一种大型调相机现场空载特性自动化测试方法与流程

本发明涉及旋转电机现场试验技术领域，具体是一种大型调相机现场空载特性自动化测试方法。

背景技术：

我国正在特高压电网中配置一批新型大容量调相机组，利用其大容量双向暂态及稳态无功输出能力、过流能力、快速响应特性，提高受端交流电网短路比及直流输送极限功率，支撑系统故障下的电压和系统稳定，为故障切除提供宝贵时间，同时在直流系统稳态正常运行需要调节电压时提供连续可调的动态无功支持，从而保障特高压电网的安全稳定运行。

空载特性曲线测量是检验旋转电机励磁参数、检测铁心性能变化的重要手段，在机组出厂、现场交接、大修或必要时均需开展此项试验，是判断机组能否继续投运的重要依据。通常，在进行空载试验时，旋转电机由原动机拖动稳定运行于额定转速；在他励工况下，调节励磁电流稳定于不同值，测取对应机端电压，拟合得到空载特性曲线。

然而，在换流站现场，由于大型调相机是采用变频启动系统将其拖至1.05倍额定转速后，在惰转过程中实现并网运行，无法像传统发电机组由汽轮机或水轮机等原动机拖转、或是在制造厂内采用电动机拖动维持额定转速下开展空载特性测试。因此，只能设法在短暂的惰转过程中开展测量，而由于采用机端自并励系统，若采用常规的他励方式，需解开励磁回路连接，同时配置临时大容量电源，这些问题均为大型调相机现场空载特性测量和数据处理带来了极大的困难，为新型大容量调相机组的机组安装、投运带来严重阻碍。

目前，相关现场大型调相机惰速下空载特性测量的手动测量方法，已有其他相关专利发明，而自动化的测量手段尚存在自动化程度低、后处理能力要求高等问题，仍有待进一步开发。

技术实现要素：

为解决现有调相机因无原动机、采用机端自并励方式、惰转时间短暂等原因导致的现场开展空载特性测试困难、自动化程度低的问题，本发明提供了一种利用大型调相机自动励磁调节器的软启励功能，在惰转状态下自动化快速测量空载特性的方法，该方法在调相机短暂惰转过程中升流升压，连续测录调相机励磁电流与机端电压曲线，在到达目标励磁电流上限后自动退出测量流程，极易实现智能测量程序包，可为大型调相机投运前对机组运输、安装过程中的质量检查，以及机组投运后的检修及预防性试验提供有力手段。

一种大型调相机现场空载特性自动化测试方法，包括如下步骤：

(1)根据试验测量要求确定最大空载电压umax，所述最大空载电压umax为额定转速下的机端最大空载电压，可参照有关标准和技术协议确定，未接入升压变时通常为1.2倍的机端额定电压un；

(2)投入过电压保护和低频保护，按实际运行保护值设置；

(3)将主励磁初始建压电流值设置为启励退出后机组能正常升压的最小励磁电流值，对应的此时机端电压u0约为0.1-0.2un；

(4)采用电压环控制，机端目标电压值为ug，其经过频率折算后的值ugeq等于最大空载试验电压umax；

(5)正常启动调相机组至1.05倍额定转速，退出sfc变频启动装置，将机组主励磁建压过程设置为软启励模式，再启动励磁切换为主励磁，并完成初始建压之后，主励磁缓慢增加，直到机端电压达到测量目标值，试验过程中升压时间控制在5分钟以内；

(6)在主励磁增磁，机组惰转过程中，实时测量机端电压u和励磁电流if，并通过机端电压u的实时波形得到定子电频率f，实时对机端电压u作频率折算得到额定频率下的电压值ueq，并生成原始空载特性曲线if-ueq，该曲线可直接作为机组空载特性历史数据用于分析对比；

其中，频率折算公式如下：

ueq＝fn/f*u

其中，fn为调相机额定运行的电压频率，f、u分别为实测的定子电频率频率及机端电压。

(7)当机端电压达到目标电压值后，即当ueq≥ugeq时，维持励磁电流恒定，持续时间不得长于1分钟，然后对机组灭磁，完成空载特性曲线的快速测量；

(8)在机组惰转过程中，测录整个试验过程中的相关电气量波形，在各电气量波形全部测录完成并满足要求之后，充分考虑励磁回路及与同步电机直接相连的升压变压器的有功及无功损耗，进一步对测量结果进行剩磁折算和去磁折算，将曲线进行平移，使得平移后曲线直线段部分的延长线经过坐标轴的原点，最终得到大型调相机的空载特性曲线。其中，励磁电流和机端电压曲线为连续测量的曲线。

本发明提到的大型调相机空载特性自动化测量方法具有以下显著优点：

1、采用电压环控制，设定目标电压，连续增磁，可快速、便捷地测取连续平滑的空载特性曲线，极易于实现自动化程序包；

2、仅投入过电压保护和低频保护，无需做针对性修改，可靠性高并且实施简单；

3、励磁电流增加过程中，转速已逐渐惰转低于额定转速，不存在过电压的风险；

4、可以在自并励工况下进行，解决了现场改线、接入临时电源工作量大甚至难以实现的问题；

5、通过去磁折算，可充分考虑励磁回路及升压变压器损耗，保证了测量结果的有效性。

附图说明

图1是本发明大型调相机现场空载特性自动化测试方法的流程示意图；

图2是大型调相机出厂型式试验测录得到的空载特性曲线，与采用本发明方法在惰速下测得空载特性曲线及其折算曲线的对比结果。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1所示为本发明大型调相机现场空载特性自动化测试方法的流程示意图，所述大型调相机现场空载特性自动化测试方法包括如下步骤：

(1)参照相关标准及技术协议确定试验最大空载电压umax(其指额定转速下的机端最大空载电压，未接入升压变时通常为1.2倍的机端额定电压un)。

(2)投入过电压保护，按实际运行保护值设置；投入低频保护，按实际运行保护值设置。

(3)将主励磁初始建压电流值设置为启励退出后机组能正常升压的最小励磁电流值，对应的此时机端电压u0约为0.1-0.2un。

(4)采用电压环控制，机端目标电压值为ug，其经过频率折算后的值ugeq等于最大空载试验电压umax。

(5)正常启动调相机组至1.05倍额定转速，退出sfc变频启动装置，将机组主励磁建压过程设置为软启励模式，再启动励磁切换为主励磁，并完成初始建压之后，主励磁缓慢增加，直到机端电压达到测量目标值，增磁时间可参照调相机惰转曲线确定，应在低频保护动作之前完成增磁。

(6)在主励磁增磁，机组惰转过程中，实时测量机端电压u和励磁电流if，并通过机端电压u的实时波形得到定子电频率f。实时对机端电压作频率折算得到额定频率下的电压值ueq，并生成原始空载特性曲线if-ueq，该曲线可直接作为机组空载特性历史数据用于分析对比。

其中，频率折算公式如下：

ueq＝fn/f*u

其中，fn为调相机额定运行的电压频率，f、u分别为实测的频率及机端电压。

(7)当ueq≥ugeq时，维持励磁电流恒定，持续时间不得长于1分钟，然后对机组灭磁，完成空载特性曲线的快速测量。

(8)为进一步与调相机出厂试验空载曲线对比，在现场原始空载特性曲线测录完成之后，可充分考虑励磁回路及与同步电机直接相连的升压变压器的有功及无功损耗，进一步对测量结果进行剩磁折算和去磁折算，将曲线进行平移，使得平移后曲线直线段部分的延长线经过坐标轴的原点，即得到可与出厂试验对比的大型调相机空载特性曲线。

请参阅图2，其是将大型调相机出厂型式试验测录得到的空载特性曲线，与采用本发明方法在惰速下测得空载特性曲线及其折算曲线进行对比，由于本方法为自动化联系测量，较之采用手动增磁法测量得到的阶梯状曲线，本方法测量结果为连续平滑曲线，折算结果与大型调相机出厂型式试验测得结果相比，有较好的一致性。图2展示了测量曲线及该曲线的折算过程，折算后的结果较非惰速工况下的试验结果有很好的一致性，验证了本方法的可行性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。