[发明专利]核电机组39相自励无刷励磁系统机电暂态模型实测建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种核电机组39相自励无刷励磁系统机电暂态模型实测建模方法。

背景技术

随着社会经济的发展，我国电力需求不断增加，能源相对紧缺与传统燃煤火电机组大量污染排放的矛盾日益突出。核能是可大规模替代常规能源的现代能源，既清洁又经济。因大气污染问题，目前我国正重启核电建设。根据《中国核电中长期发展规划》2015年我国核电装机容量达到4000万千瓦，在建1800万千瓦；2020年规划装机容量达到5800万千瓦，在建3000万千瓦。在核电技术领域，核电机组运行对励磁系统可靠性要求极高。对百万千万以上大容量的核电机组来说，多相整流自励无刷励磁系统因具有轴系短、无转子滑环、多相整流可靠性高、寿命长等诸多优点无疑成为首选励磁系统。

目前在核电应用的多相整流无刷励磁机以法国Alstom公司生产的TKJ 系列无刷励磁机为代表。法国Alstom公司生产的P320 V2型励磁调节器与TKJ 167－45型39相无刷励磁机组合而成的自励无刷励磁系统在我国宁德核电、福清核电、岭澳核电、方家山核电、红沿河核电等16台核电机组上皆有应用。这种多相整流自励无刷励磁机组的运行和涉网稳定控制特性与常规三机励磁系统的火电机组有很大的不同，为研究故障扰动下电力系统和核电机组的动态行为及机网间相互作用和相互影响，建立能准确反应新型核电机组自励无刷励磁系统动态特性的仿真模型并提出一套可行的实测技术是十分必要的。然而，对于多相整流无刷励磁机来说电枢端子较三相无刷励磁机多得多，且又随转子旋转，电枢电压无法测量，这给核电无刷励磁系统的参数实测建模造成技术困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核电机组39相自励无刷励磁系统机电暂态模型实测建模方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种核电机组39相自励无刷励磁系统机电暂态模型实测建模方法，根据核电机组39相自励无刷励磁系统的结构特点，抽象简化出核电机组励磁系统机电暂态稳定计算模型，而后进行相应的静态、动态试验，测试其各分环节模型参数，并通过对比实测结果和仿真结果的方法校核各环节模型参数精度是否满足电力系统分析需要。

在本发明实施例中，所述方法具体包括如下步骤，

步骤101：输入核电机组励磁系统中励磁调节器、三相可控硅功率放大单元、39相无刷励磁机和发电机的物理结构及设计参数，形成励磁系统初始模型；

步骤102：根据励磁系统初始模型，分析其模型参数的可辨识性，对可辨性高的参数进行实测辨识，对可辨性低的参数进行拟合辨识；

步骤103：在机组静止状态，对励磁调节器模型参数中包括机端电压测量环节时间常数T_R、限幅环节进行参数实测，对PID环节逻辑结构及参数进行频谱特性试验；

步骤104：根据静态实测数据对励磁调节器PID参数、机端电压测量环节时间常数T_R、限幅环节的参数进行辨识；

步骤105：根据发电机及励磁机空载饱和特性计算发电机励磁电压基准值、励磁机励磁电流基准值、励磁机励磁电压基准值、发电机及励磁机饱和系数，根据励磁机负载特性计算励磁机电枢反应去磁系数；

步骤106：根据余弦移相原理计算可控硅功率放大移相环节理论增益，并通过他励空载小阶跃试验进行验证；

步骤107：发电机在他励空载工况下升压至70％额定电压附近，通过逆变灭磁录取发电机端电压下降曲线对发电机直轴开路时间常数进行实测；

步骤108：发电机在他励空载低饱和工况下进行开环定角度阶跃试验，产生励磁机励磁电压阶跃信号，录取励磁机励磁电压、励磁机励磁电流的变化曲线；

步骤109：忽略发电机及励磁机饱和特性，建立39相无刷励磁机和发电机机电暂态简化模型，输入与定角度阶跃中励磁机励磁电压一致的阶跃形态，得到励磁机励磁电流响应特性，根据定角度阶跃中励磁机励磁电流变化实测曲线，对39相无刷励磁机空载时间常数进行时域辨识；

步骤110：进行机组励磁系统自励方式下闭环空载大阶跃特性实测，计算核电励磁系统输出限制值；

步骤111：进行机组励磁系统的自励方式下闭环空载小阶跃特性实测，测试数据作为判断建模精度是否合格的依据；

步骤112：组合步骤104、步骤105、步骤106、步骤107、步骤109和步骤110的结果，形成完整的核电机组励磁系统模型参数；