CN101588153A - 一种低励磁限制方法 - Google Patents

Abstract

一种低励磁限制方法，通过检测发电机机端电压和机端电流，计算发电机机端测量阻抗，当测量阻抗进入低励磁限制阻抗圆内时，低励磁限制延时40ms～60ms动作于增大励磁电流，维持发电机稳定运行状态，低励磁限制阻抗圆覆盖失磁保护静态稳定阻抗圆，实现与发电机失磁保护阻抗判据无缝配合，防止发电机低励运行时，低励磁限制滞后于失磁保护动作，从而造成发电机误跳机。本发明用于发电机励磁调节，与以往低励磁限制方法相比，本发明更为直观，失磁保护和低励磁限制均为R－X阻抗平面坐标描述，易于相互配合。

Description

一种低励磁限制方法

技术领域

本发明涉及一种基于静稳阻抗圆的低励磁限制方法，实现与发电机失磁保护阻抗判据无缝配合，防止发电机低励运行时，低励磁限制滞后于失磁保护动作，造成发电机失磁保护误跳机。

背景技术

为了防止发电机励磁不足影响发电机的安全运行，励磁调节器中设置了低励磁限制，对励磁电流最小值加以限制。以往的低励磁限制方法主要有P-Q平面直线型低励磁限制方法，如图1，P-Q平面折线型低励限制方法，如图2，以及P-Q平面模拟静稳圆型低励限制方法，如图3，等。这些方法均采用P-Q平面坐标描述，而发电机失磁保护阻抗动作方程采用R-X阻抗圆平面坐标描述，这里P-Q平面坐标的P指有功功率，Q指无功功率，R-X平面坐标的R指阻抗，X指电抗，由于低励磁限制与失磁保护分别属于不同坐标系，无法直观地比较两者的配合关系，由于配合不合理导致失磁保护误动的情况时有发生。因此两者之间定值整定配合时，必须需映射到同一坐标平面进行校核来防止误动，这样大大增加了定值整定的工作量。国内文献《低励限制与失磁保护配合的分析》(郝雪平等，华北电力技术，2005年第07期)提出了将低励磁限制和失磁保护两者都归算到R-X阻抗圆平面上比较的分析方法，但没有直接采用R-X阻抗圆平面的低励磁限制方法，也就是仍然需要对采用的不同坐标进行配合整定，没有解决根本问题。

发明内容

本发明要解决的问题是：现有低励磁限制和电机失磁保护配合时需要转换坐标参数，易出现转换失误，导致失磁保护误动；需要实现低励磁限制与发电机失磁保护阻抗判据的无缝配合，防止发电机低励运行时，低励磁限制滞后于失磁保护动作，造成发电机误跳机，对此本发明提供一种新的低励磁限制方法。

本发明的技术方案为：一种低励磁限制方法，通过检测发电机机端电压和机端电流，计算发电机机端测量阻抗，在R-X阻抗圆平面设定一低励磁限制阻抗圆，当测量阻抗进入低励磁限制阻抗圆内时，低励磁限制延时40ms～60ms动作于增大励磁电流，维持发电机稳定运行状态；所述低励磁限制阻抗圆覆盖失磁保护静态稳定阻抗圆，实现与发电机失磁保护阻抗判据无缝配合。

通过检测发电机机端电压

和发电机机端电流

计算发电机机端测量阻抗Z，机端测量阻抗Z的计算公式为：

$Z=\frac{{\stackrel{\·}{U}}_F}{{\stackrel{\·}{I}}_F}=R+j\·X$           ①

式①中，R为发电机机端测量阻抗的实部，X为发电机机端测量阻抗的虚部；

设失磁保护静态稳定阻抗圆的圆心坐标为O’(0，x₀)，半径为r₀，圆内为动作区，失磁保护静态稳定阻抗圆动作方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{R}^2+{(X-x_0)}^2<r_0^2\\ x_0=-\frac{X_d-X_s}{2}\\ r_0=\frac{X_d+X_s}{2}\end{array}\right.$            ②

式②中，R和X的含义与式①相同，X_d为发电机的同步电抗，X_s为发电机与系统之间的联系电抗。

低励磁限制阻抗圆与失磁保护静态稳定阻抗圆采用同一个圆心O’(0，

)，低励磁限制阻抗圆的半径取失磁保护静态稳定阻抗圆半径的K倍，即

K＝1.1～1.3，低励磁限制阻抗圆内为低励磁限制动作区；

对应的低励磁限制阻抗圆的动作方程为：

$R^2+{(X+\frac{X_d-X_s}{2})}^2<{(K\&CenterDot;\frac{X_d+X_s}{2})}^2$             ③

式③中，R和X的含义与式①相同，X_d和X_s的含义与式②相同。

为了实现低励磁限制与发电机失磁保护阻抗判据的无缝配合，防止发电机低励运行时，低励磁限制滞后于失磁保护动作，造成发电机误跳机，低励磁限制应先于失磁保护静态稳定阻抗判据动作，考虑两者之间的配合关系，本发明设置的低励磁限制阻抗圆比失磁保护静态稳定阻抗圆大，完全覆盖整个静态稳定阻抗圆，保证低励磁限制先于失磁保护动作。为了便于现场整定，低励磁限制阻抗圆可与静态稳定阻抗圆采用同一个圆心。

本发明的有益效果是：与以往低励磁限制方法相比，本发明更为直观，失磁保护和低励磁限制均为R-X阻抗平面坐标描述，无需进行坐标平面转换，实现了低励磁限制与发电机失磁保护阻抗判据的无缝配合，防止发电机低励运行时，低励磁限制滞后于失磁保护动作，造成发电机误跳机，同时也大大减少了两者之间定值整定校对的工作量。

附图说明

图1是P-Q平面直线型低励磁限制特性图。

图2是P-Q平面折线型低励磁限制特性图。

图3是P-Q平面模拟静稳圆型低励磁限制特性图。

图4是本发明低励磁限制方法与失磁保护静态稳定阻抗圆的配合关系图。

图5是本发明优选的低励磁限制方法与失磁保护静态稳定阻抗圆的配合关系图。

具体实施方式

励磁调节装置通过检测发电机机端电压和发电机机端电流

计算发电机机端测量阻抗Z，机端测量阻抗Z的计算公式为：

$Z=\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_F}{{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_F}=R+j\&CenterDot;X$          ①

式①中，R为发电机机端测量阻抗的实部，X为发电机机端测量阻抗的虚部。

设失磁保护静态稳定阻抗圆的圆心坐标为O’(0，x₀)，半径为r₀，圆内为动作区，如附图4所示，失磁保护静态稳定阻抗圆动作方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{R}^2+{(X-x_0)}^2<r_0^2\\ x_0=-\frac{X_d-X_s}{2}\\ r_0=\frac{X_d+X_s}{2}\end{array}\right.$           ②

式②中，R和X的含义与式①相同，X_d为发电机的同步电抗，X_s为发电机与系统之间的联系电抗。

低励磁限制应先于失磁保护静态稳定阻抗判据动作，考虑两者之间的配合关系，设置的低励磁限制阻抗圆比失磁保护静态稳定阻抗圆大，完全覆盖整个失磁保护静态稳定阻抗圆，如图4所示。为了便于现场整定，低励磁限制阻抗圆可与静态稳定阻抗圆采用同一个圆心O’(0，

)，低励磁限制阻抗圆的半径取失磁保护静态稳定阻抗圆半径的K倍，即

K＝1.1～1.3，圆内为低励磁限制动作区，如图5所示。

附图5对应的低励磁限制阻抗圆的动作方程为：

$R^2+{(X+\frac{X_d-X_s}{2})}^2<{(K\&CenterDot;\frac{X_d+X_s}{2})}^2$           ③

式③中，R和X的含义与式①相同，X_d和X_s的含义与式②相同。

发电机失磁保护可根据发电机与系统联系紧密程度选择静态稳定圆或异步阻抗圆，失磁异步阻抗圆在静态稳定阻抗圆内，如图4和图5所示，而低励磁限制阻抗圆又完整包含失磁阻抗静态稳定阻抗圆，因此低励磁限制阻抗圆也完整覆盖失磁异步阻抗圆；在发电机低励运行时，发电机机端测量阻抗会首先进入低励磁限制阻抗圆，低励磁限制延时40ms～60ms动作于增大励磁电流，维持发电机稳定运行状态，可靠防止发电机失磁保护误动作。

与以往低励磁限制方法相比，本发明在R-X平面上设置一低励磁限制阻抗圆，通过发电机机端的测量阻抗直接进行低励磁限制，而不是以往的通过P-Q平面来进行低励磁限制，使低励磁限制与失磁保护位于同一坐标系，无需进行坐标平面转换，更为直观，实现了低励磁限制与发电机失磁保护阻抗判据的无缝配合，防止发电机低励运行时，低励磁限制滞后于失磁保护动作，造成发电机误跳机，同时也大大减少了两者之间定值整定校对的工作量。

Claims (3)

1、一种低励磁限制方法，其特征是通过检测发电机机端电压和机端电流，计算发电机机端测量阻抗，在R-X阻抗圆平面设定一低励磁限制阻抗圆，当测量阻抗进入低励磁限制阻抗圆内时，低励磁限制延时40ms～60ms动作于增大励磁电流，维持发电机稳定运行状态；所述低励磁限制阻抗圆覆盖失磁保护静态稳定阻抗圆，实现与发电机失磁保护阻抗判据无缝配合。

2、根据权利要求1所述的一种低励磁限制方法，其特征是通过检测发电机机端电压

和发电机机端电流

计算发电机机端测量阻抗Z，机端测量阻抗Z的计算公式为：

$Z=\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_F}{{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_F}=R+j\&CenterDot;X$ ①

式①中，R为发电机机端测量阻抗的实部，X为发电机机端测量阻抗的虚部；

设失磁保护静态稳定阻抗圆的圆心坐标为O’(0，x₀)，半径为r₀，圆内为动作区，失磁保护静态稳定阻抗圆动作方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{R}^2+{(X-x_0)}^2<r_0^2\\ x_0=-\frac{X_d-X_s}{2}\\ r_0=\frac{X_d+X_s}{2}\end{array}\right.$ ②

式②中，R和X的含义与式①相同，X_d为发电机的同步电抗，X_s为发电机与系统之间的联系电抗。

3、根据权利要求2所述的一种低励磁限制方法，其特征是低励磁限制阻抗圆与失磁保护静态稳定阻抗圆采用同一个圆心O’(0，)，低励磁限制阻抗圆的半径取失磁保护静态稳定阻抗圆半径的K倍，即

K＝1.1～1.3，低励磁限制阻抗圆内为低励磁限制动作区；

对应的低励磁限制阻抗圆的动作方程为：

$R^2+{(X+\frac{X_d-X_s}{2})}^2<{(K\&CenterDot;\frac{X_d+X_s}{2})}^2$ ③

式③中，R和X的含义与式①相同，X_d和X_s的含义与式②相同。

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