[发明专利]用于保护同步机来避免由磁极滑动引起的损坏的方法

说明书

技术领域

本发明的主题是用于保护同步机来避免由磁极滑动引起的损坏的方法，该方法在电力网中的发电单元中或驱动单元中的同步机操作期间能适用。发明性方法使用由同步机中的过载和励磁损耗所产生的磁极滑动以及由故障和电压崩溃引起的磁极滑动的检测。发明性方法在同步马达和同步发电机中都能适用。

背景技术

作为发电或驱动单元的一部分而操作的同步机中的转子磁极的滑动可以由于延迟消除电力网中的故障或由于同步机的不正确励磁而发生。由于连续磁极滑动的缘故，同步机可能失去与电力网的同步。在同步机的发电机模式操作情况下的磁极滑动期间，可能发生转子扭矩的摆动以及输送给电力网的有功功率的波动。如果磁极滑动由励磁损耗产生，机械和电效应可以忽略，但如果在全励磁的情况下出现该现象，则它的效应可能对于发电机本身以及对于电力网是有害的。此外，磁极滑动期间有功功率变化明显伴随着同步发电机的输出端上的电压波动。

用于测量负载角（也称为功率角）的方法和用于基于负载角的值检测同步发电机中的磁极滑动的方法从专利申请WO2008/102105中获悉。该方法通过测量在包含励磁器的单元和具有永磁体（其激励该励磁器）的机器中工作的同步发电机的负载角的值而实现，并且它提供有用于测量在具有永磁体的机器的定子中感应的电压的设备以及测量在同步发电机的定子中感应的电压的设备，以及用于比较测量的电压波形的设备。在呈现的单元中，凭借比较器来测量负载角并且测量在于将发电机定子的电压波形的相移与具有永磁体的机器的转子的电压波形比较。为了进行比较，这两个电压都从正弦波形转变为矩形信号的形式，并且然后测量它们之间的相移。接着，使用相移的值来计算负载角，并且在这之后将负载角与对同步发电机确定的参考值比较，并且计算负载角随时间的变化。如果负载角的值超出参考值，这将直接指示可能在同步发电机中检测到磁极滑动。如果检测到磁极滑动，适当的报警信号将发送到控制发电机的设备以采取进一步措施，所述措施在于断开发电机断路器并且立即关闭发电机。负载角的值随时间的变化用作发生磁极滑动的指示。如果检测到负载角的值突然变化（其大于预定阈值），适当的报警信号将发送到控制发电机操作的设备并且将采取导致关闭发电机的进一步的动作。磁极滑动现象检测的准确度直接取决于独立地对不同类型的同步发电机确定的参考值。负载角测量的准确度取决于用于测量在具有永磁体的机器的定子中感应的电压以及在同步发电机的定子中感应的电压的仪器的准确度，或取决于比较测量的电压波形的设备的准确度。在呈现的方法中，同步发电机中滑动现象的检测取决于用于激励发电机的励磁器的类型，并且在同步发电机（其包含励磁装备而不是在描述的方法中所呈现的装备）的情况下，无法实现它。如果没有来自具有永磁体的机器的定子的电压信号（其激励励磁器），无法进行这样的信号与发电机定子的电压波形的信号之间的比较。

在两个出版物中，第一个是由Redfern M. A., Checksfield M.J.撰写的“A new pole slipping protection algorithm for dispersed storage and generation using the equal area criterion”（IEEE Transaction in Industrial Application，87年9月，卷IA-23，第5期，页777-785），并且第二个由Redfern M. A., Checksfield M.J., H.T. Yip撰写的“Field Trials to Demonstrate the Performance of a new Pole Slipping Protection”（“Developments in Power System Protection”，1997年3月25-27日，会议出版，第434期，页44-47），呈现用于保护同步机来避免由转子磁极滑动引起的损坏的方法。