[发明专利]一种同步发电机功角实时测量方法及装置

说明书

本发明实施例公开了一种同步发电机功角实时测量方法及装置，通过功角直接测量法获得每个电气周波中发电机功角的实测值，然后反推出同步发电机的同步电抗，最后根据反推出的同步电抗、每个电气周波中相同间隔时间采集的多组机端电压相量、定子电流相量、机端电压相量和定子电流相量之间的相角差实时计算每个电气周波中多组功角值，从而获得发电机功角动态变化的波形图，解决了现有技术中功角直接测量法的采样率低、实时性较差、在功角变化较快的情况下不能实时反映功角的真实变化情况和计算法采用恒定不变的阻抗参数计算发电机功角造成的计算值和真实值可能存在较大偏差、准确性不足的技术问题。

技术领域

本发明涉及发电机电气量测量领域，尤其涉及一种同步发电机功角实时测量方法及装置。

背景技术

发电机功角是指发电机空载电势E_q0与电力系统参考母线电压相量之间的相角差δ。发电机功角分为内功角和外功角，若电力系统参考母线电压相量选择为发电机机端电压相量U_t，则E_q0和U_t之间的相角差δ为内功角，若电力系统参考母线电压相量选择为系统等值无穷大母线的电压相量U_c，则E_q0和U_c之间的相角差δ为外功角。发电机功角测量的意义：电力系统中功角稳定性、电压稳定性、频率动态变化及其稳定性是相互影响的物理现象，其中发电机功角是观察和判断各并网机组与系统之间并行运行稳定性的重要指标。此外，发电机功角也是电力系统控制、保护和模型参数辨识等工作中经常用到的重要物理量。因而，发电机功角测量的准确性和实时性直接影响系统稳定监视、控制和保护的准确性。

现有的发电机功角测量方法主要包括两类：直接测量法和计算法。直接测量法是利用转子位置与发电机空载电势在相位上的对应关系，用转子位置信号代替空载电势，在转子上设置测量点或测速齿轮，在转子周围安装各种非电量的光电、磁电传感器或专用测速电机等装置，这些装置能接收反映转子位置或转速的信号，通过一定的变换实现功角测量。由于火电机组极对数较少，转速快，而水轮机极对数较多，转速较慢，针对不同类型的发电机组，包括传统的火电机组功角测量方法和水电机组功角测量方法。直接测量法测量的分辨率最大为一个周波一个点，即最快20ms获得一个功角测量值。计算法通常是通过采集同步发电机的机端输出电压电流或者其他电气量，利用发电机空载电势E_q0与发电机机端电压相量U_t(或者是系统等值无穷大母线的电压相量U_c)的矢量关系，等效计算得到发电机功角，如果是计算内功角，则计算过程需要已知发电机的内部电抗参数；如果是计算外功角，则需要已知发电机内部电抗、发电机机端到无穷大系统等值阻抗参数。

然而，现有的功角直接测量法和计算法均有一定的缺陷。功角直接测量法的采样率非常低，通常最高采样率为每电气周波测量一次，即每20ms才能获得一个测量值，实时性较差，在功角变化较快的情况下，不能实时反映功角的真实变化情况；而计算法需要已知发电机内部电抗参数(包括已知发电机机端到无穷大系统等值阻抗参数)。由于机组运行工况多变，发电机组内部阻抗参数易受铁心饱和度影响而发生变化，且随着电网运行方式的变化，发电机机端到无穷大系统之间的等值阻抗也会发生变化，采用恒定不变的阻抗参数计算发电机功角，计算值和真实值可能存在较大偏差，准确性不足。

发明内容

本发明实施例提供了一种同步发电机功角实时测量方法及装置，通过功角直接测量法获得每个电气周波中发电机功角的实测值，然后反推出同步发电机的同步电抗，最后根据反推出的同步电抗、每个电气周波中相同间隔时间采集的多组机端电压相量、定子电流相量、机端电压相量和定子电流相量之间的相角差实时计算每个电气周波中多组功角值，从而获得发电机功角动态变化的波形图，解决了现有技术中功角直接测量法的采样率低、实时性较差、在功角变化较快的情况下不能实时反映功角的真实变化情况和计算法采用恒定不变的阻抗参数计算发电机功角造成的计算值和真实值可能存在较大偏差、准确性不足的技术问题。

本发明实施例提供了一种同步发电机功角实时测量方法，包括：