CN103986382A - 一种基于滴状阻抗圆的水轮发电机欠励限制曲线确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于滴状阻抗圆的水轮发电机欠励限制曲线确定方法，通过检测水轮发电机机端测量阻抗，以欠励限制滴状阻抗圆为判断依据，当进入滴状阻抗圆内，欠励限制动作，该方法整定和试验校核简单，能有效防止失磁保护与欠励限制曲线失配误动。

Description

一种基于滴状阻抗圆的水轮发电机欠励限制曲线确定方法

技术领域

本发明涉及一种基于滴状阻抗圆的水轮发电机欠励限制曲线确定方法，适用于水轮发电机励磁调节器欠励限制曲线确定。

背景技术

由于水轮发电机为凸极式，临界失稳轨迹为滴状曲线，不是简单的隐极式发电机的圆状，水轮发电机进相运行时，阻抗坐标系下欠励限制曲线，随机端电压、有功功率和无功功率的变化而变化，进相深度往往难以控制，且整定复杂，易出现失磁保护与欠励限制曲线匹配失误问题，导致失磁误动停机，因此有必要研究阻抗平面内水轮发电机滴状轨迹欠励限制曲线确定方法，当进相深度进入欠励限制滴状阻抗圆内，则欠励限制动作，避免因进相深度过深导致失磁保护动作。

发明内容

本发明提出了一种基于滴状阻抗圆的水轮发电机欠励限制曲线确定方法，弥补了现有欠励限制曲线确定方法的不足，通过检测水轮发电机机端阻抗值，当进相深度进入欠励限制滴状阻抗圆内，则欠励限制动作，该方法整定和试验校核简单，失磁保护和低励限制在整定计算时不需要进行坐标平面的转换，能有效防止失磁保护与欠励限制曲线失配误动。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种基于滴状阻抗圆的水轮发电机欠励限制曲线确定方法，本发明通过检测水轮发电机机端电压和电流计算出机端测量阻抗，以是否进入欠励限制滴状阻抗圆内为判断依据，当进入滴状阻抗圆内，欠励限制动作，阻止进相深度的增加；步骤为：

1).水轮发电机静态稳定滴状阻抗圆为：

$\left\{\begin{array}{c}R=\frac{(\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}-\frac{1}{X_{\mathrm{d\Σ}}})\frac{{\sin }^3\mathrm{\δ}}{\cos \mathrm{\δ}}}{{\left[(\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}-\frac{1}{X_{\mathrm{d\Σ}}})\frac{{\sin }^3\mathrm{\δ}}{\cos \mathrm{\δ}}\right]}^2+{[(\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}-\frac{1}{X_{\mathrm{d\Σ}}}){\sin }^2\mathrm{\δ}-\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}]}^2}\\ X=\frac{(\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}-\frac{1}{X_{\mathrm{d\Σ}}}){\sin }^2\mathrm{\δ}-\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}}{{\left[(\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}-\frac{1}{X_{\mathrm{d\Σ}}})\frac{{\sin }^3\mathrm{\δ}}{\cos \mathrm{\δ}}\right]}^2+{[(\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}-\frac{1}{X_{\mathrm{d\Σ}}}){\sin }^2\mathrm{\δ}-\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}]}^2}+X_s\end{array}\right.$     (式1)

在阻抗坐标系下，δ为0°≤δ≤360°，利用式1计算出(R，X)坐标值，得出水轮发电机静态稳定极限滴状阻抗圆；

2).水轮发电机欠励限制滴状阻抗圆确定

依据步骤1，在阻抗坐标平面内，将R，X乘以相应的k_set倍，相当于k_set·X_q、k_set·X_d、k_set·X_s，得出水轮发电机欠励限制滴状阻抗圆；

3).依据步骤2，得出的水轮发电机欠励限制滴状阻抗圆，其k_set为水轮发电机进相深度限制比率定值，一般可以整定为1.2～1.5；

4).通过检测水轮发电机机端测量阻抗Z_j，当Z_j进入水轮发电机欠励限制滴状阻抗圆式2内，则欠励限制动作，限制进相深度的增加；

其中：X_d为发电机d轴同步电抗，X_q为发电机q轴同步电抗，X_s为发电机与系统之间的等值电抗，δ发电机相对系统母线的功角，其中X_d∑＝X_d+X_s，X_q∑＝X_q+X_s。

本发明的有益效果是：

a.弥补了现有欠励限制曲线的不足，在失磁保护与欠励限制曲线配合关系核算时无需要进行坐标平面的转换。

b.本发明确定的欠励限制曲线更加精确，整定和试验校核简单，能有效防止失磁保护与欠励限制曲线的失配误动。

附图说明

图1为水轮发电机R-X平面内静态稳定滴状阻抗边界和所确定的欠励限制滴状阻抗保护边界。

具体实施方式

一种基于滴状阻抗圆的水轮发电机欠励限制曲线确定方法，本发明通过水轮发电机静态稳定极限分析，在阻抗坐标系下，δ取0°≤δ≤360°，利用式1计算出(R，X)坐标值，得出水轮发电机静态稳定极限滴状阻抗圆；步骤为：

1).水轮发电机静态稳定滴状阻抗圆为：

$\left\{\begin{array}{c}R=\frac{(\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}-\frac{1}{X_{\mathrm{d\Σ}}})\frac{{\sin }^3\mathrm{\δ}}{\cos \mathrm{\δ}}}{{\left[(\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}-\frac{1}{X_{\mathrm{d\Σ}}})\frac{{\sin }^3\mathrm{\δ}}{\cos \mathrm{\δ}}\right]}^2+{[(\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}-\frac{1}{X_{\mathrm{d\Σ}}}){\sin }^2\mathrm{\δ}-\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}]}^2}\\ X=\frac{(\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}-\frac{1}{X_{\mathrm{d\Σ}}}){\sin }^2\mathrm{\δ}-\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}}{{\left[(\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}-\frac{1}{X_{\mathrm{d\Σ}}})\frac{{\sin }^3\mathrm{\δ}}{\cos \mathrm{\δ}}\right]}^2+{[(\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}-\frac{1}{X_{\mathrm{d\Σ}}}){\sin }^2\mathrm{\δ}-\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}]}^2}+X_s\end{array}\right.$     (式1)

2).将发电机d轴同步电抗X_d标幺值，发电机q轴同步电抗X_q标幺值，发电机与系统之间的等值电抗X_s标幺值，同乘以水轮发电机进相深度限制比率定值k_set，即k_set·X_q、k_set·X_d、k_set·X_s作为定值设定在励磁调节装置内，相当于将静态稳定轨迹坐标(R，X)乘以进相深度限制比例定值k_set，如式2；

水轮发电机欠励限制滴状阻抗圆确定

3).励磁调节器通过检测水轮发电机机端测量阻抗Z_j，当Z_j进入水轮发电机欠励限制滴状阻抗圆内，则欠励限制动作，限制进相深度的增加。水轮发电机进相深度限制比率定值k_set，一般可以整定为1.2～1.5；

其中：X_d为发电机d轴同步电抗，X_q为发电机q轴同步电抗，X_s为发电机与系统之间的等值电抗，δ发电机相对系统母线的功角，其中X_d∑＝X_d+X_s，X_q∑＝X_q+X_s。

Claims (1)

1.一种基于滴状阻抗圆的水轮发电机欠励限制曲线确定方法，其特征是，通过检测水轮发电机机端电压和电流计算出机端测量阻抗，以是否进入欠励限制滴状阻抗圆内为判断依据，当进入滴状阻抗圆内，欠励限制动作，阻止进相深度的增加；步骤为：

1).水轮发电机静态稳定滴状阻抗圆为：

$\left\{\begin{array}{c}R=\frac{(\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}-\frac{1}{X_{\mathrm{d\Σ}}})\frac{{\sin }^3\mathrm{\δ}}{\cos \mathrm{\δ}}}{{\left[(\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}-\frac{1}{X_{\mathrm{d\Σ}}})\frac{{\sin }^3\mathrm{\δ}}{\cos \mathrm{\δ}}\right]}^2+{[(\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}-\frac{1}{X_{\mathrm{d\Σ}}}){\sin }^2\mathrm{\δ}-\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}]}^2}\\ X=\frac{(\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}-\frac{1}{X_{\mathrm{d\Σ}}}){\sin }^2\mathrm{\δ}-\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}}{{\left[(\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}-\frac{1}{X_{\mathrm{d\Σ}}})\frac{{\sin }^3\mathrm{\δ}}{\cos \mathrm{\δ}}\right]}^2+{[(\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}-\frac{1}{X_{\mathrm{d\Σ}}}){\sin }^2\mathrm{\δ}-\frac{1}{X_{\mathrm{q\Σ}}}]}^2}+X_s\end{array}\right.$      (式1)

在阻抗坐标系下，δ为0°≤δ≤360°，利用式1计算出(R，X)坐标值，得出水轮发电机静态稳定极限滴状阻抗圆；

2).水轮发电机欠励限制滴状阻抗圆确定

依据步骤1，在阻抗坐标平面内，将R，X乘以相应的k_set倍，相当于k_set·X_q、k_set·X_d、k_set·X_s，得出水轮发电机欠励限制滴状阻抗圆；

3).依据步骤2，得出的水轮发电机欠励限制滴状阻抗圆，其k_set为水轮发电机进相深度限制比率定值，一般可以整定为1.2～1.5；

4).通过检测水轮发电机机端测量阻抗Z_j，当Z_j进入水轮发电机欠励限制滴状阻抗圆式2内，则欠励限制动作，限制进相深度的增加；

其中：X_d为发电机d轴同步电抗，X_q为发电机q轴同步电抗，X_s为发电机与系统之间的等值电抗，δ发电机相对系统母线的功角，其中X_d∑＝X_d+X_s，X_q∑＝X_q+X_s。