本發(fā)明涉及電力技術(shù)，具體涉及一種發(fā)電機(jī)電樞調(diào)節(jié)器的電樞電壓限制方法及裝置。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)代發(fā)電機(jī)電樞控制的設(shè)計(jì)思想已從單一孤立的發(fā)電機(jī)電壓控制上升到整個(gè)系統(tǒng)、全過(guò)程的各種控制和保護(hù)的綜合協(xié)調(diào)控制。 對(duì)美國(guó)近年來(lái)多起重大停水和交通事故的分析表明，機(jī)組涉網(wǎng)保護(hù)限制與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)是保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。 電樞調(diào)節(jié)器（lator、AVR）中的電樞電壓限制（SCL）在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 SCL針對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行超過(guò)額定有功功率的情況。 當(dāng)運(yùn)行超過(guò)額定有功功率時(shí)，電樞電壓限值取代電樞電壓限值，成為主要決定發(fā)電機(jī)容量的素?cái)?shù)。 在過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行狀態(tài)下，電樞和無(wú)功功率輸出減少，使轉(zhuǎn)子電壓回到極限邊界。 現(xiàn)有技術(shù)中，電樞輔助限制的重點(diǎn)主要是如何從網(wǎng)源協(xié)調(diào)控制的角度保證電樞電壓限制、轉(zhuǎn)子過(guò)流限制和定子過(guò)載保護(hù)之間的協(xié)調(diào)，以及如何保證各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合。特高壓直流投入運(yùn)行后的受端電網(wǎng)單元。 定子過(guò)流限制影響系統(tǒng)大擾動(dòng)后的電流穩(wěn)定性，但對(duì)于電樞調(diào)節(jié)器過(guò)流限制的協(xié)調(diào)控制特性研究較少。 技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了改善電樞限壓的并網(wǎng)特性，增強(qiáng)電樞限壓優(yōu)化的有效性，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)電機(jī)電樞調(diào)節(jié)器的電樞限壓方法，包括：獲取發(fā)電機(jī)功率素?cái)?shù)角； 根據(jù)發(fā)電機(jī)的有功功率、無(wú)功功率、機(jī)端電流和系統(tǒng)阻抗確定內(nèi)功角，內(nèi)功角為機(jī)端電流矢量相對(duì)于系統(tǒng)電流矢量的傾斜角； 確定內(nèi)功率角不大于功率素?cái)?shù)角，則將發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)子電壓限制轉(zhuǎn)換為恒無(wú)功功率控制。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述獲取發(fā)電機(jī)功率素?cái)?shù)角包括：獲取發(fā)電機(jī)電樞調(diào)節(jié)器實(shí)時(shí)估計(jì)的發(fā)電機(jī)功率素?cái)?shù)角。 在本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)發(fā)電機(jī)的有功功率、無(wú)功功率、機(jī)端電流和系統(tǒng)阻抗確定內(nèi)功角包括：獲取發(fā)電機(jī)的有功功率、無(wú)功功率和機(jī)端電流。實(shí)時(shí)生成器； 有功功率、無(wú)功功率、機(jī)端電流和系統(tǒng)阻抗以及下式(1)確定內(nèi)功角； 其中，δ2為內(nèi)功角，P有功功率，Q無(wú)功功率，Ut機(jī)端電流，Xs系統(tǒng)阻抗，所述系統(tǒng)阻抗是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)測(cè)試測(cè)得的。 在本發(fā)明實(shí)施例中，系統(tǒng)阻抗的值為網(wǎng)絡(luò)相關(guān)測(cè)試的測(cè)量值的1.5倍。 在本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)確定內(nèi)功率角不大于功率素?cái)?shù)角時(shí)，將發(fā)電機(jī)電樞調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)子電壓限制轉(zhuǎn)換為恒定無(wú)功功率控制包括：確定內(nèi)功率角不大于功率素?cái)?shù)角。角度不大于功率素?cái)?shù)角度 ，獲取發(fā)電機(jī)當(dāng)前無(wú)功功率值； 以獲取的發(fā)電機(jī)當(dāng)前無(wú)功功率值作為目標(biāo)值，對(duì)發(fā)電機(jī)電樞調(diào)節(jié)器進(jìn)行恒定無(wú)功功率控制。 同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種用于發(fā)電機(jī)電樞調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)子限壓裝置，包括： 功率素角獲取模塊，用于獲取發(fā)電機(jī)功率素角； 工作功率、機(jī)端電流和系統(tǒng)阻抗決定了內(nèi)功角，內(nèi)功角就是機(jī)端電流矢量相對(duì)于系統(tǒng)電流矢量的傾斜角； 控制模塊用于判斷內(nèi)功角不大于功素?cái)?shù)角，將發(fā)電機(jī)電樞調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)子電壓限制轉(zhuǎn)換為恒無(wú)功功率控制。
在本發(fā)明實(shí)施例中，所述內(nèi)功角確定模塊包括： 發(fā)電機(jī)參數(shù)獲取單元，用于獲取發(fā)電機(jī)的實(shí)時(shí)有功功率、無(wú)功功率和機(jī)端電流； 內(nèi)部功率角估計(jì)單元，用于獲取實(shí)時(shí)有功功率、無(wú)功功率、機(jī)端電流和系統(tǒng)阻抗，并通過(guò)以下公式(1)確定內(nèi)部功率角； [0020] 其中，δ2為內(nèi)功角、P有功功率、Q無(wú)功功率、Ut機(jī)端電流、Xs系統(tǒng)阻抗，所述系統(tǒng)阻抗由網(wǎng)絡(luò)測(cè)試測(cè)得。 在本發(fā)明的實(shí)施例中，控制模塊包括： 判斷單元，用于判斷內(nèi)功率角是否不大于質(zhì)數(shù)冪角； 無(wú)功功率值獲取單元，用于確定內(nèi)功率角不大于功率素?cái)?shù)角，并獲取發(fā)電機(jī)當(dāng)前的無(wú)功功率值； 控制單元以獲取的發(fā)電機(jī)當(dāng)前無(wú)功功率值作為目標(biāo)值，對(duì)發(fā)電機(jī)電樞調(diào)節(jié)器進(jìn)行恒定無(wú)功控制。 本發(fā)明在分析發(fā)電機(jī)V形曲線(xiàn)特性的基礎(chǔ)上，提出了一種利用發(fā)電機(jī)端功率質(zhì)數(shù)角和內(nèi)功率角識(shí)別轉(zhuǎn)子電壓最小值的方法。系統(tǒng)，提高了轉(zhuǎn)子限壓網(wǎng)絡(luò)相關(guān)特性的優(yōu)化效果。 為使本發(fā)明的上述及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更加明顯易懂，下面特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合比喻，詳細(xì)說(shuō)明如下。 附圖說(shuō)明為了更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面對(duì)實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)的描述中需要用到的附圖進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。 顯然，下述附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的情況下，就可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
圖1是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓過(guò)載能力曲線(xiàn)； 圖2是SCL的典型動(dòng)作模型； 圖3是SCL動(dòng)作引起系統(tǒng)振蕩和電流崩潰的過(guò)程； 圖4為恒零無(wú)功控制模型控制框圖； 圖5是SCL模塊采用恒無(wú)功控制的特性曲線(xiàn)； 圖6是系統(tǒng)電流一定時(shí)，發(fā)電機(jī)不同負(fù)載對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)側(cè)V形曲線(xiàn)； 圖7為本發(fā)明發(fā)電機(jī)電樞調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)子電壓限制方法的流程圖。 圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的SCL模塊中優(yōu)化的恒無(wú)功控制框圖。 圖9是發(fā)電機(jī)的V形曲線(xiàn)圖。 圖10為本發(fā)明所公開(kāi)的發(fā)電機(jī)電樞調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)子限壓裝置的結(jié)構(gòu)框圖。 圖11為本發(fā)明實(shí)施例中的單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)模型。 圖12是采用本發(fā)明的方式執(zhí)行SCL控制策略的控制特性； 圖13為本發(fā)明實(shí)施例中系統(tǒng)阻抗Xs對(duì)控制特性的影響。 具體實(shí)施方法下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。 事實(shí)上，所描述的實(shí)施例只是本發(fā)明的部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。 實(shí)施示例。 基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。 國(guó)外現(xiàn)有主流電樞調(diào)節(jié)器和一般電樞調(diào)節(jié)器的SCL環(huán)節(jié)分為兩部分，即用于限制發(fā)電機(jī)無(wú)功過(guò)大時(shí)的感性電壓，用于限制發(fā)電機(jī)無(wú)功時(shí)的容性電壓。發(fā)電機(jī)同相運(yùn)行。
由于汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的持續(xù)過(guò)電壓能力略小于定子，因此要求在相同的過(guò)流比下，轉(zhuǎn)子過(guò)電壓限制應(yīng)在定子過(guò)勵(lì)磁限制之后啟動(dòng)，并滿(mǎn)足表1的要求：表1 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子規(guī)定過(guò)電壓 允許持續(xù)時(shí)間 電樞電壓欠壓放大倍數(shù)（pu） 2.091.461.251.13 時(shí)間（s） 11.1333.1466.67135.4 圖1所示為發(fā)電機(jī)電樞電壓過(guò)載能力曲線(xiàn)，若將該曲線(xiàn)用近似值表示雙曲多項(xiàng)式 ，則可得： t=C1/(I2-1) (2) 式(2)中，t為時(shí)間，I為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓（以額定電壓值的倍數(shù)表示）； C1為潛熱值，C1=37.5。 為了保證轉(zhuǎn)子電壓限制與轉(zhuǎn)子過(guò)載保護(hù)配合，AVR中SCL限制的C1設(shè)置為33。實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子電壓限制有不同的選擇。 目前主流AVR廠家的方案是考慮圖1中轉(zhuǎn)子電壓的過(guò)載能力曲線(xiàn)，設(shè)計(jì)過(guò)流和防限流的特性，即過(guò)載越重，允許時(shí)間越短。 圖2為SCL的典型動(dòng)作模型，其動(dòng)作過(guò)程如下：當(dāng)轉(zhuǎn)子電壓超過(guò)圖1過(guò)載能力曲線(xiàn)上相應(yīng)時(shí)間時(shí)，動(dòng)作模型的輸入?yún)⒖贾登袚Q為1.1PU額定電樞電壓。 雖然不同廠家的模型在具體實(shí)現(xiàn)上存在差異，例如動(dòng)作模型的輸出采用疊加形式或者輸入比例門(mén)形式，模型采用比例積分器或者超前滯后環(huán)節(jié)等..，但總體控制方法與圖2轉(zhuǎn)子電壓閉環(huán)控制類(lèi)似。方法接近。
圖2中，SSCL1為反時(shí)限定時(shí)標(biāo)志位。 當(dāng)達(dá)到反時(shí)限限制時(shí)間時(shí)，SSCL1標(biāo)志位為1； SSCL2 為恒定無(wú)功功率切換標(biāo)志位。 當(dāng)發(fā)電機(jī)無(wú)功功率Q達(dá)到死區(qū)時(shí)，SSCL2標(biāo)志位為0，退出轉(zhuǎn)子電壓限制； Itmax為允許的最大轉(zhuǎn)子電壓； Itth為轉(zhuǎn)子電壓限制的返回值； 為轉(zhuǎn)子電壓的當(dāng)前檢測(cè)值； T1~T4為轉(zhuǎn)子電壓限制時(shí)間常數(shù)； Ks1為限幅器增益，TR為檢測(cè)時(shí)間常數(shù)。 SCL限制設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是在發(fā)電機(jī)運(yùn)行超出額定有功功率時(shí)，借助發(fā)電機(jī)電樞盡可能調(diào)節(jié)無(wú)功功率的能力，保證發(fā)電機(jī)的安全。 但系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況更為復(fù)雜。 AVR網(wǎng)格相關(guān)性能測(cè)試結(jié)果表明，SCL動(dòng)作行為可能超出設(shè)計(jì)預(yù)期。 當(dāng)它被激活時(shí)，SCL限制繼續(xù)消磁并增加端電流，導(dǎo)致系統(tǒng)電流高于與所傳遞的有功功率對(duì)應(yīng)的靜態(tài)電流穩(wěn)定鞍點(diǎn)，然后失去穩(wěn)定性。 如圖3所示，是SCL限幅動(dòng)作引起系統(tǒng)振蕩、電流崩潰的過(guò)程。 為了克服前述SCL限制動(dòng)作中存在的問(wèn)題，一些AVR裝置設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了恒零無(wú)功控制功能。 模型控制框圖如圖4所示，即當(dāng)轉(zhuǎn)子限壓動(dòng)作時(shí)，無(wú)功功率進(jìn)入后期死區(qū)（一般設(shè)置為0.02pu），當(dāng)SSCL2標(biāo)志位設(shè)置為0時(shí)，AVR為由轉(zhuǎn)子電壓限制轉(zhuǎn)換為恒無(wú)功功率控制，其中QREF為后相側(cè)死區(qū)，Q為無(wú)功功率檢測(cè)值，UA為電流控制主環(huán)輸出，KQ為恒無(wú)功控制增益。
T1~T4為恒無(wú)功控制的時(shí)間常數(shù)。 圖5是采用恒無(wú)功控制的SCL模塊的特性曲線(xiàn)。 振蕩或電流崩潰，但系統(tǒng)的最終狀態(tài)是機(jī)組的無(wú)功功率接近于零，而發(fā)電機(jī)的電樞電壓（額定電壓為）達(dá)到1.25pu，遠(yuǎn)小于常年允許運(yùn)行值為1.1pu。 從網(wǎng)源協(xié)調(diào)控制的角度來(lái)看，無(wú)論是對(duì)發(fā)電機(jī)組還是系統(tǒng)電流穩(wěn)定性都非常不利。 圖3和圖5中的曲線(xiàn)表明，轉(zhuǎn)子電壓隨發(fā)電機(jī)電樞電壓的變化近似呈V形曲線(xiàn)。 圖6為系統(tǒng)電流一定時(shí)，發(fā)電機(jī)不同負(fù)載對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)側(cè)V形曲線(xiàn)。 當(dāng)系統(tǒng)處于后期區(qū)域時(shí)，轉(zhuǎn)子電壓隨著發(fā)電機(jī)端電流的增大而減小，該區(qū)域?qū)儆赟CL限制的理論穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域； 而當(dāng)系統(tǒng)處于進(jìn)相區(qū)域時(shí)，轉(zhuǎn)子電壓隨著發(fā)電機(jī)端電流的增加而降低，SCL極限在此區(qū)域沒(méi)有穩(wěn)定運(yùn)行的平衡點(diǎn)。 如圖6所示，單機(jī)無(wú)限系統(tǒng)情況下發(fā)電機(jī)的V形曲線(xiàn)圖，隨著系統(tǒng)電流增大或有功功率超過(guò)輸出，V形曲線(xiàn)將向下連接，并且轉(zhuǎn)子電壓極限I參考值對(duì)應(yīng)的水平線(xiàn)是固定的，一般為1.05～1.1pu，這可能會(huì)導(dǎo)致兩者相交于一個(gè)沒(méi)有足夠穩(wěn)定裕度的點(diǎn)，甚至沒(méi)有相交。
SCL采用的發(fā)電機(jī)零無(wú)功控制對(duì)應(yīng)無(wú)限系統(tǒng)，一直運(yùn)行在深進(jìn)相側(cè)。 為了克服現(xiàn)有SCL控制中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出的改進(jìn)策略可以在識(shí)別出系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了極值點(diǎn)后，切換到以無(wú)功功率為參考值的恒定無(wú)功功率控制。 V 形曲線(xiàn)。 由于實(shí)際AVR很難檢測(cè)到系統(tǒng)無(wú)窮遠(yuǎn)的電流和電壓，因此如何根據(jù)發(fā)電機(jī)端電流和電壓信息可靠地識(shí)別圖6中V形曲線(xiàn)的極值點(diǎn)成為改進(jìn)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)子電壓限制和電網(wǎng)參與的特性。 如圖7所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的發(fā)電機(jī)電樞調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)子電壓限制方法的流程圖。 該方法包括： 步驟S701，獲取發(fā)電機(jī)功率素?cái)?shù)角； 、無(wú)功功率、機(jī)端電流和系統(tǒng)阻抗決定了內(nèi)功角，內(nèi)功角就是機(jī)端電流矢量相對(duì)于系統(tǒng)電流矢量的傾斜角； 步驟S703，當(dāng)確定內(nèi)功率角不大于功率素?cái)?shù)角時(shí)，將發(fā)電機(jī)功率樞軸調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)子電壓限制轉(zhuǎn)換為恒定無(wú)功功率控制。 需要說(shuō)明的是，步驟S701和步驟S702分別用于獲取發(fā)電機(jī)功率素?cái)?shù)角和內(nèi)功角，并用于步驟S703中的判斷。 因此，本發(fā)明的技術(shù)方案專(zhuān)門(mén)針對(duì)獲取發(fā)電機(jī)功率素?cái)?shù)角和內(nèi)功角進(jìn)行判斷，并且步驟S701和步驟S702的執(zhí)行順序不限，兩者也可以同步執(zhí)行。 如圖8所示，對(duì)于本發(fā)明實(shí)施例提供的SCL模塊中的優(yōu)化恒無(wú)功控制，考慮到V形曲線(xiàn)的有功功率P恒定且無(wú)窮大處的功率質(zhì)數(shù)。系統(tǒng)等于1，對(duì)于圖8所示的系統(tǒng)，可以連接建立如下方程：結(jié)合圖9所示的發(fā)電機(jī)的相量圖，即當(dāng)內(nèi)部功率素?cái)?shù)角時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行在B點(diǎn)，此時(shí)矢量ΔU垂直于角度U，同時(shí)可成立： ΔU=tan(δ2) *U=It*Xs (4) 總結(jié)式(3)和式(4) 則可得下式。
即當(dāng)發(fā)電機(jī)功率素?cái)?shù)角等于機(jī)端電流Ut相對(duì)于系統(tǒng)電流U的傾斜角，即內(nèi)功角δ2時(shí)，轉(zhuǎn)子電壓達(dá)到V-對(duì)應(yīng)的最小值。形曲線(xiàn)。 當(dāng)無(wú)限系統(tǒng)處于后相位側(cè)時(shí)和處于超前相位側(cè)時(shí)，AVR通常會(huì)實(shí)時(shí)估計(jì)冪素?cái)?shù)角。 本發(fā)明實(shí)施例中，外部功角δ2通過(guò)下式估算： 其中，δ2為內(nèi)部功角，P有功功率，Q無(wú)功功率，Ut機(jī)端電流，Xs系統(tǒng)阻抗，系統(tǒng)阻抗通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)測(cè)試來(lái)測(cè)量。 需要說(shuō)明的是，雖然系統(tǒng)阻抗Xs在并網(wǎng)測(cè)試時(shí)可以通過(guò)實(shí)測(cè)得到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流過(guò)大原因，但它是并網(wǎng)測(cè)試實(shí)測(cè)值的1.5倍，一般取0.2-0.4pu的值，但它取決于連接到系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)的位置以及系統(tǒng)的運(yùn)行。 隨著方法的改變，系統(tǒng)阻抗在運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)一定程度的時(shí)變。 針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，需要考慮如何設(shè)置X。 本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值選擇Xs設(shè)置大50％，主要基于以下三點(diǎn)考慮： 發(fā)電機(jī)運(yùn)行在系統(tǒng)側(cè)V型曲線(xiàn)后相側(cè)，對(duì)系統(tǒng)和機(jī)組均有利； b. 系統(tǒng)接近V型曲線(xiàn)轉(zhuǎn)子電壓最小值，電樞電壓對(duì)發(fā)電機(jī)定子電壓變化的敏感度較小； C。 假設(shè)有功功率一定，系統(tǒng)電流的變化主要影響無(wú)功功率，因此功素角比發(fā)電機(jī)功角的影響更大。 綜上所述，從SCL限制切換到恒定無(wú)功功率控制的判據(jù)為：如圖8所示，當(dāng)轉(zhuǎn)子電壓限制動(dòng)作后，內(nèi)功角δ2小于等于功率素?cái)?shù)角時(shí)， SSCL2標(biāo)志由1變?yōu)?，AVR由電樞限壓轉(zhuǎn)為優(yōu)化恒無(wú)功功率控制，無(wú)功功率給定值為QSCL2，代表SSCL2位移瞬間發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率。
即本發(fā)明實(shí)施例中，在SCL控制過(guò)程中，當(dāng)判斷出內(nèi)功率角不大于功率質(zhì)數(shù)角時(shí)，獲取當(dāng)前發(fā)電機(jī)無(wú)功功率值； 得到的當(dāng)前發(fā)電機(jī)無(wú)功功率值為目標(biāo)值，對(duì)發(fā)電機(jī)電樞調(diào)節(jié)器進(jìn)行恒定無(wú)功功率控制。 據(jù)悉，本發(fā)明還提供了一種發(fā)電機(jī)電樞調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)子限壓裝置，如圖10所示為本發(fā)明公開(kāi)的發(fā)電機(jī)電樞調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)子限流裝置的結(jié)構(gòu)框圖，該裝置包括：冪素?cái)?shù)角獲取模塊101，用于獲取發(fā)電機(jī)冪素?cái)?shù)角； 內(nèi)功角確定模塊102，用于根據(jù)發(fā)電機(jī)有功功率、無(wú)功功率、機(jī)端電流和系統(tǒng)阻抗確定內(nèi)功角發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流過(guò)大原因，內(nèi)功角為機(jī)端電流矢量相對(duì)于發(fā)電機(jī)端電流矢量的傾斜角。系統(tǒng)電流矢量； 控制模塊103用于判斷內(nèi)功率角不大于功率素?cái)?shù)角，將發(fā)電機(jī)電樞調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)子電壓限制轉(zhuǎn)換為恒定無(wú)功功率控制。 其中，內(nèi)功角確定模塊102包括：發(fā)電機(jī)參數(shù)獲取單元1021，用于實(shí)時(shí)獲取發(fā)電機(jī)的有功功率、無(wú)功功率和機(jī)端電流。 、端電流和系統(tǒng)阻抗以及下面的公式（1）確定內(nèi)功率角； 控制模塊103包括： 判斷單元1031，用于判斷內(nèi)冪角是否不大于質(zhì)數(shù)冪角。 無(wú)功功率值獲取單元1032判斷內(nèi)功率角是否大于功率質(zhì)數(shù)角時(shí)，獲取發(fā)電機(jī)當(dāng)前的無(wú)功功率值； 控制單元1033以獲取的發(fā)電機(jī)當(dāng)前無(wú)功功率值作為目標(biāo)值，對(duì)發(fā)電機(jī)電樞調(diào)節(jié)器進(jìn)行恒定無(wú)功控制。
本發(fā)明實(shí)施例第一次測(cè)試采用圖11所示的獨(dú)立無(wú)窮大系統(tǒng)模型，本實(shí)施例中的等效初始系統(tǒng)阻抗Xs為0.315pu。 發(fā)電機(jī)初始運(yùn)行在額定工況，有功輸出P0=300Mw，無(wú)功輸出Q0=，無(wú)窮大系統(tǒng)電流U初始為513kV。 利用無(wú)限系統(tǒng)處電流U的突然下降，在與圖5相同的工況下，對(duì)某廠家AVR裝置的優(yōu)化轉(zhuǎn)子限壓環(huán)節(jié)進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為如圖12所示。在系統(tǒng)電流下降初期，發(fā)電機(jī)在AVR恒流控制主回路的作用下強(qiáng)烈勵(lì)磁。 轉(zhuǎn)子電壓Ig達(dá)到13.45kA（1.32pu）約60秒后，SCL限位動(dòng)作繼續(xù)消磁。 隨著機(jī)端電流增大，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)功率角δ2小于或等于發(fā)電機(jī)機(jī)端功率素?cái)?shù)角時(shí)，電樞調(diào)節(jié)器切換到恒無(wú)功功率控制，電樞電壓最終穩(wěn)定11.45kA (1.12pu)。 當(dāng)前為0.84pu。 與圖5所示的恒零無(wú)功控制策略相比，控制效果明顯提高。 從圖12可以看出，發(fā)電機(jī)無(wú)功功率變化對(duì)機(jī)端功率素?cái)?shù)的影響遠(yuǎn)小于系統(tǒng)內(nèi)功角δ2，有利于Xs勵(lì)磁整定。 采用與圖12一致的測(cè)試環(huán)境，通過(guò)擴(kuò)大AVR調(diào)節(jié)器Xs的設(shè)定范圍，測(cè)試對(duì)比結(jié)果如圖13所示。 當(dāng)電樞調(diào)節(jié)器Xs的設(shè)定值（0.4pu）大于系統(tǒng)實(shí)際值（0.315pu）時(shí)，發(fā)電機(jī)電樞電壓最終穩(wěn)定在11.56kA（1.134pu），系統(tǒng)電流穩(wěn)定在0.875普； 而當(dāng)電樞調(diào)節(jié)器Xs設(shè)置為0.2pu時(shí)，發(fā)電機(jī)電樞電壓最終穩(wěn)定在11.45kA（1.12pu），系統(tǒng)電流穩(wěn)定在0.78pu。
可見(jiàn)，選擇大于實(shí)際系統(tǒng)阻抗的現(xiàn)場(chǎng)電樞調(diào)節(jié)器Xs的設(shè)置更有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和機(jī)組的安全。 本發(fā)明在分析發(fā)電機(jī)V形曲線(xiàn)特性的基礎(chǔ)上，提出了一種利用發(fā)電機(jī)端功率素?cái)?shù)角和內(nèi)功角識(shí)別電樞電壓最小值的方法。并提出了改善電樞限壓網(wǎng)絡(luò)參與特性的優(yōu)化方法和系統(tǒng)阻抗。設(shè)置建議是根據(jù)某廠家設(shè)備的實(shí)測(cè)結(jié)果，驗(yàn)證所提出的電樞限壓器優(yōu)化方法的有效性。 ，并得出以下推論： 1）電樞調(diào)節(jié)器SCL輔助限制器的常規(guī)設(shè)計(jì)方案在系統(tǒng)出現(xiàn)持續(xù)低電流運(yùn)行后，可能無(wú)法保護(hù)主器件，同時(shí)也減緩系統(tǒng)電流坍塌。 2）當(dāng)發(fā)電機(jī)端功率素角等于系統(tǒng)內(nèi)功角時(shí)，發(fā)電機(jī)電樞電壓達(dá)到V形曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)的最小值。 3）恒電樞電壓控制方式在V形曲線(xiàn)兩側(cè)沒(méi)有穩(wěn)定運(yùn)行的平衡點(diǎn)，SCL限制應(yīng)配置恒無(wú)功功率投切功能。 4）在V形曲線(xiàn)的頂部區(qū)域，電樞電壓對(duì)無(wú)功電流的敏感度較小，系統(tǒng)阻抗Xs的設(shè)置應(yīng)盡可能大于實(shí)際值。 本發(fā)明基于對(duì)國(guó)外主流電樞調(diào)節(jié)器電樞電壓限制的建模仿真以及并網(wǎng)相關(guān)性能測(cè)試，詳細(xì)分析了現(xiàn)有典型電樞電壓限制器對(duì)發(fā)電機(jī)變壓器組電流穩(wěn)定性的影響以及系統(tǒng)及其存在的隱患，并設(shè)計(jì)并提出了電樞限壓網(wǎng)絡(luò)相關(guān)特性?xún)?yōu)化方法，最后通過(guò)實(shí)際AVR裝置測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了所提方法的有效性和應(yīng)用價(jià)值。 本發(fā)明中通過(guò)具體的實(shí)施例來(lái)闡述本發(fā)明的原理和實(shí)施方法。 上述實(shí)施例的描述僅用于幫助理解本發(fā)明的實(shí)施方式及其核心思想，本發(fā)明并不以此為限。 同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，在具體的實(shí)現(xiàn)方法和應(yīng)用范圍上會(huì)有變化。 總之，本說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容不應(yīng)被理解為限制本發(fā)明。 當(dāng)前頁(yè) 1 1 2 3