凸极机低励限制与失磁保护的配合整定方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及发电机技术领域，特别设及一种凸极机低励限制与失磁保护的配合整 定方法及装置。
【背景技术】
[0002] 电机失磁是指发电机突然地部分或全部失去励磁，是发电机励磁回路常见的故 障。尤其对于大型发电机组，励磁系统环节较多，结构复杂，增加了发生失磁故障的概率，统 计数据表明，失磁故障占发电机总故障的60%W上。发电机失磁后，将过渡到异步运行，转 子出现转差，定子电流增大，定子电压下降，有功功率下降，无功功率反向并且增大；在转子 回路中出现差频电流；电力系统的电压下降及某些电源支路过电流。所有该些电气量的变 化，都伴有一定程度的摆动，会破坏电力系统的稳定运行，并威胁发电机本身的安全。因此， 及时检测出失磁故障并采取应对措施对电力系统的安全稳定运行是非常重要的。
[0003] 目前，发电机失磁保护方案主要W定子回路参数特征为主判据，在阻抗平面上实 现，用机端测量阻抗轨迹来反映失磁故障。阻抗平面上检测失磁故障主要有两种判据，静稳 极限阻抗圆判据W及异步边界阻抗圆判据。当机端测量阻抗轨迹进入静稳极限阻抗圆内， 失磁保护可能动作或者发信。
[0004] 另外，与发电机失磁保护配合的发电机低励限制也尤为重要。发电机低励限制是 指当励磁电流下降到某一限定值时，限制励磁电流下降或者增加励磁电流，使机组在运行 时不越过静稳极限。发电机的低励限制方程一般分为直线型或者圆型。
[0005] 更重要的是发电机失磁保护与低励限制的合理配合，根据电力行业相关标准规范 二者之间配合整定的要求；在发电机低励与失磁时，低励限制应该首先动作，若低励限制无 效，则经过一定的过渡裕量，静稳圆才动作，从一定意义上讲，可W将静稳圆看做低励限制 的后备保护。低励限制是励磁系统的保护，低励限制曲线在P-Q平面描述，发电机失磁保护 阻抗动作方程在R-X阻抗平面描述，由于二者分别在不同的坐标系研究，很难直观的对二 者进行配合关系分析，配合不合理导致失磁保护误动的情况时有发生。因此，有必要对凸极 机低励限制与失磁保护作进一步的研究，寻求二者之间合理的协调配合方法，指导二者的 整定配合计算。
[0006] 现有文献曾经讨论过低励限制和失磁保护之间的配合问题，然而研究配合是按照 隐极机静稳极限为圆形的前提下进行的，图1即为隐极机静稳边界与低励限制配合关系 图，如图1所示，1为静稳圆，2为异步圆，3为低励限制圆。现有技术研究的是隐极机励限制 与失磁保护的配合整定的方法，具体的步骤如下：
[0007] 1)、计算W发电机基本阻抗为基准的发电机和系统阻抗标么值，在P-Q平面上计 算W发电机视在功率为基准的发电机静稳圆坐标和半径的标么值。
[000引 2)、考虑10 %~20 %的静态稳定储备系数、5 %~10 %的参数误差及一定的可靠 系数，即静稳圆坐标和半径的标么值除W1. 2~1. 5后得到有裕度的静稳圆。
[0009] 3)、计算有裕度的静稳圆与负Q轴和正P轴（P<化时）或P=化直线（P〉化时） 相交的坐标来确定低励限制线的2个点，其他点应在圆的上方。
[0010] 4)、整定失磁保护阻抗圆，将失磁保护阻抗圆映射到P-Q平面，或将低励限制曲线 映射到R-X平面，分别在机端电压为额定及最低允许电压时，根据配合原则校核与失磁保 护阻抗圆的配合关系。
[0011] 由此可见，虽然现有文献曾经讨论过低励限制和失磁保护之间的配合问题，但是 一般只是对具体试验进行分析，缺乏一般性的方法，而且研究集中在隐极机失磁保护与低 励限制的关系，并未考虑凸极机静稳极限曲线为滴状曲线该一特殊性。
【发明内容】
[0012] 本发明提供了一种凸极机低励限制与失磁保护的配合整定方法，用W保证凸极机 低励限制与失磁保护的合理配合，该方法包括：
[0013] 将低励限制曲线由功率平面变换到阻抗平面，将变换到阻抗平面的低励限制曲线 与凸极机静稳极限曲线在R轴正半轴区域进行对比；
[0014] 当R轴正半轴的低励限制曲线未包络静稳极限曲线时，对低励限制曲线进行重新 整定。
[0015] 在一个实施例中，当低励限制曲线为直线型时，分别取U=0. 9pu和U=1.化U，按 照如下公式将低励限制曲线由功率平面变换到阻抗平面：
[0016]
【主权项】
1. 一种凸极机低励限制与失磁保护的配合整定方法，其特征在于，包括： 将低励限制曲线由功率平面变换到阻抗平面，将变换到阻抗平面的低励限制曲线与凸 极机静稳极限曲线在R轴正半轴区域进行对比； 当R轴正半轴的低励限制曲线未包络静稳极限曲线时，对低励限制曲线进行重新整 定。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，当低励限制曲线为直线型时，分别取U= 0. 9pu和U= 1.Opu，按照如下公式将低励限制曲线由功率平面变换到阻抗平面：
其中，R为凸极机机端的电阻，X为凸极机机端的电抗；U为凸极机机端的电压；a和b为常量；k为斜率。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，当低励限制曲线为圆型时，按照如下公式将 低励限制曲线由功率平面变换到阻抗平面：
其中，R为凸极机机端的电阻，X为凸极机机端的电抗；a和b为常量。
4. 一种凸极机低励限制与失磁保护的配合整定装置，其特征在于，包括： 低励限制曲线转换模块，用于将低励限制曲线由功率平面变换到阻抗平面，将变换到 阻抗平面的低励限制曲线与凸极机静稳极限曲线在R轴正半轴区域进行对比； 低励限制曲线重新整定模块，用于当R轴正半轴的低励限制曲线未包络静稳极限曲线 时，对低励限制曲线进行重新整定。
5. 如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述低励限制曲线转换模块具体用于当低 励限制曲线为直线型时，分别取U= 0. 9pu和U= 1.Opu，按照如下公式将低励限制曲线由 功率平面变换到阻抗平面：
其中，R为凸极机机端的电阻，X为凸极机机端的电抗；U为凸极机机端的电压；a和b为常量；k为斜率。
6. 如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述低励限制曲线转换模块具体用于当低 励限制曲线为圆型时，按照如下公式将低励限制曲线由功率平面变换到阻抗平面：
其中，R为凸极机机端的电阻，X为凸极机机端的电抗；a和b为常量。
【专利摘要】本发明提供了一种凸极机低励限制与失磁保护的配合整定方法及装置，用以保证凸极机低励限制与失磁保护的合理配合，该方法包括：将低励限制曲线由功率平面变换到阻抗平面，将变换到阻抗平面的低励限制曲线与凸极机静稳极限曲线在R轴正半轴区域进行对比；当R轴正半轴的低励限制曲线未包络静稳极限曲线时，对低励限制曲线进行重新整定。本发明技术方案保证了凸极机低励限制与失磁保护的合理配合，有利于为电力调度生产管理提供技术依据，充分发挥发电机控制和保护功能，提高网源协调水平，实现能源安全高效运行，保障电力安全经济送出。
【IPC分类】H02H7-06
【公开号】CN104701816
【申请号】CN201510124936
【发明人】鹿伟, 武朝强, 王丰, 王增平, 郑涛, 王晶晶
【申请人】华北电力科学研究院有限责任公司, 冀北电力有限公司电力科学研究院, 国家电网公司, 中国电力科学研究院, 华北电力大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月20日