CN106990358A - 一种功率负荷不平衡保护的转速判据计算方法 - Google Patents

一种功率负荷不平衡保护的转速判据计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种功率负荷不平衡保护的转速判据计算方法，它包括：该方法首先构造待计算机组的最大运行方式，单机按照额定功率运行，双线送出和单线送出；在此基础上计算双线中一回线发生近端三相金属性接地短路故障的转速最大值，同时计算单线中一回线发生近端单相金属性接地短路故障的转速最大值，比较两者大小，取大的数值作为功率负荷不平衡保护的转速判据。

Description

一种功率负荷不平衡保护的转速判据计算方法
技术领域
本发明涉及一种汽轮机保护领域，特别是一种功率负荷不平衡保护的转速判据计算方法。
背景技术
大型汽轮机的“功率-负荷不平衡保护”一般以机组电气功率的标幺值和中压缸排气压力的标幺值之差为动作判据，在机组发生故障时能够快速动作关闭调门，有效降低汽轮机超速的最大值。但是该保护也存在误动现象较为严重的问题。当功率变送器发生故障，如PT断线时，可能误动，当机组发生近端短路故障时，也容易误动。将功率负荷不平衡保护修改为转速和功率双判据后，其功率判据仍可沿用之前的厂家设计方法，但是转速判据的计算方法不能确定。为确定转速判据，本发明提出一种功率负荷不平衡保护的转速判据的计算方法。
发明内容
本发明的目的就是提出一种功率负荷不平衡保护的转速判据计算方法，将功率负荷不平衡保护修改为转速和功率双判据后，能够确定转速判据。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，功率负荷不平衡保护的转速判据计算方法，它包括有：所述计算方法步骤如下：
S1：在电网计算程序中构造待计算机组的最大运行方式，单机按照额定功率运行，双线送出和单线送出；
S2：在步骤S1的基础上计算双线中一回线发生近端三相金属性接地短路故障，t1时切除故障，计算得到切除故障后机组最大转速值N3；
S3：在步骤S1的基础上计算单线中一回线发生近端单相金属性接地短路故障，t2时切除故障，t3时重合成功，计算得到切除故障后机组最大转速值N1；
S4：比较N3和N1的大小，取大的数值作为功率负荷不平衡保护的转速判据。
进一步：步骤S1中所述构造待计算机组的最大运行方式包括有建立电厂的计算模型数据，所述计算模型包括有：发电机模型、励磁系统模型、调速系统模型、主变模型、线路模型。
进一步：所述发电机模型建立方式包括有：
库参数基准容量Sp为0.000000MVA，对于电抗，d轴中同步状态Xd为2.208000p.u.，d轴中暂态状态Xd′为0.175800p.u.，d轴中次暂态状态Xd″为0.141700p.u.；q轴中同步状态Xq为1.951000p.u.，q轴中暂态状态Xq′为0.335500p.u.，q轴中次暂态状态Xq″为0.140100p.u.；
对于时间常数，转子惯性TJ为5.972000s，转子惯性Xd0′为10.990000s，转子惯性Xd0″为0.043000s，转子惯性Xq0′为1.222000s，转子惯性Xq0″为0.084000s；
对于饱和参数a为1.000000，饱和参数b为0.000000，饱和参数n为1.000000；
阻尼系数D为0.000000s，定子电阻Ra为0.000000p.u.负序电抗X2为0.140900p.u.。
进一步：所述励磁系统模型建立方式包括有：
调差电抗Xc为0.000000，测量环节Tr为0.020000S；放大环节中，Ka为1.000000，Ta为0.020000S，Vamax为10.000000，Vamin为-10.000000；
校正环节选择串联PID，其中，K为20.000000，Kv为0.000000，T1为3.000000S，T2为1.000000S，T3为0.100000S，T4为0.100000S，VMAX1为9999.900000，VMIN1为-9999.900000；
并联校正环节中，Kf为0.000000，Tf为1.000000S；
另外，Kc为0.083000，Vrmax为9.050000，Vrmin为-7.210000。
进一步：所述调速系统模型建立方式包括有：
对于电液调节系统：死区ε为0001300，转速变换时间T1为0.020000，转速放大倍数K为20.000000；
控制方式选择负荷反馈控制，对于负荷控制器PID参数，其中，负荷控制前馈系数为0.500000，比例倍数为0.303000，微分倍数为0.000000，积分倍数为0.007000；积分环节输出限制，最大值为1.000000，最小值为-1.000000；PID输出限制，最大值为1.000000，最小值为-1.000000；
一次调频负荷限制上限为0.080000，下限为-1.000000。
进一步：所述主变模型建立方式包括有：
连接信息：I侧节点名为都上都G1，连接方式为D，基准电压为22KV；J侧节点名为都上都51，连接方式为YG，基准电压为525KV；
对于阻抗及变比，R1为0.000181p.u.，X1为0.019444p.u.，Tk为1.000000p.u.，GM为0.000000p.u.，BM为0.000000p.u.，数据组选择BSAIC。
进一步：所述线路模型建立方式包括有：
所属区域为J侧有效；连接信息：I侧节点名为承承上51，开关状态为合，基准电压为525KV，J侧节点名为承上承51，开关状态为合，基准电压为525KV；
对于阻抗线路容量，额定量为0.000000KA，上限量为100.00％；对于阻抗中的阻值，R1为0.000000p.u.，X1为-0.008170p.u.，B1/2为0.000000p.u.；R0为0.000000p.u.，X0为-0.008170p.u.，B0/2为0.000000p.u.，数据组选择BSAIC。
进一步：步骤S1所述电网计算机程序包括有：PSASP和PSD-BPA程序。
进一步：步骤S2中所述t1为0.09s。
进一步：步骤S3中所述t2为0.09s，所述t3为1.1s。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
将功率负荷不平衡保护修改为转速和功率双判据后，能够确定转速判据。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
本发明的附图说明如下：
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的主变模型；
图3为本发明的线路模型；
图4为本发明的三相故障的转速计算结果；
图5为本发明的单相故障的转速计算结果。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
实施例：如图1～图5所示，针对某电厂进行如下操作：
一、建立目标电厂的计算模型和数据
在电力系统专用计算程序中，如PSASP和PSD-BPA程序中，建立电厂的计算模型数据，包括以下几个部分：发电机模型、励磁系统模型、调速系统模型、主变模型、线路模型。
(1)发电机模型建立如下：
库参数基准容量Sp为0.000000MVA，对于电抗，d轴中同步状态Xd为2.208000p.u.，d轴中暂态状态Xd′为0.175800p.u.，d轴中次暂态状态Xd″为0.141700p.u.；q轴中同步状态Xq为1.951000p.u.，q轴中暂态状态Xq′为0.335500p.u.，q轴中次暂态状态Xq″为0.140100p.u.；
对于时间常数，转子惯性TJ为5.972000s，转子惯性Xd0′为10.990000s，转子惯性Xd0″为0.043000s，转子惯性Xq0′为1.222000s，转子惯性Xq0″为0.084000s；
对于饱和参数a为1.000000，饱和参数b为0.000000，饱和参数n为1.000000。
阻尼系数D为0.000000s，定子电阻Ra为0.000000p.u.负序电抗X2为0.140900p.u.。
(2)励磁系统模型建立如下：
调差电抗Xc为0.000000，测量环节Tr为0.020000S；放大环节中，Ka为1.000000，Ta为0.020000S，Vamax为10.000000，Vamin为-10.000000；
校正环节选择串联PID，其中，K为20.000000，Kv为0.000000，T1为3.000000S，T2为1.000000S，T3为0.100000S，T4为0.100000S，VMAX1为9999.900000，VMIN1为-9999.900000；
并联校正环节中，Kf为0.000000，Tf为1.000000S；
另外，Kc为0.083000，Vrmax为9.050000，Vrmin为-7.210000。
(3)调速系统模型建立如下：
对于电液调节系统：死区ε为0001300，转速变换时间T1为0.020000，转速放大倍数K为20.000000；
控制方式选择负荷反馈控制，对于负荷控制器PID参数，其中，负荷控制前馈系数为0.500000，比例倍数为0.303000，微分倍数为0.000000，积分倍数为0.007000；积分环节输出限制，最大值为1.000000，最小值为-1.000000；PID输出限制，最大值为1.000000，最小值为-1.000000。
一次调频负荷限制上限为0.080000，下限为-1.000000。
(4)主变模型参数实例如下：模型如图2所示
连接信息：I侧节点名为都上都G1，连接方式为D，基准电压为22KV；J侧节点名为都上都51，连接方式为YG，基准电压为525KV；
对于阻抗及变比，R1为0.000181p.u.，X1为0.019444p.u.，Tk为1.000000p.u.，GM为0.000000p.u.，BM为0.000000p.u.，数据组选择BSAIC。
(5)线路模型参数建立如下：模型如图3所示
所属区域为J侧有效；连接信息：I侧节点名为承承上51，开关状态为合，基准电压为525KV，J侧节点名为承上承51，开关状态为合，基准电压为525KV；
对于阻抗线路容量，额定量为0.000000KA，上限量为100.00％；对于阻抗中的阻值，R1为0.000000p.u.，X1为-0.008170p.u.，B1/2为0.000000p.u.；R0为0.000000p.u.，X0为-0.008170p.u.，B0/2为0.000000p.u.，数据组选择BSAIC。
二、分别计算机组运行在额定功率情况下，三相故障和单相故障后的转速最大值
其中三相故障设置如下：作业名为作业_1，故障地点中的支路名称为AC213556，I侧母线为都上都K1，J侧母线为都上都51，故障点位置K为1％，新增母线AC213556_1，故障方式中快速设置包括有单相接地、单相断线、三相接地、三相断线；相选择A、B、C三相，类型为短路接地，其中接入阻抗R为0.000000p.u.，X为0.000000p.u.；故障接入时间设置，起始时间Ts为1.0sec.，结束时间Te为1.09sec.。
其中单相故障设置如下：作业名为作业_2，故障地点中的支路名称为AC213557，I侧母线为都上都K1，J侧母线为都上都51，故障点位置K为1％，新增母线AC213557_2，故障方式中快速设置包括有单相接地、单相断线、三相接地、三相断线；相只选择A单相，类型为短路接地，其中接入阻抗R为0.000000p.u.，X为0.000000p.u.；故障接入时间设置，起始时间Ts为1.0sec.，结束时间Te为1.1sec.。
如图1所示，计算方法步骤如下：
S1：在电网PSASP和PSD-BPA的计算程序中构造待计算机组的最大运行方式：单机按照额定功率运行，双线送出和单线送出；
S2：在步骤S1的基础上计算双线中一回线发生近端三相金属性接地短路故障，0.09s时切除故障，计算得到切除故障后机组最大转速值N3；
S3：在步骤S1的基础上计算单线中一回线发生近端单相金属性接地短路故障，0.09s时切除故障，1.1s时重合成功，计算得到切除故障后机组最大转速值N1；
S4：比较N3和N1的大小，取大的数值作为功率负荷不平衡保护的转速判据。
三、根据计算结果，取计算得到转速最大值作为转速闭环保护的定值
三相故障的转速计算结果如图4所示，算出N3＝1.01；单相故障的转速计算结果如图5所示，算出N1＝1.004；
判断得出N3＝1.01>N1＝1.004，因此转速判据动作定值取为N3＝1.01。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种功率负荷不平衡保护的转速判据计算方法，其特征在于:所述计算方法步骤如下：
S1：在电网计算程序中构造待计算机组的最大运行方式，单机按照额定功率运行，双线送出和单线送出；
S2：在步骤S1的基础上计算双线中一回线发生近端三相金属性接地短路故障，t1时切除故障，计算得到切除故障后机组最大转速值N3；
S3：在步骤S1的基础上计算单线中一回线发生近端单相金属性接地短路故障，t2时切除故障，t3时重合成功，计算得到切除故障后机组最大转速值N1；
S4：比较N3和N1的大小，取大的数值作为功率负荷不平衡保护的转速判据。
2.如权利要求1所述的功率负荷不平衡保护的转速判据计算方法，其特征是：步骤S1中所述构造待计算机组的最大运行方式包括有建立电厂的计算模型数据，所述计算模型包括有：发电机模型、励磁系统模型、调速系统模型、主变模型、线路模型。
3.如权利要求2所述的功率负荷不平衡保护的转速判据计算方法，其特征是：所述发电机模型建立方式包括有：
库参数基准容量Sp为0.000000MVA，对于电抗，d轴中同步状态Xd为2.208000p.u.，d轴中暂态状态Xd′为0.175800p.u.，d轴中次暂态状态Xd″为0.141700p.u.；q轴中同步状态Xq为1.951000p.u.，q轴中暂态状态Xq′为0.335500p.u.，q轴中次暂态状态Xq″为0.140100p.u.；
对于时间常数，转子惯性TJ为5.972000s，转子惯性Xd0′为10.990000s，转子惯性Xd0″为0.043000s，转子惯性Xq0′为1.222000s，转子惯性Xq0″为0.084000s；
对于饱和参数a为1.000000，饱和参数b为0.000000，饱和参数n为1.000000；
阻尼系数D为0.000000s，定子电阻Ra为0.000000p.u.负序电抗X2为0.140900p.u.。
4.如权利要求2所述的功率负荷不平衡保护的转速判据计算方法，其特征是：所述励磁系统模型建立方式包括有：
调差电抗Xc为0.000000，测量环节Tr为0.020000S；放大环节中，Ka为1.000000，Ta为0.020000S，Vamax为10.000000，Vamin为-10.000000；
校正环节选择串联PID，其中，K为20.000000，Kv为0.000000，T1为3.000000S，T2为1.000000S，T3为0.100000S，T4为0.100000S，VMAX1为9999.900000，VMIN1为-9999.900000；
并联校正环节中，Kf为0.000000，Tf为1.000000S；
另外，Kc为0.083000，Vrmax为9.050000，Vrmin为-7.210000。
5.如权利要求2所述的功率负荷不平衡保护的转速判据计算方法，其特征是：所述调速系统模型建立方式包括有：
对于电液调节系统：死区ε为0001300，转速变换时间T1为0.020000，转速放大倍数K为20.000000；
控制方式选择负荷反馈控制，对于负荷控制器PID参数，其中，负荷控制前馈系数为0.500000，比例倍数为0.303000，微分倍数为0.000000，积分倍数为0.007000；积分环节输出限制，最大值为1.000000，最小值为-1.000000；PID输出限制，最大值为1.000000，最小值为-1.000000；
一次调频负荷限制上限为0.080000，下限为-1.000000。
6.如权利要求2所述的功率负荷不平衡保护的转速判据计算方法，其特征是：所述主变模型建立方式包括有：
连接信息：I侧节点名为都上都G1，连接方式为D，基准电压为22KV；J侧节点名为都上都51，连接方式为YG，基准电压为525KV；
对于阻抗及变比，R1为0.000181p.u.，X1为0.019444p.u.，Tk为1.000000p.u.，GM为0.000000p.u.，BM为0.000000p.u.，数据组选择BSAIC。
7.如权利要求2所述的功率负荷不平衡保护的转速判据计算方法，其特征是：所述线路模型建立方式包括有：
所属区域为J侧有效；连接信息：I侧节点名为承承上51，开关状态为合，基准电压为525KV，J侧节点名为承上承51，开关状态为合，基准电压为525KV；
对于阻抗线路容量，额定量为0.000000KA，上限量为100.00％；对于阻抗中的阻值，R1为0.000000p.u.，X1为-0.008170p.u.，B1/2为0.000000p.u.；R0为0.000000p.u.，X0为-0.008170p.u.，B0/2为0.000000p.u.，数据组选择BSAIC。
8.如权利要求1所述的功率负荷不平衡保护的转速判据计算方法，其特征是：步骤S1所述电网计算机程序包括有：PSASP和PSD-BPA程序。
9.如权利要求1所述的功率负荷不平衡保护的转速判据计算方法，其特征是：步骤S2中所述t1为0.09s。
10.如权利要求1所述的功率负荷不平衡保护的转速判据计算方法，其特征是：步骤S3中所述t2为0.09s，所述t3为1.1s。
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