CN109066803A - 一种提高大型同步调相机同期并网成功率的方法 - Google Patents

一种提高大型同步调相机同期并网成功率的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高大型同步调相机同期并网成功率的整定方法,针对大型同步调相机并网条件差、成功率低的问题，提出一种综合考虑导前时间误差和滑差变化的同期并网整定方法,首先，用最小二乘估计算法寻找导前时间的最佳函数匹配。接着，以冲击电流作为最大允许相角差的整定依据。最后，对考虑滑差变化的相角差时间曲线加以改进，改进后的曲线能够体现相角差在0到2π间变化的规律性，且直观表示出在一定的滑差范围内是否存在同期点或其存在个数，同时可以看出在给定的相角差范围内所对应的合闸时间范围。该同期并网整定方法，能够可靠预计合闸脉冲的发出时刻，有效减少并网的冲击电流，提高并网的成功率。

Description

一种提高大型同步调相机同期并网成功率的方法
技术领域
本发明属于同期并网领域，尤其涉及一种提高大型同步调相机同期并网成功率的整定方法。
背景技术
随着远距离直流输电电网的规模化建设，其电压等级、输电容量不断提高，换流站无功补偿的容量需求也越来越大，尤其是动态无功的补偿对于直流输电系统的电压稳定起着非常重要的作用。调相机具有可靠性更高、容量更大、动态维持电压能力强的特点，在电网扰动的情况下，能够通过强励及时提供大容量动态无功。所以，为保证国家电网安全、可靠、经济，大容量同步调相机在电网的重点应用又被提上日程。
调相机准同期并网的四个条件是：同相序、等电压、等频率、同相角差。其中，调相机电压相序与系统电压相序相同比较容易满足。在并网过程中，调相机的机端电压也可以通过调节励磁系统控制。而频率绝对相等几乎是不可能的，调相机转子的惰性降速导致其与系统之间的滑差角频率在不断变化。正是由于两侧存在滑差，使得相角差在0到2π间变化，从而产生了同期点(0和2π点)。当频率被控制在允许范围内时，把握好相角差为0的时机，在四个同期条件同时满足时断路器主触头接通，实现调相机平稳并网。
这与发电机常规并网过程最大的不同之处在于，在SFC退出之后，调相机转速不再可控，所以同期点捕捉的条件非常严苛，难于把握。如果要提高并网成功率，就要在同期时很好的将频差和相角差控制在允许的范围内从而降低同期并网对调相机的冲击，这就要求精准的预计合闸脉冲发出时刻。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是，针对大型同步调相机并网条件差、成功率低的问题，从研究调相机和发电机并网过程的不同着手，根据调相机自身并网特点，提出一种综合考虑导前时间误差和滑差变化的同期并网整定方法。
本发明为了实现上述目的执行如下步骤：
步骤1：通过数学优化方法最小二乘算法寻找导前时间的最佳函数匹配从而减小导前时间的整定误差；
步骤2：将冲击电流设置为额定电流来整定调相机同期并网时的最大允许相角差；
步骤3：改进原有的计及滑差变化的相角差时间曲线，使得改进后的曲线能够体现相角差在0到2π间变化的规律性，且直观表示出在一定的滑差范围内是否存在同期点或其存在个数，同时可以看出在给定的相角差范围内所对应的合闸时间范围。
步骤4：确定最终的可合闸时间以及合闸脉冲的发出时刻。
进一步的，所述的一种提高大型同步调相机同期并网成功率的整定方法，其特征在于，所述步骤1包括：利用同期装置对合闸回路上的各元器件动作时间加以测试，即测试合闸回路上的断路器和继电器动作时间，剔除其中离散性较大的数据后采用最小二乘估计分别估计出数据的最佳函数匹配，将两者相加即为导前时间的整定值。
最小二乘估计计算公式如下：
其中，x为测量值，为估计值。
表1为断路器和继电器的合闸测试时间，采用最小二乘法分别求出断路器合闸时间和继电器动作时间的最佳函数匹配，分别为：98.4ms、15.2ms。将两者相加即为导前时间的整定值：113.6ms。
其次，所述的一种提高大型同步调相机同期并网成功率的整定方法，其特征在于，所述步骤2包括：冲击电流相角差公式如下：
式中，i″ch.max为冲击电流的最大值；I″h为冲击电流有效值；ΔUs为系统电压的有效值；X″q为调相机横轴超瞬变电抗，其值与X″d相近。
接着，所述的一种提高大型同步调相机同期并网成功率的整定方法，其特征在于，所述步骤3包括：假设调相机惰性减速过程中加速度为a不变，系统的频率恒定，以惰性减速开始时刻为0时刻，则相角差时间公式可表示为：
Δn＝at+Δn0
式中，Δn为调相机与系统之间的滑差转速；Δn0为0时刻调相机与系统之间的滑差转速；S为t时刻调相机与系统之间的差程，[S]表示将S取整；为0时刻调相机与系统之间的相角差；为t时刻的相角差。由上述公式得相角差时间曲线如图1所示(假设)，滑差转速和时间曲线如图2所示。
再者，图2中t1时刻滑差转速为0，此时调相机和系统之间的相角差变化率为0，如图1中t1时刻所示。图1中的曲线还很清晰的表示出了相角差在0到2π之间的变化规律。开始时斜率较大是由于滑差较大，随着调相机转子的减速，滑差减小，变化率也逐渐减小，当下降到系统频率以下时，两者滑差再次增大，图1曲线的变化率再次增大。还可以看出当滑差转速范围取的大时，对应的时间范围内出现同期点(曲线和x轴的交点)的个数越多，即可供断路器合闸的时机越多，合闸成功率越高。但还需指出，如果并列时滑差较大，即使合闸时的相角差很小，满足要求，但这时待并调相机需要经历一个很长的暂态过程才能进入同步运行状态，严重时甚至失步，这是不允许的，综合考虑，调相机实际并网时滑差转速取0.8r/s。
最后，所述的一种提高大型同步调相机同期并网成功率的整定方法，其特征在于，所述步骤4包括：由步骤2得出并网时最大允许相角差之后，根据步骤3所得的相角差时间公式和曲线，就可以定位到具体的合闸时间，再通过步骤1中所整定的导前时间就可以得到最终的合闸脉冲发出时间。
本发明采用上述技术方案的有益效果是：1、通过最小二乘估计算法寻找导前时间的最佳函数匹配从而减小导前时间的整定误差。2、该整定方法以调相机所受冲击电流作为最大允许相角差的整定依据，减小了并网时对调相机的冲击，更加精准的预测了合闸脉冲发出时刻，提高了调相机同期并网的成功率。3、对现有的计及滑差变化的相角差时间曲线加以改进，使其能够直观表示出相角差在0到2π之间的变化规律，并体现出一定滑差转速范围内同期点是否存在或其存在的个数，同时还能看出允许相角差范围内可合闸的具体时刻，这为同期并网的合闸脉冲发出时间整定带来了便利。
附图说明：
图1是本发明涉及的相角差时间曲线；
图2是本发明涉及的滑差转速时间曲线；
图3是本发明涉及的具体实施例中的相角差时间曲线；
图4是本发明涉及的具体实施例中的滑差转速时间曲线。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明。
一种综合考虑导前时间误差和滑差变化的同期并网整定方法，本发明为了实现上述目的执行如下步骤：
步骤1：通过数学优化方法最小二乘算法寻找导前时间的最佳函数匹配从而减小导前时间的整定误差；
步骤2：将冲击电流设置为额定电流来整定调相机同期并网时的最大允许相角差；
步骤3：改进原有的计及滑差变化的相角差时间曲线，使得改进后的曲线能够体现相角差在0到2π间变化的规律性，且直观表示出在一定的滑差范围内是否存在同期点或其存在个数，同时可以看出在给定的相角差范围内所对应的合闸时间范围。
步骤4：确定最终的可合闸时间以及合闸脉冲的发出时刻。
进一步的，所述的一种提高大型同步调相机同期并网成功率的整定方法，其特征在于，所述步骤1包括：利用同期装置对合闸回路上的各元器件动作时间加以测试，即测试合闸回路上的断路器和继电器动作时间，剔除其中离散性较大的数据后采用最小二乘估计分别估计出数据的最佳函数匹配，将两者相加即为导前时间的整定值。
最小二乘估计计算公式如下：
其中，x为测量值，为估计值。
表1为断路器和继电器的合闸测试时间，采用最小二乘法分别求出断路器合闸时间和继电器动作时间的最佳函数匹配，分别为：98.4ms、15.2ms。将两者相加即为导前时间的整定值：113.6ms。
其次，所述的一种提高大型同步调相机同期并网成功率的整定方法，其特征在于，所述步骤2包括：冲击电流相角差公式如下：
式中，i″ch.max为冲击电流的最大值；I″h为冲击电流有效值；ΔUs为系统电压的有效值；X″q为调相机横轴超瞬变电抗，其值与X″d相近。
接着，所述的一种提高大型同步调相机同期并网成功率的整定方法，其特征在于，所述步骤3包括：假设调相机惰性减速过程中加速度为a不变，系统的频率恒定，以惰性减速开始时刻为0时刻，则相角差时间公式可表示为：
Δn＝at+Δn0
式中，Δn为调相机与系统之间的滑差转速；Δn0为0时刻调相机与系统之间的滑差转速；S为t时刻调相机与系统之间的差程，[S]表示将S取整；为0时刻调相机与系统之间的相角差；为t时刻的相角差。由上述公式得相角差时间曲线如图1所示(假设)，滑差转速和时间曲线如图2所示。
再者，图2中t1时刻滑差转速为0，此时调相机和系统之间的相角差变化率为0，如图1中t1时刻所示。图1中的曲线还很清晰的表示出了相角差在0到2π之间的变化规律。开始时斜率较大是由于滑差较大，随着调相机转子的减速，滑差减小，变化率也逐渐减小，当下降到系统频率以下时，两者滑差再次增大，图1曲线的变化率再次增大。还可以看出当滑差转速范围取的大时，对应的时间范围内出现同期点(曲线和x轴的交点)的个数越多，即可供断路器合闸的时机越多，合闸成功率越高。但还需指出，如果并列时滑差较大，即使合闸时的相角差很小，满足要求，但这时待并调相机需要经历一个很长的暂态过程才能进入同步运行状态，严重时甚至失步，这是不允许的，综合考虑，调相机实际并网时滑差转速取0.8r/s。
最后，所述的一种提高大型同步调相机同期并网成功率的整定方法，其特征在于，所述步骤4包括：由步骤2得出并网时最大允许相角差之后，根据步骤3所得的相角差时间公式和曲线，就可以定位到具体的合闸时间，再通过步骤1中所整定的导前时间就可以得到最终的合闸脉冲发出时间。
实施例：
本实施例所涉及的调相机是哈尔滨电机厂有限责任公司生产的QFT-300-2型300Mvar空冷调相机，具体参数为：额定频率为50Hz，额定转速为50r/s，横轴超瞬变电抗为10.71％，直轴超瞬变电抗为10.41％，定子额定电压20kV，定子额定电流为8660A。定子启动过程中，SFC将其拖至1.05倍额定转速即52.5r/s后开始惰性减速，经试验得出惰性减速加速度a为-0.167r/s2，则此时由额定电流整定的最大允许相角差为：
则由图1、2和改进后的公式得图3、4。由于将调相机并网的滑差转速范围最大值取0.8r/s，以惰性降速开始时刻为0时刻点，则由图3可见允许滑差转速范围内的时间范围为10.02s～19.79s。根据图4可见在允许的时间范围内出现了4个同期点(相角差为0点)，由公式(4)和(6)得出最大允许相角差为2.41°，所对应的可合闸时间范围为10.409s～10.426s、11.987s～12.014s、17.985s～18.012s、19.573s～19.591s。再结合前文所整定的导前时间113.6ms，所得到的最终可合闸时间为10.295s～10.312s、11.873s～11.900s、17.871s～17.898s、19.459s～19.477s。表1是本发明涉及的断路器和继电器的合闸测试时间。
表1

Claims (4)

1.一种提高大型同步调相机同期并网成功率的整定方法，其特征在于，具体包含如下步骤：
步骤1：通过数学优化方法最小二乘算法寻找导前时间的最佳函数匹配从而减小导前时间的整定误差；
步骤2：将冲击电流设置为额定电流来整定调相机同期并网时的最大允许相角差；
步骤3：改进原有的计及滑差变化的相角差时间曲线，使得改进后的曲线能够体现相角差在0到2π间变化的规律性，且直观表示出在一定的滑差范围内是否存在同期点或其存在个数，同时可看出在给定的相角差范围内所对应的合闸时间范围。
步骤4：确定最终的可合闸时间以及合闸脉冲的发出时刻。
2.根据权利要求1提出的一种提高大型同步调相机同期并网成功率的整定方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：利用同期装置对合闸回路上的各元器件动作时间加以测试，即测试合闸回路上的断路器和继电器动作时间，剔除其中离散性较大的数据后采用最小二乘估计分别估计出数据的最佳函数匹配，将两者相加即为导前时间的整定值。
3.根据权利要求1提出的一种提高大型同步调相机同期并网成功率的整定方法，其特征在于，在步骤3中：改进后的相角差时间公式为：
Δn＝at+Δn0
式中，Δn为调相机与系统之间的滑差转速；Δn0为0时刻调相机与系统之间的滑差转速；S为t时刻调相机与系统之间的差程，[S]表示将S取整；为0时刻调相机与系统之间的相角差；为t时刻的相角差。
4.根据权利要求3提出的一种提高大型同步调相机同期并网成功率的整定方法，其特征在于，所述步骤4包括：由步骤2得出并网时最大允许相角差之后，根据步骤3所得的相角差时间公式和曲线，就可以定位到具体的合闸时间，再通过步骤1中所整定的导前时间就可以得到最终的合闸脉冲发出时间。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110311382A (zh) * 2019-07-15 2019-10-08 南京师范大学 一种提高同步调相机惰速并网成功率的惰速点整定方法
CN110429660A (zh) * 2019-07-19 2019-11-08 国家电网有限公司 一种发电机并网同期合闸脉冲发出时间的确定方法
CN117293910A (zh) * 2023-11-27 2023-12-26 广东电网有限责任公司珠海供电局 一种低压发电车供电质量调控方法和系统
CN118191474A (zh) * 2024-04-08 2024-06-14 国网浙江省电力有限公司慈溪市供电公司 基于发电车同期并网装置的检测系统和检测方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012043264A1 (ja) * 2010-09-30 2012-04-05 株式会社キトー 電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置
CN102854467A (zh) * 2012-09-14 2013-01-02 中国一冶集团有限公司 发电机模拟同期试验方法
CN105226811A (zh) * 2015-10-12 2016-01-06 深圳市伊力科电源有限公司 一种不间断电源的同步锁相实现系统和方法
CN205070463U (zh) * 2015-10-20 2016-03-02 重庆迅驰电气有限公司 同步发电机自动准同期控制装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012043264A1 (ja) * 2010-09-30 2012-04-05 株式会社キトー 電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置
CN102854467A (zh) * 2012-09-14 2013-01-02 中国一冶集团有限公司 发电机模拟同期试验方法
CN105226811A (zh) * 2015-10-12 2016-01-06 深圳市伊力科电源有限公司 一种不间断电源的同步锁相实现系统和方法
CN205070463U (zh) * 2015-10-20 2016-03-02 重庆迅驰电气有限公司 同步发电机自动准同期控制装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
曾先锋等: ""大型调相机惰速同期并网可靠性研究"", 《中国电力》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110311382A (zh) * 2019-07-15 2019-10-08 南京师范大学 一种提高同步调相机惰速并网成功率的惰速点整定方法
CN110311382B (zh) * 2019-07-15 2020-09-08 南京师范大学 一种提高同步调相机惰速并网成功率的惰速点整定方法
CN110429660A (zh) * 2019-07-19 2019-11-08 国家电网有限公司 一种发电机并网同期合闸脉冲发出时间的确定方法
CN117293910A (zh) * 2023-11-27 2023-12-26 广东电网有限责任公司珠海供电局 一种低压发电车供电质量调控方法和系统
CN117293910B (zh) * 2023-11-27 2024-03-19 广东电网有限责任公司珠海供电局 一种低压发电车供电质量调控方法和系统
CN118191474A (zh) * 2024-04-08 2024-06-14 国网浙江省电力有限公司慈溪市供电公司 基于发电车同期并网装置的检测系统和检测方法

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