CN103630779A - 一种无刷励磁系统参数的实测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种无刷励磁系统参数的实测方法，无刷励磁系统包括交流副励磁机、可控硅整流器、交流励磁机、不可控整流器以及励磁调节器，其中交流励磁机的励磁绕组安放在定子上，输出所联结的二极管整流器固定在发电机的转轴上，其输出的直流电流直接通入发电机励磁绕组，交流副励磁机作为可控硅整流器的供电电源，励磁调节器对可控硅整流电路进行移相触发控制，交流励磁机的输出经不可控整流器向发电机提供励磁电压，无刷励磁系统参数的实测方法是通过发电机空载试验获取励磁机负载特性，利用励磁机负载特性代替励磁机空载特性对无刷励磁系统进行仿真建模。本发明可精确获取无刷励磁系统中励磁机空载饱和特性，从而确定系统实际参数值。
Description
技术领域
本发明属于电气工程技术领域，涉及励磁系统参数实测方案的确定，具体涉及一种无刷励磁系统参数的实测方法。
背景技术
随着我国电力系统全国联网和西电东送工程的实施，对电力系统稳定计算提出了更高的要求，其中就包括在计算中采用实际的励磁系统参数。但目前全国很多电网公司在进行电网稳定数字仿真计算时，大都采用励磁系统典型模型和参数，这就使得计算结果与实际情况有较大的偏差，影响电网安全和稳定。目前常见的励磁系统模型包括三机励磁系统、自并励励磁系统以及无刷励磁系统。在进行参数实测试验时，需从励磁机端引出端子测取励磁机空载饱和特性。然而，无刷励磁系统中，由于励磁机的电枢及整流器都是与主轴一同旋转的，所以励磁机输出电压无法引出来，即无法得到其励磁机空载饱和特性。因此，目前常规的励磁系统参数实测技术不适用于无刷励磁系统，若忽略其实际情况，直接采用典型值，将对电网的稳定运行造成威胁。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有方法的缺陷，提供一种无刷励磁系统参数的实测方法。使用该方法可精确获取无刷励磁系统中励磁机空载饱和特性，从而确定系统实际参数值。
本发明的技术方案是，本发明的无刷励磁系统参数实测方法，所述无刷励磁系统包括有交流副励磁机、可控硅整流器、交流励磁机、不可控整流器以及励磁调节器，其中交流励磁机的励磁绕组安放在定子上，输出所联结的二极管整流器固定在发电机的转轴上，与转子一同旋转，其输出的直流电流直接通入发电机励磁绕组而不需要滑环及碳刷，交流副励磁机作为可控硅整流器的供电电源，励磁调节器对可控硅整流电路进行移相触发控制，为交流励磁机提供励磁电流，交流励磁机的输出经不可控整流器向发电机提供励磁电压，无刷励磁系统参数的实测方法是通过发电机空载试验获取励磁机负载特性，利用励磁机负载特性代替励磁机空载特性对无刷励磁系统进行仿真建模。
励磁机负载特性实测方法包括如下步骤：
1）令发电机按照空载额定转速运行，按照发电机空载特性曲线调整机端电压V t，在此过程中，记录励磁机的励磁电压值，测量励磁机的励磁电流I fe和发电机的机端空载电压V t；
2）根据发电机的空载特性曲线，由测量得到的发电机的机端空载电压V t，近似推断发电机励磁电流I f；
3）已知空载情况下，发电机的励磁电压与励磁电流存在如下关系式：
其中，r f 为温度为75°时发电机转子电阻值，根据式（1）推出励磁电压值，由此可得励磁机负载特性；
4）根据励磁机饱和特性建模的要求，确定饱和曲线对应励磁机的励磁顶值电压和75%励磁顶值电压下的励磁机励磁电流。
本发明通过发电机空载试验，利用所测得的发电机的机端电压值推导出发电机的励磁电压值。
本发明将励磁机负载特性代替励磁机空载特性输入到模型中，设置去磁因子KD=0，利用励磁机负载特性替代空载特性来对无刷励磁系统仿真建模。
本发明的有益效果是，本发明所提出的无刷励磁系统参数实测方法，解决了无法测得励磁机空载饱和特性的问题，可提高励磁系统实测参数的精确度，亦有益于电网安全与稳定运行。
附图说明
图1是三机无刷励磁系统的原理图；
图2是给定的发电机空载饱和特性曲线；
图3是三机交流励磁系统模型的励磁机负载特性曲线；
图4是详细模型与简化模型的发电机功角仿真对比图；
图5是详细模型与简化模型的励磁电压仿真对比图；
图6是详细模型与简化模型的机端电压仿真对比图；
图7是详细模型与简化模型的有功功率仿真对比图；
图8是详细模型与简化模型的无功功率仿真对比图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。
三机无刷励磁系统的原理图如图1所示，包括有交流副励磁机、可控硅整流器、交流励磁机、不可控整流器以及励磁调节器，其中交流励磁机的励磁绕组安放在定子上，输出所联结的二极管整流器固定在发电机的转轴上，与转子一同旋转，其输出的直流电流直接通入发电机励磁绕组而不需要滑环及碳刷，交流副励磁机作为可控硅整流器的供电电源，励磁调节器对可控硅整流电路进行移相触发控制，为交流励磁机提供励磁电流，交流励磁机的输出经不可控整流器向发电机提供励磁电压。本实施例中，不可控整流器是不可控的二极管整流器。
本发明的无刷励磁系统参数实测方法，通过发电机空载试验获取励磁机负载特性，利用励磁机负载特性代替励磁机空载特性对无刷励磁系统进行仿真建模。
本发明的实施步骤如下：
（1）基于电力系统电磁暂态仿真计算建立单机无穷大系统模型，励磁系统详细模型采用三机交流励磁系统模型及典型参数，包括给定的发电机空载饱和特性如附图1所示；
（2）基于仿真系统按照上述测试方案进行励磁机负载饱和特性测试：
令发电机按照空载额定转速运行，调整励磁机励磁电压，测量励磁机励磁电流和发电机机端空载电压。
根据发电机空载特性曲线，由测量得到的发电机机端空载电压，可近似推断发电机励磁电流I f ，由此推出励磁电压E f 。
通过调节发电机机端电压值，可得到相对应的励磁机励磁电流和励磁电压值，从而得到励磁机负载特性曲线，在电力系统电磁暂态仿真中，得到如附图3所示的E f -I fe 曲线关系；
（3）采用简化模型模型，按照仿真测量的励磁机负载特性，进行无刷励磁建模。
对简化模型与详细模型搭建的单机无穷大系统，在同一工况下施加同一故障，得到仿真波形图如附图4-8所示：功角波动略有误差；励磁电压由于简化了部分环节略有误差；机端电压、有功功率和无功功率也基本一致。在工程实际允许范围内，结果表明上述方案有效可行。
Claims (4)
1.一种无刷励磁系统参数的实测方法，所述无刷励磁系统包括有交流副励磁机、可控硅整流器、交流励磁机、不可控整流器以及励磁调节器，其中交流励磁机的励磁绕组安放在定子上，输出所联结的二极管整流器固定在发电机的转轴上，与转子一同旋转，其输出的直流电流直接通入发电机励磁绕组而不需要滑环及碳刷，交流副励磁机作为可控硅整流器的供电电源，励磁调节器对可控硅整流电路进行移相触发控制，为交流励磁机提供励磁电流，交流励磁机的输出经不可控整流器向发电机提供励磁电压，其特征在于无刷励磁系统参数的实测方法是通过发电机空载试验获取励磁机负载特性，利用励磁机负载特性代替励磁机空载特性对无刷励磁系统进行仿真建模。
2.如权利要求1所述的无刷励磁系统参数实测方法，其特征在于励磁机负载特性实测方法包括如下步骤：
1）令发电机按照空载额定转速运行，按照发电机空载特性曲线调整机端电压V t，在此过程中，记录励磁机的励磁电压值，测量励磁机的励磁电流I fe和发电机的机端空载电压V t；
2）根据发电机的空载特性曲线，由测量得到的发电机的机端空载电压V t，近似推断发电机励磁电流I f；
3）已知空载情况下，发电机的励磁电压与励磁电流存在如下关系式：
其中，r f 为温度为75°时发电机转子电阻值，根据式（1）推出励磁电压值，由此可得励磁机负载特性；
4）根据励磁机饱和特性建模的要求，确定饱和曲线对应励磁机的励磁顶值电压和75%励磁顶值电压下的励磁机励磁电流。
3.根据权利要求1所述的无刷励磁系统参数的实测方法，其特征在于通过发电机空载试验，利用所测得的发电机的机端电压值推导出发电机的励磁电压值。
4.如权利要求1所述的无刷励磁系统参数实测方法，其特征在于将励磁机负载特性代替励磁机空载特性输入到模型中，设置去磁因子KD=0，利用励磁机负载特性替代空载特性来对无刷励磁系统仿真建模。
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