CN105024601A - 发电机的励磁低励限制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发电机的励磁低励限制方法和装置，其中，该方法包括：根据发电机功角调整低励限制的增益；根据调整后的增益对所述发电机进行励磁低励限制。本发明解决了现有技术中，采用厂家默认的参数进行低励限制而导致的在实际投入工作后容易出现系统振荡的技术问题，达到了减少系统振荡，提高系统稳定性的技术效果。

Description

发电机的励磁低励限制方法和装置

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，特别涉及一种发电机的励磁低励限制方法和装置。

背景技术

随着励磁控制技术的进步，现代大型机组的励磁控制系统一般都具有多项辅助功能，低励限制(Under Excitation Limiter，UEL)的主要作用是避免由发电机定子电流过大导致的绕组过热，且避免发电机在欠励磁下运行时静态稳定性遭到破坏的问题。对于大容量长距离送电系统，在夜间负荷较轻时系统容性无功过剩，发电机组需要进相运行，甚至导致励磁系统UEL动作。然而，如果UEL参数整定不合理，会给励磁系统稳定造成不利的影响。

由于发电机在欠励磁下运行，发电机内电动势降低，发电机功角变大，机组静态稳定性降低，同时阻尼也会降低，更容易产生振荡型的不稳定，因此低励限制就显得尤为重要。目前，低励限制环节的参数多采用制造厂家的出厂默认的固定参数，如果厂家低励参数整定不当，或控制系统整体结构设计不合理，甚至是低励限制环节参数与实际多变运行工况不匹配，都将导致低励限制实际投入工作后出现系统振荡。

发明内容

本发明实施例提供了一种发电机的励磁低励限制方法和装置，以达到减少系统振荡，提高系统稳定性的目的。

本发明实施例提供了一种发电机的励磁低励限制方法，以达到减少系统振荡，提高系统稳定性的目的，该方法包括：根据发电机功角调整低励限制的增益；根据调整后的增益对所述发电机进行励磁低励限制。

在一个实施例中，根据发电机功角调整低励限制的增益，包括：

增益随着发电机功角增大而减小，增益随着发电机功角减小而增大。

在一个实施例中，按照以下公式调整低励限制的增益：

${\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{UEL}}=K_{\mathrm{UEL}}\frac{T_{\mathrm{UEL}1}s+1}{T_{\mathrm{UEL}2}s+1}\×\mathrm{\Δz}$

其中，ΔV_UEL表示调整后的低励限制的增益，K_UEL表示低励限制的比例增益，T_UEL1表示低励限制超前时间常数，T_UEL2表示低励限制滞后时间常数，δ表示发电机功角，s表示复频率。

在一个实施例中，在根据发电机功角调整低励限制的增益之前，所述方法还包括：根据发电机的有功功率和发电机的机端电压计算发电机的无功功率；

根据调整后的增益对所述发电机进行励磁低励限制，包括：在无功功率大于预定阈值的情况下，对所述发电机进行励磁低励限制。

在一个实施例中，按照以下公式计算发电机的无功功率：

Q_t＝K_UP_t+pU_t ²

其中，P_t表示发电机的有功功率，U_t表示发电机的机端电压，Q_t表示发电机的无功功率，K_U表示比例系数，p表示电压修正系数。

本发明实施例还提供了一种发电机的励磁低励限制装置，以达到减少系统振荡，提高系统稳定性的目的，该装置包括：

增益调整模块，用于根据发电机功角调整低励限制的增益；

低励限制模块，用于根据调整后的增益对所述发电机进行励磁低励限制。

在一个实施例中，增益随着发电机功角增大而减小，增益随着发电机功角减小而增大。

在一个实施例中，所述增益调整模块用于按照以下公式调整低励限制的增益：

${\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{UEL}}=K_{\mathrm{UEL}}\frac{T_{\mathrm{UEL}1}s+1}{T_{\mathrm{UEL}2}s+1}\×\mathrm{\Δz}$

其中，ΔV_UEL表示调整后的低励限制的增益，K_UEL表示低励限制的比例增益，T_UEL1表示低励限制超前时间常数，T_UEL2表示低励限制滞后时间常数，δ表示发电机功角，s表示复频率。

在一个实施例中，上述装置还包括功率确定模块，用于在根据发电机功角调整低励限制的增益之前，根据发电机的有功功率和发电机的机端电压计算发电机的无功功率；

所述低励限制模块，具体用于在无功功率大于预定阈值的情况下，对所述发电机进行励磁低励限制。

在一个实施例中，所述功率确定模块具体用于按照以下公式计算发电机的无功功率：

Q_t＝K_UP_t+pU_t ²

其中，P_t表示发电机的有功功率，U_t表示发电机的机端电压，Q_t表示发电机的无功功率，K_U表示比例系数，p表示电压修正系数。

在本发明实施例中，根据发电机功角调整低励限制的增益，并根据调整后的增益对所述发电机进行励磁低励限制，在进行低励限制的过程中，增益是随着发电机功角动态变化的，从而解决了现有技术中，采用厂家默认的参数进行低励限制而导致的在实际投入工作后容易出现系统振荡的技术问题，达到了减少系统振荡，提高系统稳定性的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是常规发电机的励磁低励限制控制方式示意图；

图2是本发明实施例的发电机的励磁低励限制方法的流程图；

图3是本发明实施例的发电机的励磁低励限制装置的结构框图；

图4是本发明实施例的发电机的励磁低励限制控制方式示意图；

图5是本发明实施例的发电机的励磁低励限制控制方式具体示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

发明人发现，可以采用如图1所示的PID方式的恒电压方式进行励磁调节器的低励限制，其中，P_t表示发电机的有功功率，U_t表示发电机的机端电压，Q_t表示发电机的无功功率，K_U表示比例系数，K_UEL表示低励限制比例增益，T_UEL1表示低励限制超前时间常数，T_UEL2表示低励限制滞后时间常数，ΔS表示无功控制偏差量。

总的传递函数为：

${\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{UEL}}=K_{\mathrm{UEL}}\frac{T_{\mathrm{UEL}1}s+1}{T_{\mathrm{UEL}2}s+1}\×\mathrm{\Δz}$

然而，图1所示的方式中，各个增益参数也都是采用厂家设定好的，按照这种参数进行低励控制很容易导致实际投产时候出现系统震荡。对此，发明人提出了一种励磁调节器低励限制的总增益根据发电机功角的大小动态变化的低励限制方法，从而解决现有技术中采用制造厂家发电机低励限制默认参数难以适应多变的现场运行工况的问题，从而使得低励限制在发电机多种运行方式下均可以获得快速、稳定的理想特性。

本发明实施例所提供的发电机的励磁低励限制方法如图2所示，包括以下步骤：

步骤201：根据发电机功角调整低励限制的增益；

步骤202：根据调整后的增益对所述发电机进行励磁低励限制。

在上述实施例中，根据发电机功角调整低励限制的增益，并根据调整后的增益对所述发电机进行励磁低励限制，在进行低励限制的过程中，增益是随着发电机功角动态变化的，从而解决了现有技术中，采用厂家默认的参数进行低励限制而导致的在实际投入工作后容易出现系统振荡的技术问题，达到了减少系统振荡，提高系统稳定性的技术效果。

为了保证低励限制动作后可以快速将发电机的无功功率限制在合理范围内，同时较常规的恒定低励限制增益相比又能提高机组的动态稳定性，在本例中，增益随着发电机功角增大而减小，增益随着发电机功角减小而增大。

具体的，可以按照以下公式来确定低励限制的增益：

${\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{UEL}}=K_{\mathrm{UEL}}\frac{T_{\mathrm{UEL}1}s+1}{T_{\mathrm{UEL}2}s+1}\×\mathrm{\Δz}$

其中，ΔV_UEL表示调整后的低励限制的增益，K_UEL表示低励限制的比例增益，T_UEL1表示低励限制超前时间常数，T_UEL2表示低励限制滞后时间常数，δ表示发电机功角，s表示复频率。

励磁低励限制是在系统容性无功过剩的情况下进行的，因此在进行前可以先执行确定无功功率的过程，即，在根据电机功角调整低励限制的增益之前，上述方法还包括：根据发电机的有功功率和发电机的机端电压计算发电机的无功功率；在无功功率大于预定阈值的情况下，才触发对发电机进行励磁低励限制。

具体的，可以按照以下公式计算发电机的无功功率：

Q_t＝K_UP_t+pU_t ²

其中，P_t表示发电机的有功功率，U_t表示发电机的机端电压，Q_t表示发电机的无功功率，K_U表示比例系数，p表示电压修正系数。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种发电机的励磁低励限制装置，如下面的实施例所述。由于发电机的励磁低励限制装置解决问题的原理与发电机的励磁低励限制方法相似，因此发电机的励磁低励限制装置的实施可以参见发电机的励磁低励限制方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。图3是本发明实施例的发电机的励磁低励限制装置的一种结构框图，如图3所示，包括：增益调整模块301和低励限制模块302，下面对该结构进行说明。

增益调整模块301，用于根据发电机功角调整低励限制的增益；

低励限制模块302，用于根据调整后的增益对所述发电机进行励磁低励限制。

在一个实施例中，增益随着发电机功角的增大而减小，增益随着发电机功角的减小而增大。

在一个实施例中，增益调整模块301用于按照以下公式调整低励限制的增益：

${\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{UEL}}=K_{\mathrm{UEL}}\frac{T_{\mathrm{UEL}1}s+1}{T_{\mathrm{UEL}2}s+1}\×\mathrm{\Δz}$

其中，ΔV_UEL表示调整后的低励限制的增益，K_UEL表示低励限制的比例增益，T_UEL1表示低励限制超前时间常数，T_UEL2表示低励限制滞后时间常数，δ表示发电机功角，s表示复频率。

在一个实施例中，上述装置还包括功率确定模块，用于在根据发电机功角调整低励限制的增益之前，根据发电机的有功功率和发电机的机端电压计算发电机的无功功率；低励限制模块302，具体用于在无功功率大于预定阈值的情况下，对所述发电机进行励磁低励限制。

在一个实施例中，功率确定模块具体用于按照以下公式计算发电机的无功功率：

Q_t＝K_UP_t+pU_t ²

其中，P_t表示发电机的有功功率，U_t表示发电机的机端电压，Q_t表示发电机的无功功率，K_U表示比例系数，p表示电压修正系数。

下面结合一个具体的实施例对上述发电机的励磁低励限制方法进行具体描述，然而值得注意的是该具体实施例仅是为了更好地描述本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在本例中提出了低励限制的增益根据当前发电机功角的大小动态变化，即如图4所示，在图1所示的超前滞后环节后面增加一个动态增益环节。本发明的发电机的励磁低励限制方法所采用的自适应增益具体实现方法如图5所示。

在图中5，δ表示励磁调节器测量所得的发电机功角，自适应模块输出具体的计算公式如下：

$\mathrm{\Δz}=(\frac{\mathrm{\π}}{2}-|\mathrm{\δ}\left|\right)\÷\frac{\mathrm{\π}}{2}$

其中，Δz的输出倍限制在0.1-1的范围内。

通过本例所提出的根据发电机功角的大小动态变化低励限制的增益，当发电机功角较大时低励限制采用较小的增益系数，而当发电机功角较小时则采用较大的增益系数，这样既能保证低励限制动作后快速将发电机无功限制在合理范围内，同时较常规恒定低励限制增益相比又能提高机组的动态稳定性，同时也增强了抗反调等干扰的能力。与常规固定增益低励限制在相同扰动下的对比测试试验显示，本例所提出的自适应增益的低励限制的动态响应经过10次摆动迅速达到平稳，而采用固定增益控制器的动态响应需要经过很长时间的振荡才恢复平稳。

在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

从以上的描述中，可以看出，本发明实施例实现了如下技术效果：根据发电机功角调整低励限制的增益，并根据调整后的增益对所述发电机进行励磁低励限制，在进行低励限制的过程中，增益是随着发电机功角动态变化的，从而解决了现有技术中，采用厂家默认的参数进行低励限制而导致的在实际投入工作后容易出现系统振荡的技术问题，达到了减少系统振荡，提高系统稳定性的技术效果。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发电机的励磁低励限制方法，其特征在于，包括：

根据发电机功角调整低励限制的增益；

根据调整后的增益对所述发电机进行励磁低励限制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据发电机功角调整低励限制的增益，包括：

增益随着发电机功角增大而减小，增益随着发电机功角减小而增大。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，按照以下公式调整低励限制的增益：

${\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{UEL}}=K_{\mathrm{UEL}}\frac{T_{\mathrm{UEL}1}s+1}{T_{\mathrm{UEL}2}s+1}\×\mathrm{\Δz}$

其中，ΔV_UEL表示调整后的低励限制的增益，K_UEL表示低励限制的比例增益，T_UEL1表示低励限制超前时间常数，T_UEL2表示低励限制滞后时间常数，δ表示发电机功角，s表示复频率。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：

在根据发电机功角调整低励限制的增益之前，所述方法还包括：根据发电机的有功功率和发电机的机端电压计算发电机的无功功率；

根据调整后的增益对所述发电机进行励磁低励限制，包括：在无功功率大于预定阈值的情况下，对所述发电机进行励磁低励限制。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按照以下公式计算发电机的无功功率：

Q_t＝K_UP_t+pU_t ²

其中，P_t表示发电机的有功功率，U_t表示发电机的机端电压，Q_t表示发电机的无功功率，K_U表示比例系数，p表示电压修正系数。

6.一种发电机的励磁低励限制装置，其特征在于，包括：

增益调整模块，用于根据发电机功角调整低励限制的增益；

低励限制模块，用于根据调整后的增益对所述发电机进行励磁低励限制。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，增益随着发电机功角增大而减小，增益随着发电机功角减小而增大。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述增益调整模块用于按照以下公式调整低励限制的增益：

${\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{UEL}}=K_{\mathrm{UEL}}\frac{T_{\mathrm{UEL}1}s+1}{T_{\mathrm{UEL}2}s+1}\×\mathrm{\Δz}$

其中，ΔV_UEL表示调整后的低励限制的增益，K_UEL表示低励限制的比例增益，T_UEL1表示低励限制超前时间常数，T_UEL2表示低励限制滞后时间常数，δ表示发电机功角，s表示复频率。

9.如权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于：

还包括功率确定模块，用于在根据发电机功角调整低励限制的增益之前，根据发电机的有功功率和发电机的机端电压计算发电机的无功功率；

所述低励限制模块，具体用于在无功功率大于预定阈值的情况下，对所述发电机进行励磁低励限制。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于：

所述功率确定模块具体用于按照以下公式计算发电机的无功功率：

Q_t＝K_UP_t+pU_t ²

其中，P_t表示发电机的有功功率，U_t表示发电机的机端电压，Q_t表示发电机的无功功率，K_U表示比例系数，p表示电压修正系数。