一种三相平衡情况下整流站对发电机轴系影响的评估装置的制作方法

本实用新型属于电力系统次同步振荡技术领域，特别是涉及一种三相平衡情况下整流站对发电机轴系影响的评估装置。

背景技术：

高压送电具有损耗小的特点。中国两大电网公司，国家电网公司，南方电网公司，在高压输电这方面，国网进行800kv高压交流输电项目，南网进行500kv高压直流输电项目。

这些传统电厂发出交流电，经过整流站变成直流后输送到高压直流输电线路。但是由于经过电力电子器件(整流)的作用，与传统直接连接交流线路相比，这些电厂更容易出现振荡问题，特别是交流电力系统中比较相当少见，但在直流中被发现的次同步振荡问题(振荡频率远高于低频振荡但又小于同步频率)。

云南电网作为南网直流的送端，部分电厂离500KV直流线路有一定距离，但考虑到发电机电压出厂经变压器升到220KV电压送到整流站，电气距离也可以认为不长，可用发电机厂—整流站—无穷大系统模型。这些电厂出现一些次同步振荡问题，这时一种不同于以往多见的低频振荡新问题。并且，在如风力发电这类发电机要经过整流逆变电路再接入电网的情况，也出现过次同步振荡问题。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提出一种三相平衡情况下整流站对发电机轴系影响的评估装置，以解决三相平衡情况下次同步振荡的问题。

一种三相平衡情况下整流站对发电机轴系影响的评估装置，所述评估装置包括：发电机、换流器、升压器、整流站，所述发电机、换流器、升压器依次串联连接，所述升压器通过高压直流输电线路连接整流站，所述整流站包括换流变压器、交流电抗和直流滤波器，还包括多个顺序连接的带箱体的换流阀组件，每个换流阀组件置于一个箱体中。

进一步地，所述发电机为同步发电机。

进一步地，所述换流器为PWM整流器。

进一步地，所述升压器为DC-DC升压器。

进一步地，所述升压器将直流电升压至220-500KV。

进一步地，所述高压直流输电线路采用柔性高压直流电缆。

本实用新型与现有技术对比的有益效果包括：

(1)本实用新型的评估装置可得到电磁力矩是波动的，即作用在发电机轴两端的力不平衡，说明对发电机轴系寿命有影响；

(2)本实用新型采用无穷大系统模型进行评估三相平衡情况下整流站对发电机轴系影响，为评估三相不平衡情况下整流站对发电机轴系影响提供理论依据基础。

附图说明

图1是本实用新型的整流站对发电机轴系影响的评估装置结构示意图；

图2是本实用新型的三相整流桥模型图；

图3是本实用新型的经整流后得到的abc三相的电流图。

具体实施方式

实施例1

一种三相平衡情况下整流站对发电机轴系影响的评估装置，所述评估装置包括：发电机、换流器、升压器、整流站，所述发电机、换流器、升压器依次串联连接，所述升压器通过高压直流输电线路连接整流站，所述整流站包括换流变压器、交流电抗和直流滤波器，还包括多个顺序连接的带箱体的换流阀组件，每个换流阀组件置于一个箱体中。

所述发电机为同步发电机。

所述换流器为PWM整流器。

所述升压器为DC-DC升压器。

所述升压器将直流电升压至220KV。

所述高压直流输电线路采用柔性高压直流电缆。

所述评估装置的评估方法，包括以下步骤：

(1)建立整流站对发电机轴系影响的评估装置，如图1所示，发电机发出的是基波正弦电压，经变压器变换后传递到整流站；

(2)整流站使用6脉波三相整流桥，发电机定子的电流由负载决定，由整流侧传递过来，整流侧电流为经过电力电子器件整流的电流，模型如图2所示；

(3)经整流后，得到三相平衡情况下整流侧abc三相的电流，如图3所示，abc三相的电流均为方波，运用以下公式，可以通过傅里叶变换，变换为无穷项正弦波的和，

n＝1,2,3......

这里并不考虑换相过程，可求出abc三相的傅里叶级数的系数；

(4)假设原动机的输入电磁力矩保持恒定(通过火电厂调节气门)，恒定运行时，电磁力矩也为恒定，发电机匀速运行，将abc三相电流代入电磁力矩公式，可得到电磁力矩是波动的，即作用在发电机轴两端的力不平衡，说明对发电机轴系寿命有影响。

实施例2

一种三相平衡情况下整流站对发电机轴系影响的评估装置，所述评估装置包括：发电机、换流器、升压器、整流站，所述发电机、换流器、升压器依次串联连接，所述升压器通过高压直流输电线路连接整流站，所述整流站包括换流变压器、交流电抗和直流滤波器，还包括多个顺序连接的带箱体的换流阀组件，每个换流阀组件置于一个箱体中。

所述发电机为同步发电机。

所述换流器为PWM整流器。

所述升压器为DC-DC升压器。

所述升压器将直流电升压至380KV。

所述高压直流输电线路采用柔性高压直流电缆。

所述评估装置的评估方法，包括以下步骤：

(1)建立整流站对发电机轴系影响的评估装置，如图1所示，发电机发出的是基波正弦电压，经变压器变换后传递到整流站；

(2)整流站使用6脉波三相整流桥，发电机定子的电流由负载决定，由整流侧传递过来，整流侧电流为经过电力电子器件整流的电流，模型如图2所示；

(3)经整流后，得到三相平衡情况下整流侧abc三相的电流，如图3所示，abc三相的电流均为方波，运用以下公式，可以通过傅里叶变换，变换为无穷项正弦波的和，

n＝1,2,3......

这里并不考虑换相过程，可求出abc三相的傅里叶级数的系数；

(4)假设原动机的输入电磁力矩保持恒定(通过水电厂调节水门)，恒定运行时，电磁力矩也为恒定，发电机匀速运行，将abc三相电流代入电磁力矩公式，可得到电磁力矩是波动的，即作用在发电机轴两端的力不平衡，说明对发电机轴系寿命有影响。

实施例3

一种三相平衡情况下整流站对发电机轴系影响的评估装置，所述评估装置包括：发电机、换流器、升压器、整流站，所述发电机、换流器、升压器依次串联连接，所述升压器通过高压直流输电线路连接整流站，所述整流站包括换流变压器、交流电抗和直流滤波器，还包括多个顺序连接的带箱体的换流阀组件，每个换流阀组件置于一个箱体中。

所述发电机为同步发电机。

所述换流器为PWM整流器。

所述升压器为DC-DC升压器。

所述升压器将直流电升压至500KV。

所述高压直流输电线路采用柔性高压直流电缆。

所述评估装置的评估方法，包括以下步骤：

(1)建立整流站对发电机轴系影响的评估装置，如图1所示，发电机发出的是基波正弦电压，经变压器变换后传递到整流站；

(2)整流站使用6脉波三相整流桥，发电机定子的电流由负载决定，由整流侧传递过来，整流侧电流为经过电力电子器件整流的电流，模型如图2所示；

(3)经整流后，得到三相平衡情况下整流侧abc三相的电流，如图3所示，abc三相的电流均为方波，运用以下公式，可以通过傅里叶变换，变换为无穷项正弦波的和，

n＝1,2,3......

这里并不考虑换相过程，可求出abc三相的傅里叶级数的系数；

(4)假设原动机的输入电磁力矩保持恒定(通过火电厂调节气门)，恒定运行时，电磁力矩也为恒定，发电机匀速运行，将abc三相电流代入电磁力矩公式，可得到电磁力矩是波动的，即作用在发电机轴两端的力不平衡，说明对发电机轴系寿命有影响。

本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例和附图仅是用来描述特定实施方式。

尽管已经描述和叙述了被看作本实用新型的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其作出各种改变和替换，而不会脱离本实用新型的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本实用新型的教义，而不会脱离在此描述的本实用新型中心概念。所以，本实用新型不受限于在此披露的特定实施例，但本实用新型可能还包括属于本实用新型范围的所有实施例及其等同物。