一种基于自适应理论的企业电网电动机群起方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于自适应理论的企业电网电动机群起方法，依据电动机起动时冲击电流以及母线电压变化的特点，分析了不同电动机对电网的不同冲击特性，综合考虑了企业电网生产工艺流程约束、电网运行状态变化、电动机自身低压脱扣保护、电动机上级变压器容量限制、企业电网继电保护配置等多方面因素，制定出了科学、合理的电动机群起策略，采用本发明的起动方法克服了现有起动方式机械、无序起动，避免造成上级开关跳闸引起更大范围的停电，为企业电网在受到扰动、电动机快速起动恢复生产提供了有力支撑，具有适应性强、考虑因素全面、方案合理、便于快速决策等优点，具有较高的实用价值和良好的市场前景。
【专利说明】一种基于自适应理论的企业电网电动机群起方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统领域的方法，具体涉及一种基于自适应理论的企业电网电动机群起方法。
【背景技术】
[0002]工矿企业电网中，如炼化企业、煤炭企业中有大量的电动机负荷，当企业电网遇到故障(内网故障、外部电网故障)时，供电电网电压波动导致出现大面积电机跳停事故、大量电动机低压脱扣的现象，故障瞬间切除后，为了保证企业的连续生产、运行，需要确保这些电动机快速、平稳自起动，满足生产需求。现有的工矿企业中，由于缺乏对电动机起动仿真模拟手段，或者没有配置电动机群起策略，或者仅凭传统经验和一些工程算法进行粗略划分电动机群起批次，导致在实际运行过程中，电动机群起时，冲击电压过大，电网母线电压较低，不能安全、可靠起动，同时还有可能拖垮企业电网的风险。因此，必须研究出科学、合理的电动机群起策略。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于自适应理论的企业电网电动机群起方法，该方法依据电动机起动时冲击电流以及母线电压变化的特点，分析了不同电动机对电网的不同冲击特性，综合考虑了企业电网生产工艺流程约束、电网运行状态变化、电动机自身低压脱扣保护、电动机上级变压器容量限制、企业电网继电保护配置等多方面因素，制定出了科学、合理的电动机群起策略，采用本发明的起动方法克服了现有起动方式机械、无序起动，避免造成上级开关跳闸引起更大范围的停电，为企业电网在受到扰动、电动机快速起动恢复生产提供了有力支撑。
[0004]本发明的目的是采用下述技术方案实现的:
[0005]本发明提供一种基于自适应理论的企业电网电动机群起方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤:
[0006]步骤A:对需要配置电动机群起策略的站内电动机进行统计分析，建立包含待分析电动机群起电站的整个企业电网数据模型，并配置电动机相关参数；
[0007]步骤B:根据电动机重要程度以及电动机容量将电动机划分为不同的批次，初步建立电动机起动批次；
[0008]步骤C:逐批次进行电动机群起仿真模拟，结合电动机自身起动方式、起动要求、上级变压器容量要求、继电保护配置低压保护动作和母线电压运行约束条件，将电动机群起批次在步骤B电动机划分为不同的批次的原有基础进行再次划分；
[0009]步骤D:按照步骤B-C划分电动机群起批次，在电网内设定不同的故障，分析电动机低压脱扣情况和自起动情况，对不满足步骤C约束条件的电动机群起批次进行再次划分；
[0010]步骤E:在传统基于时差控制电动机群起策略的基础上，对各批次的起动时间进行优化，形成满足不同故障条件的电动机群起方案。
[0011]进一步地，所述步骤A中，建立包含待分析电动机群起电站的整个企业电网数据模型即电网的初始运行工况的潮流计算采用牛顿一拉夫逊法；
[0012]整个企业电网数据模型包括电网结构，电网结构包括线路、变压器、发电机、电动机及其相关的模型和参数(如电力系统数学计算模型)；
[0013]所述电动机相关参数包括电动机低压脱扣保护相关参数、电动机起动方式和起动时间；
[0014]所述步骤A包括下述步骤:
[0015]①分析企业电网内企业负荷特点，选取负荷建模方式，企业负荷进行详细调研统计，并对资料分类整理，包括发电机，线路，变压器，电动机参数和电动机低压保护；
[0016]②通过调研和计算得到各型号电动机的电气参数，采用聚合算法对部分电动机进行参数等值。
[0017]进一步地，所述步骤C中，电动机的继电保护配置低压保护动作的约束条件包括:
[0018]Al)当电源电压短时降低或短时中断后恢复，保证重要电动机自启动而断开次要电动机，保护装置的电压整定值为电动机额定电压的60 %?70 %，时限为0.5s ;
[0019]A2)当电源电压短时降低或短时中断后，生产过程不允许或不需要自起动的电动机，保护装置的电压整定值为额定电压的40 %?50 %或高于额定电压的40 %?50 %;时限大于上一级主保护时限，取0.5?1.5s ;
[0020]A3)需要自启动电动机，保证人身和设备安全，在电源电压长时间消失后从配电网中自动断开的电动机，保护装置的电压整定值为电动机额定电压的40%?50%，时限为5 ?IOs0
[0021]进一步地，所述步骤C中，母线电压运行的约束条件包括:
[0022]BI)源电压和工厂供配电母线电压的正常运行时允许偏移值为±5%电动机的额定电压；
[0023]B2)源电压和工厂供配电母线电压的正常运行时允许偏移值为-10%电动机的额定电压；
[0024]B3)电动机群成组再启动前的状态,在大容量电动机起动和电动机群成组再启动过程中，母线电压的正常运行时允许偏移值低至-15%电动机的额定电压。
[0025]进一步地，所述步骤C中，电动机端母线电压运行的约束条件包括:
[0026]Cl)电动机正常运行时，电动机机端电压运行偏差为±5%电动机的额定电压；
[0027]C2)单台电动机起动时，电动机机端电压运行偏差为-10%电动机的额定电压；
[0028]C3)成组电动机再起动时，电动机机端电压运行偏差为-15%电动机的额定电压；
[0029]C4)成组电动机再起动时，根据对传动机械转矩的验算，在设备订货规格书上注明，电动机机端电压运行偏差低至-30%电动机的额定电压。
[0030]进一步地，所述步骤D中，电网内设定不同的故障包括:发电机出线短路故障、发电机失磁故障、线路短路故障、变压器短路故障、外部联络线短路故障以及上述故障的一种以上的组合故障。
[0031]与现有技术比，本发明达到的有益效果是:
[0032]1、本发明提供基于自适应理论的企业电网电动机群起方法，能够解决目前工矿企业中在马达群起过程中，仅凭传统经验和一些工程算法进行粗略划分电动机群起批次，导致在实际运行过程中，电动机群起时，冲击电压过大，电网母线电压较低，不能安全、可靠起动，冋时还有可能拖跨企业电网的风险。
[0033]2、本发明提供的基于自适应理论的企业电网电动机群起方法，为企业电网在受到扰动、电动机快速起动恢复生产提供了有力支撑，具有适应性强、考虑因素全面、方案合理、便于快速决策等优点，具有较高的实用价值和良好的市场前景。
【专利附图】
【附图说明】[0034]图1是本发明提供的基于自适应理论的企业电网电动机群起方法的流程图；
[0035]图2是本发明提供的负荷建模过程实施例的流程图；
[0036]图3是本发明提供的电动机群起轮次优化的实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0038]本发明提供的基于自适应理论的企业电网电动机群起方法的流程图如图1所示，包括下述步骤:
[0039]步骤A:对需要配置电动机群起策略的站内电动机进行统计分析，建立包含待分析电动机群起电站的整个企业电网数据模型，详细配置电动机相关参数，如:电动机低压脱扣保护相关参数、电动机起动方式、起动时间等。
[0040]步骤A中电网的初始运行工况的潮流计算采用牛顿-拉夫逊法；
[0041]步骤A中电网数据模型包括电网结构，如线路、变压器、发电机、电动机及其他相关的1?型和参数；
[0042]步骤A包括下述步骤:
[0043]①分析企业电网内企业负荷特点，选取合适的负荷建模方法。企业负荷进行详细调研统计，将各类资料分类整理，包括发电机，线路，变压器，电动机参数、电动机低压保护
坐坐寸寸ο
[0044]②通过调研和计算得到各型号电动机的具体电气参数，可采用聚合算法对部分电动机进行参数等值。
[0045]步骤B:按照工矿企业工艺生产流程的需要，如:炼化企业中炼油的提炼过程，将电动机划分为不同的批次，初步建立电动机起动批次，避免电动机同时起动对电网造成较大的冲击；
[0046]步骤C:逐批次进行电动机群起仿真模拟，考虑电动机自身起动方法、起动要求、上级变压器容量要求、继电保护配置低压保护动作和母线电压约束条件，将电动机群起批次在原有基础进行再次划分；
[0047]步骤C中，电动机低压保护动作的约束条件:
[0048]Al)当电源电压短时降低或短时中断后又恢复，为了保证重要电动机自启动而需要断开的次要电动机，保护装置的电压整定值一般为电动机额定电压的60%~70%，时限一般约0.5s ；
[0049]A2)当电源电压短时降低或短时中断后，根据生产过程不允许或不需要自起动的电动机。保护装置的电压整定值一般为额定电压的40%?50%或略高；时限一般较上一级主保护大一时限阶段，取0.5?1.5s，必要时保护可选择地动作。
[0050]A3)需要自启动，但为了保证人身和设备安全，在电源电压长时间消失后需从配电网中自动断开的电动机。保护装置的电压整定值一般为电动机额定电压的40 %?50 %，时限一般为5?10s。
[0051]所述步骤C中，母线电压运行的约束条件:
[0052]BI)源电压和工厂主要供配电母线电压的正常运行时允许偏移值应为±5% ；
[0053]B2)源电压和工厂主要供配电母线电压的正常运行时允许偏移值应为-10% ；
[0054]B3)电动机群成组再启动前的状态,在大容量电动机起动和电动机群成组再启动过程中甚至可低到-15%。
[0055]所述步骤C中，电动机端电压的运行约束条件为:
[0056]Cl)电动机正常运行时，电动机机端电压运行偏差为±5%
[0057]C2)单台电动机起动时，电动机机端电压运行偏差为-10%
[0058]C3)成组电动机再起动时，电动机机端电压运行偏差为-15%
[0059]C4)成组电动机再起动时，根据对传动机械转矩的验算，在设备订货规格书上注明，甚至可以低到-30%。
[0060]步骤D:按照上述步骤已划分电动机群起批次，在电网内设定不同的故障，分析电动机低压脱扣情况、自起动情况，对不满足约束条件的电动机群起批次进行再次划分；
[0061]发电机出线短路故障、发电机失磁故障、线路短路故障、变压器短路故障、外部联络线短路故障，以及上述故障的一种以上的组合故障。
[0062]步骤E:在传统基于时差控制电动机群起策略的基础上，对各批次的起动时间进行优化，形成满足不同故障条件的电动机群起方案。
[0063]实施例
[0064]图1是本发明提供企业电网电动机群起方法流程图，本发明提供的电动机群起方法包括下述步骤:
[0065]A、结合天津石化电网特点，采用合适的负荷模型结构。对天津石化企业负荷进行详细调研统计，将各类资料分类整理，包括发电机，线路，变压器，电动机等等，见图2所示。
[0066]B、通过调研和计算得到各型号电动机的具体电气参数，采用聚合算法对部分电动机进行参数等值。
[0067]C、计算线路阻抗参数，查阅各型号变压器的电气参数，统计企业内部无功补偿容量和配置情况，调研企业内部发电机的各种参数。运用电力系统分析软件PSD-BPA对天津石化电网进行建模。
[0068]D、按照工矿企业工艺生产流程的需要，如:炼化企业中炼油的提炼过程，将电动机划分为不同的批次，初步建立电动机起动批次，避免电动机同时起动对电网造成较大的冲击;
[0069]E、按照工矿企业工艺生产流程的需要，如:炼化企业中炼油的提炼过程，将电动机划分为不同的批次，初步建立电动机起动批次，避免电动机同时起动对电网造成较大的冲击，如表I将炼油生产线负荷进行重要等级分类，以此类推可以将所有电动机负荷分成若干批次(考虑电动机容量、电压等级、生产流程重要性因素)，天津炼化BPX初步分批方案如表2所示；
[0070]表1炼油生产线负荷分级方案
[0071]
【权利要求】
1.一种基于自适应理论的企业电网电动机群起方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤: 步骤A:对需要配置电动机群起策略的站内电动机进行统计分析，建立包含待分析电动机群起电站的整个企业电网数据模型，并配置电动机相关参数； 步骤B:根据电动机重要程度以及电动机容量将电动机划分为不同的批次，初步建立电动机起动批次； 步骤C:逐批次进行电动机群起仿真模拟，结合电动机自身起动方式、起动要求、上级变压器容量要求、继电保护配置低压保护动作和母线电压运行约束条件，将电动机群起批次在步骤B电动机划分为不同的批次的原有基础进行再次划分； 步骤D:按照步骤B-C划分电动机群起批次，在电网内设定不同的故障，分析电动机低压脱扣情况和自起动情况，对不满足步骤C约束条件的电动机群起批次进行再次划分；步骤E:在传统基于时差控制电动机群起策略的基础上，对各批次的起动时间进行优化，形成满足不同故障条件的电动机群起方案。
2.如权利要求1所述的企业电网电动机群起方法，其特征在于，所述步骤A中，建立包含待分析电动机群起电站的整个企业电网数据模型即电网的初始运行工况的潮流计算采用牛顿-拉夫逊法； 整个企业电网数据模型包括电网结构，电网结构包括线路、变压器、发电机、电动机及其相关的模型和参数； 所述电动机相关参数包括电动机低压脱扣保护相关参数、电动机起动方式和起动时间； 所述步骤A包括下述步骤: ①分析企业电网内企业负荷特点，选取负荷建模方式，企业负荷进行详细调研统计，并对资料分类整理，包括发电机，线路，变压器，电动机参数和电动机低压保护； ②通过调研和计算得到各型号电动机的电气参数，采用聚合算法对部分电动机进行参数等值。
3.如权利要求1所述的企业电网电动机群起方法，其特征在于，所述步骤C中，电动机的继电保护配置低压保护动作的约束条件包括: Al)当电源电压短时降低或短时中断后恢复，保证重要电动机自启动而断开次要电动机，保护装置的电压整定值为电动机额定电压的60%~70%，时限为0.5s ； A2)当电源电压短时降低或短时中断后，生产过程不允许或不需要自起动的电动机，保护装置的电压整定值为额定电压的40%~50%或高于额定电压的40%~50% ;时限大于上一级主保护时限，取0.5~1.5s: A3)需要自启动电动机，保证人身和设备安全，在电源电压长时间消失后从配电网中自动断开的电动机，保护装置的电压整定值为电动机额定电压的40%~50%，时限为5~IOs0
4.如权利要求1所述的企业电网电动机群起方法，其特征在于，所述步骤C中，母线电压运行的约束条件包括: BI)源电压和工厂供配电母线电压的正常运行时允许偏移值为±5%电动机的额定电压；B2)源电压和工厂供配电母线电压的正常运行时允许偏移值为-10%电动机的额定电压； B3)电动机群成组再启动前的状态,在大容量电动机起动和电动机群成组再启动过程中，母线电压的正常运行时允许偏移值低至-15 %电动机的额定电压。
5.如权利要求1所述的企业电网电动机群起方法，其特征在于，所述步骤C中，电动机端母线电压运行的约束条件包括: Cl)电动机正常运行时，电动机机端电压运行偏差为±5%电动机的额定电压； C2)单台电动机起动时，电动机机端电压运行偏差为-10%电动机的额定电压； C3)成组电动机再起动时，电动机机端电压运行偏差为-15%电动机的额定电压； C4)成组电动机再起动时，根据对传动机械转矩的验算，在设备订货规格书上注明，电动机机端电压运行偏差低至-30%电动机的额定电压。
6.如权利要求1所述的企业电网电动机群起方法，其特征在于，所述步骤D中，电网内设定不同的故障包括:发电机出线短路故障、发电机失磁故障、线路短路故障、变压器短路故障、外部联络线 短路故障以及上述故障的一种以上的组合故障。
【文档编号】H02P1/54GK103746613SQ201310662030
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】杨琦, 唐晓骏, 张志强, 李晓珺, 李媛媛, 宋云亭, 杜三恩, 邱丽萍 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院