的角度小于等于给定值，则输出逻辑信号“0”，从而得到发电机轴系转速的触发信号。相应的给定值可以根据次同步振荡的抑制和保护装置的要求限定；相应的脉冲发生处理可以是将比较处理后得到的发电机轴系转速的触发信号转换为发电机轴系转速脉冲。
通过上述过程得到的发电机轴系转速脉冲，与实际应用的转速信号表示方法相同，精度较高，将这样高精度的发电机轴系转速脉冲作为次同步振荡的抑制和保护装置的输入量，可以更好的抑制和保护次同步振荡。
本发明实施例提供的一种获得次同步振荡转速信号的装置，如图1和图3所示，包括：
齿轮检测单元1，用于检测汽轮发电机轴转过的角度θ；
增益单元2，用于将汽轮发电机轴转过的角度θ进行增益处理得到增益角度θg，其增益倍数为汽轮发电机齿轮个数n，汽轮发电机轴转过的角度θ随汽轮发电机齿轮的转动变化，汽轮发电机齿轮每转动一周，θ从0到2πn变化一次；
调制单元3，用于将增益角度θg调制为从0到2π的区间内连续变化的值θm。
转换单元4，用于将调制处理后得到的从0到2π的区间内连续变化的角度θm转换为发电机轴系转速脉冲。
相应的增益单元2和调制单元3可采用RTDS小步长仿真来实现。
相应的转换单元4，如图2所示，可以包括：
比较模块41，用于将调制后的角度与给定值进行比较，得到发电机轴系转速的触发信号，具体过程为：将调制后的角度与给定值π进行比较，若调制后的角度大于π，则输出逻辑信号“1”；若调制后的角度小于等于π，则输出逻辑信号“0”，从而得到发电机轴系转速的触发信号。
脉冲发生模块42，用于将比较处理后得到的发电机轴系转速的触发信号转换为发电机轴系转速脉冲。
实际生产运行现场，汽轮发电机轴系转速脉冲的发生原理，如图4所示，在汽轮发电机轴端，等间隔的安装齿轮，并在机座安装了感应器，此感应器可以采用齿轮检测探头，用于感应齿轮与底座的接触次数，每一个齿轮转动经过感应器，都会产生一次脉冲。
当汽轮发电机齿轮轴以恒定同步速转速时，感应器会等时间间隔的产生转速脉冲，即ω＝ω0，转速只包含同步转速ω0，则汽轮发电机轴每转动一周，等时间间隔的产生n次脉冲，相当于每经过时间T，产生一次脉冲，其中T＝θ/ω＝2π/(nω0)；当次同步振荡发生时，ω除了包含同步转速ω0外，还包括被激发的扭振频率转速Ai sinωit，则每经过时间T＝θ/ω＝2π/n(ω0+∑Ai sinωit)，产生一次脉冲，其中ω为实际旋转角速度，Ai为第i个扭振频率转速幅值，ωi为第i个扭振角速度。则发生次同步振荡时汽轮发电机轴系的旋转角速度为：ω＝ω0+∑Ai sinωit
由此可以看出本发明所述的实施例与实际生产运行现场中汽轮发电机轴系转速脉冲的发生过程基本一致，因为RTDS的典型仿真步长为50μs，仿真电力电子等快速元件时应用2μs小步长，所以最终脉冲输出时间精度达到±1微秒。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种获得次同步振荡转速信号的方法，其特征在于，包括：
检测汽轮发电机轴转过的角度；
将检测到的汽轮发电机轴转过的角度进行增益处理；
将增益处理后得到的角度进行调制处理，得到从0到2π的区间内连续变化的角度；
将调制后得到的从0到2π的区间内连续变化的角度进行转换处理，得到发电机轴系转速脉冲。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增益处理应用的增益倍数是根据汽轮发电机齿轮确定的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转换处理是将调制处理后得到的从0到2π的区间内连续变化的角度经过比较处理和脉冲发生处理得到发电机轴系转速脉冲；所述比较处理是将调制处理后得到的从0到2π的区间内连续变化的角度与给定值进行比较，得到发电机轴系转速的触发信号；所述脉冲发生处理是将比较处理后得到的发电机轴系转速的触发信号转换为发电机轴系转速脉冲。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述比较处理是将调制后的角度与给定值进行比较，若调制后的角度大于给定值，则输出逻辑信号“1”；若调制后的角度小于等于给定值，则输出逻辑信号“0”，从而得到发电机轴系转速的触发信号。
5.一种获得次同步振荡转速信号的装置，其特征在于，包括：
齿轮检测单元，用于检测汽轮发电机轴转过的角度；
增益单元，用于将汽轮发电机轴转过的角度按照指定的增益倍数进行增益处理；
调制单元，用于将增益处理后的角度调制为从0到2π的区间内连续变化的角度；
转换单元，用于将调制处理后得到的从0到2π的区间内连续变化的角度转换为发电机轴系转速脉冲。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述指定的增益倍数是根据汽轮发电机齿轮确定的。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述转换单元包括：
比较模块，将调制后的角度与给定值进行比较，得到发电机轴系转速的触发信号；
脉冲发生模块，用于将比较处理后得到的发电机轴系转速的触发信号转换为发电机轴系转速脉冲。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述比较模块包括：
调制后的角度与给定值进行比较，若调制后的角度大于给定值，则输出逻辑信号“1”；若调制后的角度小于等于给定值，则输出逻辑信号“0”，从而得到发电机轴系转速的触发信号。
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