[发明专利]发电机进相运行稳定性的监控装置及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电机进相运行稳定性的监控装置及其工作方法，属于电力系统稳定分析技术领域。

背景技术

随着电力系统规模的日益扩大，对电力系统安全稳定运行的监视和控制提出了更高的要求。由于电力系统的设备多、地域广，并且其运行变量变化十分迅速，获取系统关键点的运行状态信息必须依赖于同一、高精度的基准时间。因而安全可靠、高精度时钟的时间同步，已成为当代电网乃至未来智能电网运行的一项基本要求。当前投入运行的相量测量装置(PhaseMeasurement Unit，PMU)多以全球定位系统(Global Positioning System，GPS)为同步基准，其可靠性依赖于GPS的可用性及精确度，相对于电力系统的安全稳定控制而言，GPS信号在以下几个方面略显不足：①GPS接收机输出的时间信号长期稳定性好、短期稳定性差；②GPS接收机的抗干扰性能差，可能出现卫星失锁的情况；③卫星试验或调试可能造成GPS时钟跳变。除以上几个GPS的问题以外，一个尤为重要的问题是GPS是由美国掌控的系统，我国没有自主控制权，因此GPS授时不具有可依赖性。

目前的全球卫星导航定位系统主要有美国的GPS系统，欧洲的伽利略(Galileo)系统，俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)系统，以及中国的北斗卫星导航系统。北斗导航系统是我国自行研制、拥有自主知识产权的系统，拥有双向简短报文通信、导航定位和授时三大功能，其中后两项是GPS没有的功能。2010年11月1日，我国成功将第六颗北斗导航卫星送入太空，北斗卫星导航系统将于2012年前具备亚太地区区域服务能力；2020年左右，具备覆盖全球的服务能力。目前，华东电网公司所辖的富春江水电站、新安江水电站、南京东善桥变电站、上海南汇变电站已经安装了北斗授时监控装置，挂网运行一年多时间，运行稳定、安全可靠，各项技术指标完全达到设计要求。因此利用北斗卫星系统提供的时钟信号，为系统提供高精度的时间基准，可弥补长久以来使用GPS作为唯一同步基准而存在的风险性和不可依赖性，可有效保障我国电网的安全稳定运行。

随着超电高压、大容量、远距离输送的现代化电网的建设和发展，电力系统低谷运行时枢纽点电压偏高的问题日益突出，严重影响着送变电设备的安全运行。常用的电网调压方式中，同步发电机进相运行与常规无功补偿设备相比，具有调压平滑、不需要额外增加设备投资、简单易行等独特优势，而逐渐得到应用。然而，随着机组由滞相运行状态转为进相，发电机定子端部温度、功角静态稳定、厂用电电压等都会发生变化，这些因素通常会成为进相容量的限制条件，影响发电机进相运行的安全稳定性。因而需要在进相运行中实施有效的监控措施，以确保发电机进相运行时的安全运行。

对于并网运行的同步发电机，其功角是用来观察和判断该机组和电力系统稳定性的重要状态变量。现有的功角测量主要有两类：一类是直接测量法，用转子位置信号代替发电机空载电势进行相位的比较，需要借助非电量传感器来实现测量，但此类方法普遍具有以下缺陷：①需对发电机本身进行改造，工艺复杂、应用难度较大；②检测精度低、误差大；③对环境要求较高等。另一类是间接测量法，即计算法，利用测得的发电机机端电压、电流或功率等电气量以及已知的发电机参数，由理论计算建立数学模型求出功角。此类方法在系统稳态运行且发电机的参数较精确时，能较准确地求出功角，而在系统暂态过程中计算误差较大。计算法中常用不饱和电抗计算发电机的功角，而进相运时由于发电机处于饱和状态，且在各种工况下饱和的程度不同，用不饱和电抗的计算误差较大；例如，根据现场试验的结果，计及饱和的同步电抗实测值比不计饱和的同步电抗设计值减小25％左右。因而，为了提高间接法的精度，有必要考虑机组铁心饱和的影响，同时实施发电机参数的在线实时辨识以补偿参数的变化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种安全可靠、相对精度较高、实际应用方便的发电机进相运行稳定性的监控装置及其工作方法。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

发电机进相运行稳定性的监控装置包括北斗卫星系统模块、功角测算模块、参数辨识模块、接口转换模块、显示模块：

北斗卫星系统模块：与接口转换模块、功角测算模块、参数辨识模块连接，通过北斗卫星信号接收器接收北斗卫星系统提供的时钟信号，向监控装置提供时间基准；

功角测算模块：与接口转换模块、参数辨识模块连接，利用测量到的机端电压、有功功率、无功功率和发电机励磁电流，计算同步发电机的功角，同时进行相关的数据处理和分析计算；