[发明专利]欠励限制器自适应数学模型的构建方法

说明书

本发明公开了一种欠励限制器自适应数学模型的构建方法，考虑到同步电机端电压U_G对实际输出无功功率Q的影响，得到欠励限制器的参考无功功率变化量ΔQ_ref，ΔQ_ref与临界无功功率Q_(p)相加得到Q_ref；Q_ref与Q相减得到无功功率调节偏差Q_err；无功功率调节偏差Q_err经过相位补偿和放大环节后，采用放大倍数K_C乘以功角δ的余弦值进行在线实时修正，得到欠励限制器输出电压中间值U′_uel；最后通过限幅环节得到欠励限制器输出电压U_uel。本发明的欠励限制器数学模型构建方法综合考虑了电机端电压、电机及电力系统功角两个因素，具有自适应地动态调节的能力，提高了系统的静态稳定性，适用于同步发电机、同步调相机和抽水蓄能发电电动机等同步电机机型，具有重要的工程实用价值。

技术领域

本发明涉及一种欠励限制器数学模型的构建方法，尤其是适用于同步电机的欠励限制器自适应数学模型的构建方法。

背景技术

励磁调节系统是同步电机的重要组成部分，是保证同步电机输出合格电能质量和电力系统安全稳定运行的重要保障。欠励限制器是励磁调节系统中极为重要的辅助环节，其特性为在电机进相或超前运行时，为防止出现系统静态稳定失稳或功角超过静态稳定极限角、电机定子端部铁芯局部过热和厂用电电压低于允许值等情况，将电机功率运行点(Q，P)限制在由以上因素所决定的临界PQ曲线以内。能够准确反映欠励限制器动作特性的电气量是电机输出的无功功率Q。

欠励限制器的数学模型及其构建方法，关乎欠励限制的功能，甚至直接影响到同步电机及电力系统的安全稳定运行。目前，工程上欠励限制器的数学模型具有多样性，而且构建方法也很不合理，缺少全面考虑电机端电压、电机及电力系统功角两个因素对欠励限制器功能发挥的动态影响，结果给同步电机及电力系统的安全稳定运行埋下隐患。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种综合考虑了电机端电压、电机及电力系统功角两个因素，来构建能够在线实时动态调整的欠励限制器自适应数学模型的方法。

技术方案：本发明所述的欠励限制器自适应数学模型的构建方法包括如下步骤：

(1)建立参考无功功率Q_ref的数学模型：所述参考无功功率Q_ref＝Q_(p)+ΔQ_ref，其中Q_(p)为同步电机在进相运行时允许输出的临界无功功率，ΔQ_ref为参考无功功率减少量，其中X_d为直轴电抗；

(2)建立欠励限制器输出电压U_uel的数学模型；无功功率调节偏差Q_err由参考无功功率Q_ref与无功功率Q相减得到，无功功率调节偏差Q_err经过相位补偿和放大环节后，采用K_C乘以cosδ进行在线实时修正，得到欠励限制器输出电压中间值U′_uel，其中K_C为相位补偿和放大环节的放大倍数，δ为功角，这样在功角δ较大或较小时，起到了降低或增大欠励限制器输出电压中间值U′_uel的目的；所述U′_uel经过限幅环节，得到欠励限制器输出电压U_uel。

进一步地，在电机进相运行且输出功率运行点(Q，P)达到或越过临界PQ曲线时，通过查表得到所述临界无功功率Q_(p)。

无功功率调节偏差Q_err通过一阶超前-滞后环节进行相位补偿和放大，其中T_C1、T_C2为一阶超前-滞后环节补偿时间常数，s为拉普拉斯算子。