發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)功角測(cè)量方法ppt課件

1、發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)功角丈量方法發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)功角丈量方法技術(shù)引見技術(shù)引見報(bào)告內(nèi)容 1 技術(shù)開展背景技術(shù)開展背景2直接發(fā)電機(jī)功角丈量原理引見直接發(fā)電機(jī)功角丈量原理引見3 發(fā)電機(jī)輸入輸出信號(hào)引見發(fā)電機(jī)輸入輸出信號(hào)引見4 內(nèi)電勢(shì)的計(jì)算方法引見內(nèi)電勢(shì)的計(jì)算方法引見5直接發(fā)電機(jī)功角丈量技術(shù)特點(diǎn)直接發(fā)電機(jī)功角丈量技術(shù)特點(diǎn)6 幾種丈量方法的比較幾種丈量方法的比較7工程實(shí)施及驗(yàn)證情況工程實(shí)施及驗(yàn)證情況8 技術(shù)總結(jié)與未來展望技術(shù)總結(jié)與未來展望 第一節(jié)第一節(jié) 技術(shù)開展背景技術(shù)開展背景1 1 功角實(shí)時(shí)同步丈量的重要意義功角實(shí)時(shí)同步丈量的重要意義技術(shù)背景技術(shù)背景 發(fā)電機(jī)功角是表征電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的主要形狀變量之一。發(fā)電機(jī)

2、功角是表征電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的主要形狀變量之一。直接丈量發(fā)電機(jī)功角可檢驗(yàn)直接丈量發(fā)電機(jī)功角可檢驗(yàn)EMSEMS系統(tǒng)在線形狀估計(jì)和靜態(tài)平安分析的計(jì)系統(tǒng)在線形狀估計(jì)和靜態(tài)平安分析的計(jì)算結(jié)果算結(jié)果 準(zhǔn)確丈量發(fā)電機(jī)功角還是經(jīng)過推算發(fā)電機(jī)功角，反映了準(zhǔn)確丈量發(fā)電機(jī)功角還是經(jīng)過推算發(fā)電機(jī)功角，反映了PMUPMU檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)技術(shù)和和 WAMS WAMS的運(yùn)用程度的運(yùn)用程度 發(fā)電機(jī)功角是發(fā)電機(jī)功角是WAMSWAMS系統(tǒng)電網(wǎng)三大動(dòng)態(tài)穩(wěn)定分析的重要數(shù)據(jù)源系統(tǒng)電網(wǎng)三大動(dòng)態(tài)穩(wěn)定分析的重要數(shù)據(jù)源1 1、記錄電網(wǎng)擾動(dòng)的形狀軌跡、記錄電網(wǎng)擾動(dòng)的形狀軌跡2 2、改善、改善EMSEMS形狀估計(jì)的精度形狀估計(jì)的精度3 3、用于校

3、驗(yàn)發(fā)電機(jī)特性參數(shù)、用于校驗(yàn)發(fā)電機(jī)特性參數(shù) 發(fā)電機(jī)功角是電網(wǎng)擾動(dòng)和失穩(wěn)軌跡的重要記錄數(shù)據(jù)發(fā)電機(jī)功角是電網(wǎng)擾動(dòng)和失穩(wěn)軌跡的重要記錄數(shù)據(jù)技術(shù)背景技術(shù)背景2 2 國內(nèi)外廣域同步相量丈量系統(tǒng)研討現(xiàn)狀國內(nèi)外廣域同步相量丈量系統(tǒng)研討現(xiàn)狀 90 90年代以來，年代以來，GPSGPS時(shí)間同步技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊時(shí)間同步技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、光纖數(shù)字傳輸技術(shù)、高速交流采樣網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、光纖數(shù)字傳輸技術(shù)、高速交流采樣/ /快速快速富氏變換、數(shù)字信號(hào)處置技術(shù)的開展，推進(jìn)廣域同富氏變換、數(shù)字信號(hào)處置技術(shù)的開展，推進(jìn)廣域同步相量丈量技術(shù)快速開展。最早運(yùn)用于美國和歐洲步相量丈量技術(shù)快速開展。最早運(yùn)用于美國和歐洲等電力系統(tǒng)。等電力系

4、統(tǒng)。 美國西部結(jié)合電力美國西部結(jié)合電力WSCCWSCC經(jīng)過經(jīng)過WAMSWAMS開發(fā)了基于高速監(jiān)測(cè)和快速控制的系開發(fā)了基于高速監(jiān)測(cè)和快速控制的系 統(tǒng)調(diào)度運(yùn)轉(zhuǎn)方式以防止系統(tǒng)大范圍的停運(yùn)。統(tǒng)調(diào)度運(yùn)轉(zhuǎn)方式以防止系統(tǒng)大范圍的停運(yùn)。日本運(yùn)用同步相量丈量技術(shù)開發(fā)了在線全局動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于研討日本運(yùn)用同步相量丈量技術(shù)開發(fā)了在線全局動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于研討 廣域低頻振蕩。廣域低頻振蕩。 西班牙西班牙 CSE CSE電力公司在電力公司在SCADA/EMSSCADA/EMS在線系統(tǒng)中，利用相量丈量來改善在線系統(tǒng)中，利用相量丈量來改善 形狀估計(jì)的迭代過程形狀估計(jì)的迭代過程 加拿大加拿大Hydro-Quebec Hyd

5、ro-Quebec 的利用相角丈量改善發(fā)電機(jī)的的利用相角丈量改善發(fā)電機(jī)的PSSPSS控制輸入，控制輸入， 以改善互聯(lián)網(wǎng)電網(wǎng)的振蕩衰減。以改善互聯(lián)網(wǎng)電網(wǎng)的振蕩衰減。 華東電網(wǎng)從華東電網(wǎng)從20192019年起，同步相量丈量系統(tǒng)在華東電網(wǎng)中進(jìn)展運(yùn)用。獲年起，同步相量丈量系統(tǒng)在華東電網(wǎng)中進(jìn)展運(yùn)用。獲得了一定的運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)閱歷。得了一定的運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)閱歷。 東北電網(wǎng)、江蘇電網(wǎng)、三峽電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、臺(tái)灣電網(wǎng)已東北電網(wǎng)、江蘇電網(wǎng)、三峽電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、臺(tái)灣電網(wǎng)已實(shí)施了實(shí)施了WAMSWAMS方案。方案。20192019年，華東電網(wǎng)公司與南瑞集團(tuán)協(xié)作，研討廣域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)維護(hù)控制年，華東電網(wǎng)公司與南瑞集團(tuán)

6、協(xié)作，研討廣域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)維護(hù)控制系統(tǒng)系統(tǒng)WAMAPWAMAP在華東電網(wǎng)的運(yùn)用，同時(shí)展開了對(duì)發(fā)電機(jī)功角及內(nèi)電勢(shì)同在華東電網(wǎng)的運(yùn)用，同時(shí)展開了對(duì)發(fā)電機(jī)功角及內(nèi)電勢(shì)同步丈量適用性的綜合研討。步丈量適用性的綜合研討。技術(shù)背景技術(shù)背景國內(nèi)國內(nèi)PMU技術(shù)的試點(diǎn)運(yùn)用始于技術(shù)的試點(diǎn)運(yùn)用始于2019年，華東電網(wǎng)公司年，華東電網(wǎng)公司/電科院、清華大學(xué)電科院、清華大學(xué)/四方公司、河海大學(xué)等研討用四方公司、河海大學(xué)等研討用PMU實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)功角檢測(cè)技術(shù)都在實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)功角檢測(cè)技術(shù)都在2019年。年。技術(shù)背景技術(shù)背景PMU發(fā)電機(jī)功角丈量技術(shù)主要方法情況發(fā)電機(jī)功角丈量技術(shù)主要方法情況1、轉(zhuǎn)速積分法、轉(zhuǎn)速積分法2、 算法補(bǔ)償法算

7、法補(bǔ)償法中心思緒：采用等效電路模型及機(jī)組同步電抗參數(shù)計(jì)算積分常中心思緒：采用等效電路模型及機(jī)組同步電抗參數(shù)計(jì)算積分常數(shù)作為積分初始角，利用轉(zhuǎn)速脈沖積分來計(jì)算轉(zhuǎn)子位置，然后數(shù)作為積分初始角，利用轉(zhuǎn)速脈沖積分來計(jì)算轉(zhuǎn)子位置，然后直接算出發(fā)電機(jī)功角。直接算出發(fā)電機(jī)功角。中心思緒：在擾動(dòng)情況下，經(jīng)過派克方程計(jì)算發(fā)電機(jī)功角，研中心思緒：在擾動(dòng)情況下，經(jīng)過派克方程計(jì)算發(fā)電機(jī)功角，研討補(bǔ)償算法修正發(fā)電機(jī)參數(shù)，從而彌補(bǔ)發(fā)電機(jī)功角計(jì)算誤差。討補(bǔ)償算法修正發(fā)電機(jī)參數(shù)，從而彌補(bǔ)發(fā)電機(jī)功角計(jì)算誤差。) t (ewswP)sT1)(D2H(sTM1i1reftTt)MU/()Tit (U) t (U) t (UT)Tt

8、 () t (0) t (*)1 () t (*) t (01、用派克方程計(jì)算實(shí)時(shí)功角 2、根據(jù)搖擺方程計(jì)算角頻率偏向及平均電磁功率Pe。3、 計(jì)算遠(yuǎn)離次暫態(tài)程度的系數(shù)4、 得到修正后的功角 )ek, 1 (min) t () t (Uk21t國家國家型號(hào)型號(hào)功角丈量功角丈量初相角丈量初相角丈量丈量方式丈量方式美國美國SEL734Arbiter Systems 1133AMacrodyne 1690 臺(tái)灣臺(tái)灣ADX3000 四方四方CSS200 PAC2000SMU-1G電科院電科院南瑞南瑞河海河海PMU/GPS-I 手動(dòng) 自動(dòng)經(jīng)過計(jì)算獲取 鍵相鍵相 鍵相+轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速積分技術(shù)背景技術(shù)背景國內(nèi)外

9、國內(nèi)外PMU發(fā)電機(jī)功角丈量技術(shù)情況發(fā)電機(jī)功角丈量技術(shù)情況第二代第二代 分布式 網(wǎng)絡(luò)通訊自順應(yīng)直接丈量序號(hào)序號(hào)系統(tǒng)構(gòu)造系統(tǒng)構(gòu)造傳輸方式傳輸方式功角丈量功角丈量輔助丈量輔助丈量第一代第一代 集中式串口/高速M(fèi)ODEM /計(jì)算 勵(lì)磁電壓/電流/AGC/ 失穩(wěn)預(yù)警 無 有技術(shù)背景技術(shù)背景規(guī)范規(guī)范1 1： 2019 2019年美國年美國IEEEIEEE制定了制定了“電力系統(tǒng)同步相角丈量規(guī)范電力系統(tǒng)同步相角丈量規(guī)范IEEE STD IEEE STD 1344-20191344-2019R2019R2019，對(duì)，對(duì)GPSGPS運(yùn)用，同步采樣誤差、數(shù)據(jù)傳輸格式等運(yùn)用，同步采樣誤差、數(shù)據(jù)傳輸格式等同步相角丈量方

10、面做了指點(diǎn)性規(guī)定，但未提及發(fā)電機(jī)功角丈量。同步相角丈量方面做了指點(diǎn)性規(guī)定，但未提及發(fā)電機(jī)功角丈量。3 3 技術(shù)規(guī)范情況技術(shù)規(guī)范情況 規(guī)范規(guī)范2 2： 2019 2019年國家電力調(diào)度中心制定了年國家電力調(diào)度中心制定了“電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范，提出機(jī)組內(nèi)電勢(shì)功角的丈量要求。技術(shù)規(guī)范，提出機(jī)組內(nèi)電勢(shì)功角的丈量要求。設(shè)計(jì)規(guī)范：無設(shè)計(jì)規(guī)范：無 檢測(cè)規(guī)范：無檢測(cè)規(guī)范：無4 4 發(fā)電機(jī)功角丈量方法發(fā)電機(jī)功角丈量方法 NO.1 NO.1 間接計(jì)算法間接計(jì)算法 間接計(jì)算法，基于穩(wěn)態(tài)相量圖的解析法。間接計(jì)算法，基于穩(wěn)態(tài)相量圖的解析法。 用發(fā)電機(jī)交用發(fā)電機(jī)交/ /直軸同步電抗參數(shù)

11、及機(jī)端電壓、電流計(jì)算獲取發(fā)電直軸同步電抗參數(shù)及機(jī)端電壓、電流計(jì)算獲取發(fā)電機(jī)功角的丈量方法。機(jī)功角的丈量方法。主要實(shí)現(xiàn)廠家：南瑞、四方、電科院、河海大主要實(shí)現(xiàn)廠家：南瑞、四方、電科院、河海大學(xué)等均可以在學(xué)等均可以在PMU或或WAMS主站實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)功主站實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)功角純電氣計(jì)算。角純電氣計(jì)算。 NO.2 NO.2 轉(zhuǎn)速積分法轉(zhuǎn)速積分法 經(jīng)過計(jì)算法獲取穩(wěn)態(tài)功角值，采集轉(zhuǎn)子脈沖，對(duì)轉(zhuǎn)速求積分修正經(jīng)過計(jì)算法獲取穩(wěn)態(tài)功角值，采集轉(zhuǎn)子脈沖，對(duì)轉(zhuǎn)速求積分修正功角。功角。 主要實(shí)現(xiàn)廠家：河海大學(xué)，在河南電網(wǎng)主要實(shí)現(xiàn)廠家：河海大學(xué)，在河南電網(wǎng)WAMS系統(tǒng)中運(yùn)用。系統(tǒng)中運(yùn)用。技術(shù)背景技術(shù)背景)Sin*I*XqUCo

12、s*I*Xq(arctg簡(jiǎn)化計(jì)算公式：簡(jiǎn)化計(jì)算公式：技術(shù)背景技術(shù)背景 NO.3 NO.3 轉(zhuǎn)子位置丈量法脈沖直接法轉(zhuǎn)子位置丈量法脈沖直接法 經(jīng)過在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上設(shè)置機(jī)械測(cè)點(diǎn)或測(cè)速齒輪，在轉(zhuǎn)子周圍經(jīng)過在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上設(shè)置機(jī)械測(cè)點(diǎn)或測(cè)速齒輪，在轉(zhuǎn)子周圍安裝光電或電磁安裝，經(jīng)過一定變換來實(shí)現(xiàn)功角丈量。安裝光電或電磁安裝，經(jīng)過一定變換來實(shí)現(xiàn)功角丈量。該方法精度高，在發(fā)電機(jī)擾動(dòng)情況下，仍有較高精度。由該方法精度高，在發(fā)電機(jī)擾動(dòng)情況下，仍有較高精度。由華東電網(wǎng)公司專項(xiàng)科技工程與電科院和南瑞公司結(jié)合研討華東電網(wǎng)公司專項(xiàng)科技工程與電科院和南瑞公司結(jié)合研討兩種實(shí)現(xiàn)方式：獨(dú)立功角丈量模塊、兩種實(shí)現(xiàn)方式：獨(dú)立功角丈

13、量模塊、PMU內(nèi)置軟件。內(nèi)置軟件。5 5 華東華東WAMAPWAMAP系統(tǒng)實(shí)施的有利條件系統(tǒng)實(shí)施的有利條件技術(shù)背景技術(shù)背景 發(fā)電機(jī)組具備用于檢測(cè)機(jī)組轉(zhuǎn)軸動(dòng)態(tài)平衡的轉(zhuǎn)軸鍵相脈沖信號(hào)。發(fā)電機(jī)組具備用于檢測(cè)機(jī)組轉(zhuǎn)軸動(dòng)態(tài)平衡的轉(zhuǎn)軸鍵相脈沖信號(hào)。 具備具備WAMSWAMS系統(tǒng)多年的運(yùn)轉(zhuǎn)閱歷。系統(tǒng)多年的運(yùn)轉(zhuǎn)閱歷。 發(fā)電機(jī)組上均具備轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)組上均具備轉(zhuǎn)速( (脈沖脈沖) )信號(hào)輸出。信號(hào)輸出。 具備了高速的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)，可將各電廠、變電站具備了高速的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)，可將各電廠、變電站PMUPMU安裝銜接起來。安裝銜接起來。第二節(jié)第二節(jié)直接發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)功角丈量直接發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)功角丈量 技術(shù)原理引見技術(shù)原理引見

14、1 主要的名詞定義主要的名詞定義: 1 1發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì) 當(dāng)同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以同步速率旋轉(zhuǎn)時(shí)，主磁場(chǎng)就在氣隙中當(dāng)同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以同步速率旋轉(zhuǎn)時(shí)，主磁場(chǎng)就在氣隙中構(gòu)成一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它構(gòu)成一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它“切割定子繞組后，就將在定子繞組內(nèi)感應(yīng)出頻率切割定子繞組后，就將在定子繞組內(nèi)感應(yīng)出頻率為為f f的一組對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)，稱為發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)。的一組對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)，稱為發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)。 2 2發(fā)電機(jī)功角發(fā)電機(jī)功角 發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)和機(jī)端電壓正序相量之間的夾角稱為發(fā)電機(jī)功角。發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)和機(jī)端電壓正序相量之間的夾角稱為發(fā)電機(jī)功角。 3 3發(fā)電機(jī)初相角發(fā)電機(jī)初相角 在采用鍵相脈沖直接丈量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，來

15、等效發(fā)電機(jī)在采用鍵相脈沖直接丈量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，來等效發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)的相角，但由于轉(zhuǎn)子機(jī)械安裝位置機(jī)械角與內(nèi)電勢(shì)相角有較大的內(nèi)電勢(shì)的相角，但由于轉(zhuǎn)子機(jī)械安裝位置機(jī)械角與內(nèi)電勢(shì)相角有較大的角差。在發(fā)電機(jī)空載情況下，發(fā)電機(jī)空載內(nèi)電勢(shì)與機(jī)端電壓同相位，我們定角差。在發(fā)電機(jī)空載情況下，發(fā)電機(jī)空載內(nèi)電勢(shì)與機(jī)端電壓同相位，我們定義發(fā)電機(jī)空載內(nèi)電勢(shì)與機(jī)械角之間的夾角稱為發(fā)電機(jī)初相角。義發(fā)電機(jī)空載內(nèi)電勢(shì)與機(jī)械角之間的夾角稱為發(fā)電機(jī)初相角。原理引見原理引見2 設(shè)計(jì)思緒設(shè)計(jì)思緒原理引見發(fā)電機(jī)功角原理引見發(fā)電機(jī)功角丈量表示圖丈量表示圖PMUPMUPMU可經(jīng)過安裝可經(jīng)過安裝GPS控制的控制的PMU進(jìn)展同步采集，功角丈量

16、的關(guān)進(jìn)展同步采集，功角丈量的關(guān)鍵在于同步丈量丈量鍵在于同步丈量丈量Eq與與Ug的角度。的角度。直接丈量直接丈量Eq的相位較困難，但轉(zhuǎn)子位置與的相位較困難，但轉(zhuǎn)子位置與Eq存在著固定的相位關(guān)系，存在著固定的相位關(guān)系，故可以采用轉(zhuǎn)子位置替代故可以采用轉(zhuǎn)子位置替代Eq。自順應(yīng)直接丈量發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)功角技術(shù)根自順應(yīng)直接丈量發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)功角技術(shù)根本原理即為采集轉(zhuǎn)子位置來獲取本原理即為采集轉(zhuǎn)子位置來獲取Eq原理引見鍵置信號(hào)原理引見鍵置信號(hào)鍵置信號(hào)鍵置信號(hào)-以前主要用于對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸振動(dòng)進(jìn)展監(jiān)測(cè)，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到固以前主要用于對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸振動(dòng)進(jìn)展監(jiān)測(cè)，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到固定位置時(shí)，發(fā)出一定幅度的脈沖。目前機(jī)組

17、該脈沖為每轉(zhuǎn)定位置時(shí)，發(fā)出一定幅度的脈沖。目前機(jī)組該脈沖為每轉(zhuǎn)1 1個(gè)脈沖。經(jīng)過丈量該個(gè)脈沖。經(jīng)過丈量該信號(hào)，結(jié)合發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以得到轉(zhuǎn)子的實(shí)踐位置。信號(hào)，結(jié)合發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以得到轉(zhuǎn)子的實(shí)踐位置。原理引見鍵置信號(hào)簡(jiǎn)原理引見鍵置信號(hào)簡(jiǎn)化表示圖化表示圖 該技術(shù)利用高性能處置器對(duì)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓、機(jī)端電流、轉(zhuǎn)該技術(shù)利用高性能處置器對(duì)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓、機(jī)端電流、轉(zhuǎn)子鍵相脈沖、轉(zhuǎn)速脈沖以子鍵相脈沖、轉(zhuǎn)速脈沖以10KHz10KHz進(jìn)展高速采樣，根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)展高速采樣，根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)對(duì)發(fā)電機(jī)空載、負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)比對(duì)分析得出發(fā)電機(jī)初相角和實(shí)時(shí)功角。發(fā)電機(jī)空載、負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)比對(duì)分析得出發(fā)電機(jī)初相角和實(shí)時(shí)功角

18、。3 技術(shù)原理技術(shù)原理原理引見原理引見原理引見采用直接鍵置信原理引見采用直接鍵置信號(hào)丈量的原理號(hào)丈量的原理1基于直接鍵相脈沖丈量方法基于直接鍵相脈沖丈量方法u1p2GPS秒脈沖秒脈沖機(jī)端電壓機(jī)端電壓U鍵相脈沖鍵相脈沖TTt1t2T1*2u1tf以以GPSGPS秒脈沖上升沿時(shí)辰定秒脈沖上升沿時(shí)辰定義為義為0 0時(shí)辰。時(shí)辰。快速采集發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的快速采集發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的U U的過零時(shí)辰的過零時(shí)辰t1,t1,那么可得到其那么可得到其絕對(duì)相角：絕對(duì)相角：采集鍵相脈沖發(fā)生時(shí)辰采集鍵相脈沖發(fā)生時(shí)辰t2,那么可得到轉(zhuǎn)子絕對(duì)機(jī)械角那么可得到轉(zhuǎn)子絕對(duì)機(jī)械角：2*2ptf12機(jī)端電機(jī)端電壓壓U鍵相鍵相脈沖脈沖T

19、Tt1t2GPS秒秒脈沖脈沖T原理引見采用直接鍵置信原理引見采用直接鍵置信號(hào)丈量的原理號(hào)丈量的原理t2對(duì)應(yīng)的機(jī)組轉(zhuǎn)軸位置與機(jī)組內(nèi)電勢(shì)對(duì)應(yīng)的機(jī)組轉(zhuǎn)軸位置與機(jī)組內(nèi)電勢(shì)之間有一個(gè)固定的之間有一個(gè)固定的機(jī)械角度機(jī)械角度，數(shù)值的大小不受發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)形狀的改動(dòng)而改動(dòng)數(shù)值的大小不受發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)形狀的改動(dòng)而改動(dòng)，除非轉(zhuǎn)軸位置傳感器的機(jī)械位置發(fā)生變化。，除非轉(zhuǎn)軸位置傳感器的機(jī)械位置發(fā)生變化。 = + p在發(fā)電機(jī)理想空載形狀下，由于負(fù)載電流為在發(fā)電機(jī)理想空載形狀下，由于負(fù)載電流為0，機(jī)端電壓與，機(jī)端電壓與 內(nèi)電勢(shì)一樣，此時(shí)辰有：內(nèi)電勢(shì)一樣，此時(shí)辰有：1u=故可采用空載時(shí)辰的機(jī)端電壓來替代內(nèi)電勢(shì)，從而經(jīng)過故可采用空載時(shí)

20、辰的機(jī)端電壓來替代內(nèi)電勢(shì)，從而經(jīng)過此時(shí)的機(jī)械角度與機(jī)端電壓角度差獲取機(jī)械初相角。此時(shí)的機(jī)械角度與機(jī)端電壓角度差獲取機(jī)械初相角。原理引見采用直接鍵置信原理引見采用直接鍵置信號(hào)丈量的原理號(hào)丈量的原理 發(fā)電機(jī)功角發(fā)電機(jī)功角 ) 21(*211ttfpuu發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)絕對(duì)相角 1u經(jīng)過上面的經(jīng)過上面的GPSGPS控制采樣計(jì)算，我們即可得到如下的關(guān)鍵丈量量：控制采樣計(jì)算，我們即可得到如下的關(guān)鍵丈量量：原理引見采用直接鍵置信原理引見采用直接鍵置信號(hào)丈量的原理號(hào)丈量的原理2 2實(shí)踐問題！實(shí)踐問題！NO.1 如何處理機(jī)械安裝角的誤差問題？如何處理機(jī)械安裝角的誤差問題？ 機(jī)械加工誤差機(jī)械加工誤差 檢修安裝誤差檢

21、修安裝誤差原理引見采用直接鍵置信原理引見采用直接鍵置信號(hào)丈量的原理號(hào)丈量的原理原理引見采用直接鍵置信原理引見采用直接鍵置信號(hào)丈量的原理號(hào)丈量的原理NO.2 如何快速檢測(cè)初始相角的問題？如何快速檢測(cè)初始相角的問題？ 實(shí)踐現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不定實(shí)踐現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不定 真正空載時(shí)間短真正空載時(shí)間短實(shí)踐問題！實(shí)踐問題！一次捕捉不到，需求間隔很長(zhǎng)時(shí)間才有發(fā)電一次捕捉不到，需求間隔很長(zhǎng)時(shí)間才有發(fā)電機(jī)空載的時(shí)機(jī)。機(jī)空載的時(shí)機(jī)。 實(shí)踐問題！實(shí)踐問題！NO.3 如何保證信號(hào)的正確接入？如何保證信號(hào)的正確接入？ 信號(hào)接入的傳輸延時(shí)如何補(bǔ)償？信號(hào)接入的傳輸延時(shí)如何補(bǔ)償？ 機(jī)械振動(dòng)誤差如何濾除？機(jī)械振動(dòng)誤

22、差如何濾除？ 轉(zhuǎn)子軸具有一定的擺度或扭振轉(zhuǎn)子軸具有一定的擺度或扭振 鍵相脈沖傳感器支架隨機(jī)組振動(dòng)鍵相脈沖傳感器支架隨機(jī)組振動(dòng) 會(huì)導(dǎo)致丈量較大的誤差會(huì)導(dǎo)致丈量較大的誤差原理引見采用直接鍵置信原理引見采用直接鍵置信號(hào)丈量的原理號(hào)丈量的原理3 3關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)1 1 空載下的初相角檢測(cè)空載下的初相角檢測(cè)在發(fā)電機(jī)空載形狀下測(cè)得頻率在發(fā)電機(jī)空載形狀下測(cè)得頻率f0、時(shí)間、時(shí)間t10、t20、機(jī)端正序電壓相角：、機(jī)端正序電壓相角： 10*0*2u10tf機(jī)組轉(zhuǎn)軸位置脈沖的絕對(duì)相角：機(jī)組轉(zhuǎn)軸位置脈沖的絕對(duì)相角： 20*0*2p0tf發(fā)電機(jī)空載時(shí)的內(nèi)電勢(shì)初相角：發(fā)電機(jī)空載時(shí)的內(nèi)電勢(shì)初相角： )2010(*0*

23、2p010ttfu機(jī)械誤差角自動(dòng)檢測(cè)機(jī)械誤差角自動(dòng)檢測(cè)原理引見采用直接鍵置信原理引見采用直接鍵置信號(hào)丈量的原理號(hào)丈量的原理4 4關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)2 2發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)形狀自動(dòng)判別發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)形狀自動(dòng)判別原理引見采用直接鍵置信原理引見采用直接鍵置信號(hào)丈量的原理號(hào)丈量的原理發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)形狀經(jīng)過接入的機(jī)端電壓、電流、脈沖等運(yùn)轉(zhuǎn)信息進(jìn)展判別發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)形狀經(jīng)過接入的機(jī)端電壓、電流、脈沖等運(yùn)轉(zhuǎn)信息進(jìn)展判別發(fā)電機(jī)檢修形狀判別發(fā)電機(jī)檢修形狀判別 發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓歸零發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓歸零 發(fā)電機(jī)負(fù)載歸零發(fā)電機(jī)負(fù)載歸零 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于設(shè)定值發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于設(shè)定值發(fā)電機(jī)空載形狀判別發(fā)電機(jī)空載形狀判別 發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓大于整定值發(fā)電機(jī)

24、機(jī)端電壓大于整定值 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速到額定轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速到額定轉(zhuǎn)速 發(fā)電機(jī)負(fù)載電流小于設(shè)定值發(fā)電機(jī)負(fù)載電流小于設(shè)定值在發(fā)電機(jī)從檢修形狀轉(zhuǎn)入空在發(fā)電機(jī)從檢修形狀轉(zhuǎn)入空載形狀后自動(dòng)判別初相角。載形狀后自動(dòng)判別初相角。目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)可在毫秒級(jí)的時(shí)間目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)可在毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)判別出運(yùn)轉(zhuǎn)形狀內(nèi)判別出運(yùn)轉(zhuǎn)形狀5 5關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)3 3轉(zhuǎn)速脈沖的備份接入轉(zhuǎn)速脈沖的備份接入判別發(fā)電機(jī)能否處于穩(wěn)態(tài)形狀判別發(fā)電機(jī)能否處于穩(wěn)態(tài)形狀，在穩(wěn)態(tài)下按照鍵置信號(hào)得到，在穩(wěn)態(tài)下按照鍵置信號(hào)得到功角鎖定轉(zhuǎn)速脈沖中的某一脈功角鎖定轉(zhuǎn)速脈沖中的某一脈沖。沖。將此脈沖作為發(fā)電機(jī)備用信號(hào)，將此脈沖作為發(fā)電機(jī)備用信號(hào)，在鍵相脈沖喪失

25、或明顯不正常時(shí)在鍵相脈沖喪失或明顯不正常時(shí)，利用此信號(hào)替代轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，利用此信號(hào)替代轉(zhuǎn)子位置信號(hào)可大大提高直接丈量法可大大提高直接丈量法的可靠性的可靠性原理引見采用直接鍵置信原理引見采用直接鍵置信號(hào)丈量的原理號(hào)丈量的原理6 6關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)4 4多重化的濾波措施多重化的濾波措施1硬件手段上，脈沖正確性的檢測(cè)硬件手段上，脈沖正確性的檢測(cè)2空載情況下，多次數(shù)據(jù)的平滑綜合處置空載情況下，多次數(shù)據(jù)的平滑綜合處置原理引見采用直接鍵置信原理引見采用直接鍵置信號(hào)丈量的原理號(hào)丈量的原理3丈量數(shù)據(jù)的軟件平滑濾波丈量數(shù)據(jù)的軟件平滑濾波原理引見自順應(yīng)直接丈量發(fā)電原理引見自順應(yīng)直接丈量發(fā)電機(jī)功角接入表示圖機(jī)功角接

26、入表示圖第三節(jié)第三節(jié)發(fā)電機(jī)輸入輸出信號(hào)引見發(fā)電機(jī)輸入輸出信號(hào)引見信號(hào)類型信號(hào)來源額定值PMU接入情況目前接入條件機(jī)端電壓Ua發(fā)電機(jī)機(jī)端100VAC一定要接入機(jī)端電壓Ub發(fā)電機(jī)機(jī)端100VAC一定要接入機(jī)端電壓Uc發(fā)電機(jī)機(jī)端100VAC一定要接入機(jī)端電流Ia發(fā)電機(jī)機(jī)端1A5A一定要接入機(jī)端電流Ib發(fā)電機(jī)機(jī)端1A5A一定要接入機(jī)端電流Ic發(fā)電機(jī)機(jī)端1A5A一定要接入鍵相信號(hào)發(fā)電機(jī)5-24VDC需要接入轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)電機(jī)5-24VDC可接入勵(lì)磁電壓Uf勵(lì)磁系統(tǒng)4-20mA可接入勵(lì)磁電流If勵(lì)磁系統(tǒng)4-20mA可接入AGC控制輸出信號(hào)RTU4-20mA可接入根據(jù)需要AVC控制輸出信號(hào)RTU4-20mA可接

27、入根據(jù)需要PSS的PID控制輸出信號(hào)勵(lì)磁控制器4-20mA可接入根據(jù)需要調(diào)頻PID的控制輸出信號(hào)機(jī)械/自動(dòng)調(diào)頻控制器4-20mA可接入根據(jù)需要發(fā)電機(jī)接入量發(fā)電機(jī)接入量信號(hào)類型信號(hào)來源額定值PMU接入情況目前接入條件氣門開度信號(hào)發(fā)電機(jī)4-20mA可接入根據(jù)需要接入一次調(diào)頻控制前指令發(fā)電機(jī)4-20mA可接入根據(jù)需要接入一次調(diào)頻控制后指令發(fā)電機(jī)4-20mA可接入根據(jù)需要接入發(fā)電機(jī)開關(guān)量發(fā)電機(jī)24V可接入根據(jù)需要接入發(fā)電機(jī)接入量發(fā)電機(jī)接入量發(fā)電機(jī)輸出量發(fā)電機(jī)輸出量a.機(jī)端A相電壓同步相量Ua/ua；b.機(jī)端B相電壓同步相量Ub/ub；c.機(jī)端C相電壓同步相量Uc/uc；d.機(jī)端正序電壓同步相量U1/u

28、1；e.機(jī)端A相電流同步相量Ia/ia；f.機(jī)端B相電流同步相量Ib/ib；g.機(jī)端C相電流同步相量Ic/ic；h.機(jī)端正序電流同步相量I1/i1；i.內(nèi)電勢(shì)同步相量/()；j.發(fā)電機(jī)功角；k.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速n；l.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓、電流信號(hào)；m.發(fā)電機(jī)有功功率、無功功率；n. 頻率、頻率變化率；第四節(jié)第四節(jié)內(nèi)電勢(shì)的計(jì)算方法引見內(nèi)電勢(shì)的計(jì)算方法引見1、內(nèi)電勢(shì)的丈量只能經(jīng)過計(jì)算的方法獲得、內(nèi)電勢(shì)的丈量只能經(jīng)過計(jì)算的方法獲得計(jì)算法所獲得的功角值的準(zhǔn)確性和精度，取決于數(shù)學(xué)模型和計(jì)算式中的參數(shù)數(shù)值。由于在穩(wěn)態(tài)情況下，功角計(jì)算的數(shù)學(xué)模型是準(zhǔn)確的，數(shù)學(xué)模型中的定子電流和機(jī)端電壓丈量值的精度也是較高的，而在計(jì)算中

29、起重要影響的同步電抗Xd的值是隨著發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)形狀的不同在很大的范圍內(nèi)變化約在40%范圍內(nèi)變化。發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)計(jì)算發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)計(jì)算隱極同步發(fā)電機(jī) daXI jRIUE0qqddaXI jXI jRIUE0凸極同步發(fā)電機(jī) )cossin(0aqIRUIXUarctg)cossin(0adIRUIXUarctgaddXXXadqXXX發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)計(jì)算發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)計(jì)算磁路飽和下的發(fā)電機(jī)參數(shù)修正磁路飽和下的發(fā)電機(jī)參數(shù)修正E22)sincos()sincos(addaIRIXIXIRUE22)sincos8 . 0*()sin8 . 0*cos(addaIRXIXIIRUE對(duì)隱極機(jī)有：=對(duì)于凸極機(jī)有：=其中

30、為氣隙合成磁場(chǎng)中的基波分量在電樞繞組中感生的內(nèi)電動(dòng)勢(shì)，Xp稱為保梯電抗。)(pajXRIUE磁路飽和時(shí)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式為：磁路飽和下的發(fā)電機(jī)參數(shù)修正磁路飽和下的發(fā)電機(jī)參數(shù)修正adaadsXKIEBCACX*K為磁路飽和時(shí)同步電機(jī)電樞反響電抗折算系數(shù)。 第五節(jié)第五節(jié)技技 術(shù)術(shù) 特特 點(diǎn)點(diǎn)1.相量丈量與發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)形狀的無關(guān)性相量丈量與發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)形狀的無關(guān)性 技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn)丈量精度與發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)載無關(guān)丈量精度與發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)載無關(guān)與丈量時(shí)間起點(diǎn)無關(guān)與丈量時(shí)間起點(diǎn)無關(guān)丈量精度與發(fā)電機(jī)原始電氣參數(shù)無關(guān)丈量精度與發(fā)電機(jī)原始電氣參數(shù)無關(guān)丈量精度與轉(zhuǎn)子初始位置及鍵相槽等安裝丈量精度與轉(zhuǎn)子初始位置及鍵相槽等安

31、裝誤差無關(guān)誤差無關(guān)不受電網(wǎng)或機(jī)組擾動(dòng)暫態(tài)過程的影響不受電網(wǎng)或機(jī)組擾動(dòng)暫態(tài)過程的影響 2. 可自動(dòng)校驗(yàn)發(fā)電機(jī)的初相角可自動(dòng)校驗(yàn)發(fā)電機(jī)的初相角 技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn)自動(dòng)判別發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)形狀：自動(dòng)判別發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)形狀：U、f、I自動(dòng)判別檢修形狀自動(dòng)判別檢修形狀快速檢測(cè)發(fā)電機(jī)初相角快速檢測(cè)發(fā)電機(jī)初相角 3. 該方法具備很高的適用性該方法具備很高的適用性 充分利用現(xiàn)有的發(fā)電廠條件,無須額外安裝傳感器 。無需對(duì)機(jī)組進(jìn)展改造，信號(hào)接入簡(jiǎn)單。技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn)4. 具備很高的丈量精度具備很高的丈量精度丈量的角度精度誤差丈量的角度精度誤差0.2度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他方法。度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他方法。比規(guī)范要求的比規(guī)范要求的1度以

32、內(nèi)的誤差要求高出度以內(nèi)的誤差要求高出5倍。倍。5. 具備較高的可靠性具備較高的可靠性 技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn)雙脈沖的備份輸入丈量 自順應(yīng)判別，可靠地捕獲發(fā)電機(jī)初始相角 抗脈沖抖動(dòng)數(shù)字濾波 第六節(jié)第六節(jié)幾種丈量方法的比較幾種丈量方法的比較方法比較方法比較采集信號(hào)采集信號(hào)計(jì)算參數(shù)計(jì)算參數(shù)誤差要素誤差要素?cái)_動(dòng)下精度擾動(dòng)下精度 純電氣計(jì)算法純電氣計(jì)算法機(jī)端U/I機(jī)端U/I，轉(zhuǎn)速機(jī)端U，轉(zhuǎn)速/鍵相 轉(zhuǎn)速積分法轉(zhuǎn)速積分法自順應(yīng)直接丈量自順應(yīng)直接丈量 同步阻抗 同步阻抗 參數(shù)誤差參數(shù)誤差及積分誤差與電機(jī)參數(shù)無關(guān)誤差較大誤差大誤差小方法比較方法比較1、幾種方法的簡(jiǎn)單比較、幾種方法的簡(jiǎn)單比較1)間接計(jì)算法間接計(jì)算法

33、實(shí)踐現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電機(jī)參數(shù)隨負(fù)載的變化而有所不同實(shí)踐現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電機(jī)參數(shù)隨負(fù)載的變化而有所不同,計(jì)算法的精度誤差計(jì)算法的精度誤差較大較大.同時(shí)發(fā)電機(jī)組附近缺點(diǎn)時(shí)同時(shí)發(fā)電機(jī)組附近缺點(diǎn)時(shí),依托電氣量丈量出的功角存在著很大的誤依托電氣量丈量出的功角存在著很大的誤差，丈量出的頻率與機(jī)組實(shí)踐轉(zhuǎn)速差別也較大差，丈量出的頻率與機(jī)組實(shí)踐轉(zhuǎn)速差別也較大,不能準(zhǔn)確地記錄機(jī)組機(jī)電不能準(zhǔn)確地記錄機(jī)組機(jī)電暫態(tài)過程暫態(tài)過程. 方法比較方法比較 未經(jīng)發(fā)電機(jī)參數(shù)修正未經(jīng)發(fā)電機(jī)參數(shù)修正 穩(wěn)態(tài)下：角度誤差穩(wěn)態(tài)下：角度誤差2-3以上以上 暫態(tài)下：角度誤差大到難于估計(jì)暫態(tài)下：角度誤差大到難于估計(jì) 清華及四方經(jīng)過發(fā)電機(jī)模型轉(zhuǎn)換，參數(shù)實(shí)時(shí)修正后的計(jì)算

34、法清華及四方經(jīng)過發(fā)電機(jī)模型轉(zhuǎn)換，參數(shù)實(shí)時(shí)修正后的計(jì)算法 穩(wěn)態(tài)下：角度誤差穩(wěn)態(tài)下：角度誤差1左右左右 暫態(tài)下：角度誤差暫態(tài)下：角度誤差6 以上以上 WAMS實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的結(jié)果實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的結(jié)果2)轉(zhuǎn)速積分法轉(zhuǎn)速積分法 由于丈量誤差經(jīng)過積分后會(huì)進(jìn)展累積。由于丈量誤差經(jīng)過積分后會(huì)進(jìn)展累積。 穩(wěn)態(tài)情況下經(jīng)過計(jì)算法校正積分誤差。穩(wěn)態(tài)情況下經(jīng)過計(jì)算法校正積分誤差。 暫態(tài)情況下，經(jīng)過轉(zhuǎn)速積分后求取轉(zhuǎn)子位置。暫態(tài)情況下，經(jīng)過轉(zhuǎn)速積分后求取轉(zhuǎn)子位置。方法比較方法比較 其丈量誤差為：其丈量誤差為： 穩(wěn)態(tài)下：實(shí)際角度誤差穩(wěn)態(tài)下：實(shí)際角度誤差2-3以上，還有延遲誤差以上，還有延遲誤差 暫態(tài)下：暫態(tài)下： 動(dòng)態(tài)情況下的精度無法估計(jì)動(dòng)態(tài)情況下的精度無法估計(jì)方法比較方法比較3)自順應(yīng)直接丈量發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)功角技術(shù)自順應(yīng)