[发明专利]一种基于GPS及北斗的双星系统的发电机功角测量方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统测量技术领域，特别是涉及一种基于GPS及“北斗”的双星系统的发电机功角测量方法。

背景技术

功角表示发电机内电势 和给定母线电压 之间的夹角，如图1所示，既表征系统的电磁关系，还表明了各发电机转子之间的相对空间位置，而这恰好是判断各发电机之间是否同步运行的依据。

由于发电机的不同步运行或者系统振荡，会危及发电机及变压器甚至整个系统的安全，从电力系统安全稳定的客观要求出发，发电机失步及失步预测保护十分必要。如果功角能被直接测量，不仅能用于调度中心的集中监视和控制，而且能用于分散的就地监视和控制，提高状态估计的可靠性，更有可能完全实现电力系统的实时自动控制，解决系统的稳定问题。因此实时测量发电机的功角和母线电压相量，将是电力系统稳定监视和控制的关键基础。

功角测量方法有间接测量法和直接测量法。

间接测量就是通过已知的发电机参数来计算功角。传统的做法是：若已知横轴同步电抗X_d(隐极机)或X_q(凸极机)，在测取电压、电流及相应的Φ角后，根据相应的矢量图可算得功角。但是必须非常准确确定上述发电机参数，而且在电力系统发生故障时和故障后，在具体的某一时刻应确定采用哪些参数(同步电抗、暂态电抗或次暂态电抗)、哪一种发电机等值模型进行计算，而实际上这难以确定。

直接测量法利用转子位置与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参与相位比较。

发明内容

本发明的目的在于克服现有测量技术的不足和存在的问题，提出了一种兼容全球卫星定位系统(GPS)和北斗卫星导航定位系统(以下简称GPS/“北斗”双星系统)的基于GPS及“北斗”的双星系统的发电机功角测量方法，实现了对发电机功角的直接测量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于GPS及“北斗”的双星系统的发电机功角测量方法，包括以下步骤：

步骤1，测量发电机出口母线电压、电流数据，获得被测电机定子电流和出口母线电压，利用GPS/“北斗”双星系统，实现不同地点的发电机相关测量信号的同步采样，对所采集的电气量打上GPS/“北斗”双星系统时标(又称之为时间同步信号，由专用硬件时标系统由GPS/“北斗”双星系统获取授时信号后形成高精度的时间标签)；

步骤2，对转子位置脉冲及转子轴上的圆盘、光电传感器及各齿轮间通过计数器计数，并打上GPS/“北斗”双星系统时标；

步骤3，测量转子d轴与定子a相绕组轴线夹角α，通过abc坐标和dq0坐标转换，求出 与 之间的夹角，该夹角即是要测量的功角δ—— 与 的夹角。

所述步骤1中，发电机出口母线电压、电流信号经过电压、电流变送器变换成采集和测量用的低电平，经采样变换成计算机处理用的数字信号。

所述步骤2中，预先在转子d轴中心位置安装一有窄齿轮的圆盘，在齿轮上涂上反光颜色，在定子a相绕组轴线正向安放一只光电传感器作为光的发射和接收装置，每当转子上圆盘的齿轮对准发射装置时，接收装置获得一个脉冲信号；由计数器来对此脉冲间隔计数；首先将圆盘上的齿轮和传感器在同一直线时的脉冲作为基准位置，然后计数器开始计数，任意时刻转子的位置由基准位置和计数器的计数值确定。

所述步骤3的具体过程为：

首先确定d轴中心和a相轴线正向相对空间位置：通过先任意放置光电传感器及圆盘，在空载状态下以接收到光电信号为基准测取一组数据，计算出a相的角度，这个角度即a轴正向偏离d轴中心的角度，调整圆盘齿轮的位置使上述角度为零，确定d轴中心和a相轴线正向相对空间位置；将圆盘上的齿轮和光电传感器在同一直线时的脉冲作为基准位置，然后计数器开始计数；如在k时刻转子圆盘的齿轮对准光电传感器，则记为参考点，设相邻两个参考点之间的脉冲数量为N，圆盘的齿轮再次对准传感器时脉冲计数器为k+N；在任意时刻t，计数器计数脉冲数为k+n，则该时刻转子位置对应的角度为：

α=2π×nN]]>