一种发电机投电制动转子过电压计算方法和系统与流程

本发明属于大型水电厂发电机领域，具体涉及一种发电机投电制动转子过电压计算方法和系统。

背景技术：

1、传统的发电机投入电制动开关后，转子绕组上产生的暂态过电压均是通过外接录波装置手动录波数据，获取暂态过电压情况。其方法比较繁琐，且录波装置录波时间较短，较难录到整个暂态过程的数据。其方法具体是：需在灭磁开关两侧用试验线引出，接入故障录波器，然后等待在机组停机过程中，转速下降到60%之前，手动启动故障录波，通过故障录波录到的波形，得到其特性。因转速下降很快，再加之故障录波启动时长有限制，所以手动启动故障录波的开始时间较难控制。

2、转子绕组中阻抗、电感、磁链的基准值同电流、电压和时间的基准值之间的关系与定子方面的相同，所以在标幺值的磁链方程中，转子对定子和定子对转子的互感系数（xad）相等，基于此，如何在发电机的设计阶段估算转子的过电压情况，是值得研究的。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种发电机投电制动转子过电压计算方法和系统，基于基值系统，结合投入电制动短路开关时的特殊暂态工况，对等效电路进行化简，对，，参数进行计算，对发电机d轴电流表达式进行化简，再结合发电机具体参数，推导出发电机d轴电流表达式及转子磁链方程式，进而推导出发电机转子绕组电压计算公式，该计算式即为大型水轮发电机投入电制动开关后，转子绕组上产生的暂态过电压计算方法，该方法可计算出投入电制动短路开关后不同时刻的转子绕组电压及其随时间的衰减情况。

2、本发明的技术方案是：

3、电制动投入机端短路开关，未投他励电源之前。由于铁芯剩磁的存在，在定子绕组上产生旋转电势，短路开关投入时，产生定子电流，包括直流分量和非周期分量，由于定子电流暂态过程中，在转子绕组上产生感应电压，此感应电压随时间衰减。该计算方法如下：

4、一种发电机投电制动转子过电压计算方法，查阅某电厂发电机部分参数；根据发电机部分参数进行所需参数计算，按下式计算出电制动短路开关合闸后转子绕组的电压值：

5、

6、其中，为转子绕组电压值，为转子绕组基值电压，为机组转速，为交轴电压初始值，为直轴电枢反应电抗，为直轴同步电抗，为阻尼绕组电抗值，，为阻尼漏抗，为直轴暂态电抗，为计及定子绕组影响的阻尼绕组时间常数，为时间标幺值，为定子绕组时间常数。

7、画出投入电制动短路开关后转子绕组上的电压暂态过程。

8、进一步地，输入所需的发电机关键参数，计算出电制动短路开关合闸后转子绕组的电压值。

9、进一步地，根据60%额度转速时测量到的定子绕组电压数据，获得投入电制动短路开关后转子绕组上的电压暂态过程。

10、本发明还涉及的发电机投电制动转子过电压计算系统，包括采集器和处理器；采集器采集发电机参数；处理器按上述的方法进行处理。

11、进一步地，还包括输入模块，输入模块输入所需的发电机关键参数，处理器计算出电制动短路开关合闸后转子绕组的电压值。

12、进一步地，还包括显示模块，处理器根据60%额度转速时测量到的定子绕组电压数据，获得投入电制动短路开关后转子绕组上的电压暂态过程，并在显示模块上显示。

13、本发明还涉及的一种电子设备，包括存储器、处理器以及在存储器上，并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

14、本发明还涉及的一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如上述方法的步骤。

15、本发明为解决投入电制动短路开关后在转子绕组上电压的形成机理及电压的计算方法，以及为励磁系统过电压定值整定及投电制动时监控转子过电压定值整定计算提供理论计算依据。

16、根据投电制动开关时的工况推导出投电制动短路开关时转子绕组电压的计算方法，再结合实际案例，比较用本发明方法和传统的录波方法得到的结果基本一致。

17、本发明涉及大型水轮发电机投入电制动开关后，转子绕组上产生的暂态过电压计算方法及系统，该计算方法可运用于励磁系统过电压定值整定及投电制动时监控转子过电压定值整定计算。

18、本发明基于基值系统，仅需厂家提供的部分发电机参数便可计算出投入电制动短路开关后不同时刻的转子绕组电压及其随时间的衰减情况，计算方法可运用于励磁系统过电压定值整定及投电制动时监控转子过电压定值整定计算等。

19、由此可见，相比现有技术，本发明的有益效果是：

20、1、在发电机的设计阶段，就能得到发电机的设计参数，本发明基于xad基值系统，根据发电机部分主要参数就可对特殊工况下的暂态量进行计算，获得暂态过程，避免传统方法的不方便；

21、2、本发明可仅根据发电机部分主要参数，即可在发电机的设计阶段计算出发电机投入电制动短路开关后不同时刻的转子绕组电压及其随时间的衰减情况；

22、3、本发明可在发电机的设计阶段估算转子的过电压情况，为励磁绕组过电压整定提供依据，为投电制动时监控转子过电压定值整定计算提供依据。

技术特征：

1.一种发电机投电制动转子过电压计算方法，其特征在于：查阅某电厂发电机部分参数；根据发电机部分参数进行所需参数计算，按下式计算出电制动短路开关合闸后转子绕组的电压值：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：输入所需的发电机关键参数，计算出电制动短路开关合闸后转子绕组的电压值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：根据60%额度转速时测量到的定子绕组电压数据，获得投入电制动短路开关后转子绕组上的电压暂态过程。

4.一种发电机投电制动转子过电压计算系统，其特征在于：包括采集器和处理器；采集器采集发电机参数；处理器按权利要求1-3任意一项所述的方法进行处理。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：还包括输入模块，输入模块输入所需的发电机关键参数，处理器计算出电制动短路开关合闸后转子绕组的电压值。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：还包括显示模块，处理器根据60%额度转速时测量到的定子绕组电压数据，获得投入电制动短路开关后转子绕组上的电压暂态过程，并在显示模块上显示。

7.一种电子设备，其特征在于：包括存储器、处理器以及在存储器上，并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至3中任一所述方法的步骤。

8.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于：其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至3中任一所述方法的步骤。

技术总结
本发明涉及一种发电机投电制动转子过电压计算方法和系统，属于大型水电厂发电机领域，基于Xad基值系统，采集发电机参数，计算出电制动短路开关合闸后转子绕组的电压值。本发明为大型水轮发电机投入电制动开关后，转子绕组上产生的暂态过电压计算方法，可计算出投入电制动短路开关后转子绕组电压随时间的衰减情况，可运用于励磁系统过电压定值整定及投电制动时监控系统转子过电压定值整定计算等。

技术研发人员：杨建斌,蔡武卫,杨国庆,张学明,李俊,母其伟,周阳,李金科
受保护的技术使用者：华能澜沧江水电股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15