专利名称：抽水蓄能电站发电/电动机定子瞬变时间常数测试方法
技术领域：
本发明涉及大型发电/电动机技术性能参测试试验方法，尤其涉及一种抽水蓄能电站发电 /电动机定子瞬变时间常数测试方法。
技术背景随着电力工业的发展，电网容量和覆盖范围迅速扩大，电网调峰、事故紧急备用和黑启 动等问题越来越突出。我国的经济发展和水电资源的地域分布很不平衡，给水电资源稀少的 东部地区电网带来更大的调峰困难。建设抽水蓄能电站是解决上述问题的经济、高效的办法。 另外，核电机组的建设也要求有抽水蓄能电站来配合。近几年来我国已有很多抽水蓄能电站 陆续投产；参照国外抽水蓄能电站占电网总容量的比例，今后一个时期内还应大力建设抽水 蓄能电站，抽水蓄能机组在设计时要结合上、下水库、弓l水管道以及地下厂房的地理、地质等自然 条件，并考虑所在电网的具体情况以及整个工程经济性等方面的因素，因此，主设备的设计、 制造基本上是按"量体裁衣"的模式来进行地；同时，这些大型机电设备一般都是在使用(安 装)现场组装的，这就要求在抽水蓄能电站建成后的试运行阶段进行设备技术参数的现场湖 试试验和设备性能测试试验。国标以及相关国际标准和以往的生产实践中利用电机转子回路突然短路试验的方法渕量 电机开路、短路瞬变时间常数。这种方法要求在转子回路中临时接入大容量的短路开关并在 短路开关的外側临时接入限流电阻来保护励磁可控硅整流柜和励磁变压器。这不仅霈要大容 量开关设备，极大地增加试验费用，并且在电机转子回路进行大量的拆、装和改造工作，工 作量很大，短短几十分钟的试验过程需花1-2天的时间来做准备和恢复工作。试验本身给发 电机励磁系统的大容量可控硅整流柜以及励磁变压器带来额外的、潜在的危险，在电机转子 回路进行拆、装和改造工作也给转子回路造成潜在的危险。 发明内容本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种不霈任何大容量设备也不需对被试机组 机组进行任何的改造；节约试验成本、时间且不会带来额外的、潜在的危险等优点的抽水蓄 能电站发电/电动机定子瞬变时间常数测试方法，为实现上述目的，本发明采用如下技术方案1) 直接截获并控制励磁可控硅整流器控制量，使发电机转子电压产生一个阶跃量；2) 在转子电压阶跃产生后的平稳时间段，采用插值算法计算开路、短路瞬变时间常数， 其中，定子开路、短路瞬变时间常数T为2e—t^-e—^-l。所述步骤2)的具体过程为，在定子电压或定子短路电流衰减过程录波图上的转子电压 平稳时间段内以定子电压或定子短路电流开始衰减的时刻为起始点，选择两个时间段t" t2, 选择的原则是t2时间段内的衰减幅度是h时间段内的衰减幅度的2倍；从录波图上测量^、 t2的实际值，利用t2、 h时间段内的衰减幅度的倍数关系和逐步逼 近的插值算法计算时间常数，从而得到具有足够精度的定子开路瞬变时间常数、定子短路瞬 变时间常数。本发明根据同步电机的运行理论和定子开路瞬变时间常数、定子短路瞬变时间常数的定 义，机组在额定转速下旋转且定子绕组开路的情况下，在转子回路中施加转子电压阶跃激励 时，定子电压的响应是按以时间为自变量的指数函数的规律从一个稳态值缓慢、连续变化到 另一个稳态值。这个以时间为自变量的指数函数的时间常数就是电机的定子开路瞬变时间常 数。同理，在定子绕组短路的情况下，在转子回路中施加转子电压阶跃激励时，定子电流的响应是按以时间为自变量的指数函数的规律从一个稳态值缓慢、连续变化到另一个稳态值。 这个以时间为自变量的指数函数的时间常数就是电机的定子短路路瞬变时间常数。考虑到电 机磁路饱和的非线性因素， 一般施加转子空载额定电压至零的阶跃激励，录取在这种激励下, 定子电压的响应过程计算时间常数。为了获取转子电压阶跃激励，在传统的试验方法中采用外接大容量短路开关的方法给转 子回路突然施加一个短路点获取转子电压从一稳定值突然至零阶跃激励，这种方法具有技术 背景一节中叙述种种缺点。本实用新型提出直接截获并控制励磁可控硅整流器控制量的方法, 使发电机转子电压产生一个阶跃量，记录转子电压和定子电压(或定子短路电流)的衰减过 程测量开路、短路瞬变时间常数。截获、控制励磁可控硅整流器控制量的手段要根据机组励 磁系统的具体品牌和型号而定， 一般不霈增加任何硬件设备和任何硬件改动。这种试验方法 仅需十几分钟即可完成试验准备工作。节约大量物力、人力和时间。由于可控硅整流器换弧压降的影响，转子电压阶跃产生后，转子电压稳定在某一较小的 负值，为此选择转子电压阶跃产生后的平稳时间段，采用插值算法计算开路、短路瞬变时间 常数。具体方法是在定子电压(或定子短路电流)衮减过程录波图上的转子电压平稳时间 段内以定子电压(或定子短珞电流)开始衰减的时刻为起始点，选择两个时间段t^ t2,选择 的原则是t2时间段内的衰减幅度是^时间段内的衰减幅度的2倍。从录波图上測量tp t2的 实际值，利用t2、 ti时间段内的衰减幅度的倍数关系和逐步逼近的插值算法计算时间常数。从而得到具有足够精度的定子开路瞬变时间常数、定子短路瞬变时间常数，本发明的有益效果是试验方法简单，不霈任何大容量设备也不需对被试机组进行任何 的改造；节约试验成本、时间且不会带来额外的、潜在的危险.
图l为定子开路时的录波图；图2为定子短路时的录波图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明.图l、图2为泰安泰山抽水蓄能电站2号机组试验结果本发明渕试抽水蓄能机组的发电/电动机的定子开路瞬变时间常数、定子短路瞬变时间常 数的方法，并非涉及发电/电动机所有的技术性能参測试试验，而只是用来測试发电/电动机 的定子开路瞬变时间常数、定子短路瞬变时间常数，其具体过程为1) 直接截获并控制励磁可控硅整流器控制量，使发电机转子电压产生一个阶跃量；2) 在转子电压阶跃产生后的平稳时间段，采用插值算法计算开路、短路瞬变时间常数， 其中，定子开路、短路瞬变时间常数T为2e't^-e'^-l。所述步骤2)的具体过程为，在定子电压或定子短路电流衰减过程录波图上的转子电压 平稳时间段内以定子电压或定子短路电流开始衰减的时刻为起始点，选择两个时间段h、 t2,选择的原则是t2时间段内的衰减幅度是h时间段内的衰减幅度的2倍；从录波图上测量h、 t2的实际值，(定子开路时采用图l,定子短路时采用图2)利用12、 U时间段内的衰减幅度的倍数关系和逐步逼近的插值算法计算时间常数，从而得到具有足够 精度的定子开路瞬变时间常数、定子短路瞬变时间常数。图l中，tl-2.5s， t2-6s,则定子开路瞬变时间常数2e-2yV^=l, T-8.85S 图2中，tl-0.98s, t2-2.38s,则定子短路瞬变时间常数2e《草-e-2,-i， T=3.3s。
权利要求
1、一种抽水蓄能电站发电/电动机定子瞬变时间常数测试方法，其特征是，它的步骤为，1)直接截获并控制励磁可控硅整流器控制量，使发电机转子电压产生一个阶跃量；2)在转子电压阶跃产生后的平稳时间段，采用插值算法计算开路、短路瞬变时间常数，其中，定子开路、短路瞬变时间常数T为2e-t1/T-e-t2/T＝1。
2. 如权利要氽1所述的抽水蓄能电站发电/电动机定子瞬变时间常数测试方法,其特征是, 所述步骤2)的具体过程为，在定子电压或定子短路电流衰减过程录波图上的转子电压平稳 时间段内以定子电压或定子短路电流开始衰减的时刻为起始点，选择两个时间段ti、 t2,选择 的原则是t2时间段内的衰减幅度是h时间段内的衰减幅度的2倍；从录波图上测量h、 t2的实际值，利用t2、 h时间段内的衰减幅度的倍数关系和逐步逼 近的插值算法计算时间常数，从而得到具有足够精度的定子开路瞬变时间常数、定子短路瞬 变时间常数。
全文摘要
本发明公开了一种抽水蓄能电站发电/电动机定子瞬变时间常数测试方法，具有节省试验费用、降低被试机组风险、减少工作量等诸多优点。其步骤为1)直接截获并控制励磁可控硅整流器控制量，使发电机转子电压产生一个阶跃量；2)在转子电压阶跃产生后的平稳时间段，采用插值算法计算开路、短路瞬变时间常数，其中，定子开路、短路瞬变时间常数T为2e<sup>-t1/T</sup>-e<sup>-t2/T</sup>＝1。
文档编号G01R31/34GK101266285SQ200810015879
公开日2008年9月17日 申请日期2008年5月9日 优先权日2008年5月9日
发明者张维超, 峰 谢 申请人:山东电力研究院