[发明专利]一种发电机实时功角测量方法

说明书

本发明公开了一种发电机实时功角测量方法。本方法以GPS或北斗秒脉冲为基准，高密度等间隔采样发电机机端电气量和键相脉冲信号。通过对所采集的信号做相应的抗干扰处理，获取高精度的同步相量和键相脉冲位置信息，进而获得高精度的发电机的实时功角。方法的主要优点：易于对信号实施抗干扰处理；对多样化的脉冲信号适应性强；功角测量精度高。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，涉及一种发电机实时功角测量方法。

背景技术

电力系统中，功角对于研究发电机的功率变化和运行稳定性有着重要作用。因此，研究发电机功角的测量方法具有重要意义。目前，发电机功角测量方法从原理上分为两大类：

一类是电气测量法，即利用发电机参数和发电机输出的电气量来计算功角值。在系统稳定运行且所使用的参数与发电机实际工作状态高度吻合的情况下，计算出来的功角值具有较高的精度。但在系统暂态过程中，发电机的实际工作状态与计算功角所使用的参数不匹配，计算出来的功角值就会存在较大的误差。

另一类方法是机械法，即借助发电机机端电压、全球定位系统(GPS)或北斗系统和与发电机转子位置密切相关的脉冲信号实现直接测量发电机功角。目前，机械法基本上都是先将脉冲信号和机端电压信号分别整形成方波再测量功角，但存在如下问题：(1)脉冲信号和机端电压信号整形由硬件实现，不利于灵活设置信号过零点阈值，特别在脉冲信号的峰峰值较小的场合；(2)当键相脉冲中存在干扰时，硬件可用的去干扰手段较少，会影响脉冲沿位置的准确判断；(3)当机端电压信号中存在干扰(比如：谐波)时，硬件整形电路不能滤除干扰，会影响到机端电压过零点位置判断的准确性。这些问题都会直接影响发电机功角测量的准确度。

发明内容

本发明的目的是提供一种发电机实时功角测量方法，以解决现有机械法测量发电机实时功角存在的技术缺陷。

本发明具体采用以下技术方案：

一种发电机实时功角测量方法，其特征在于：

以GPS或北斗提供的秒脉冲为基准，利用发电机的三相机端电压、三相机端电流和与发电机转子位置相关的键相脉冲信号，实现直接测量发电机实时功角。

一种发电机实时功角测量方法，在发电机转子任意位置上安装一个键相齿，在键相齿正对面位置固定一个脉冲传感器，用于输出键相脉冲信号；其特征在于，所述测量方法包括以下步骤：

步骤1：采集GPS或北斗秒脉冲,构建基准信号；

步骤2：实时采集发电机的三相机端电压信号和三相机端电流信号，对采样值做数字带通滤波处理后，计算正序机端电压相量和正序机端电流相量，获得正序机端电压的相角ψ；

步骤3：采集发电机的键相脉冲信号，获得键相脉冲信号周期Tp,计算键相脉冲沿与步骤1构建的GPS或北斗基准信号间的相位差β；

步骤4：识别发电机的空载运行状态，获取发电机空载运行状态下的初始角θ＝β-ψ，并闭锁初始角θ；

步骤5：识别发电机带载运行状态，计算发电机带载运行状态下的功角δ＝β-ψ-θ。

本发明进一步包括以下优选方案：在步骤(3)中，电网工频信号的周期为T，键相脉冲沿的位置与GPS或北斗构建的工频基准信号整周期起点间的时间差为t,则键相脉冲相位β＝t*(360/T)。

在步骤(4)中，当步骤(2)获得的正序机端电压相量幅值处于预设的电压阈值范围内、正序机端电流相量幅值不超过预设的空载电流阈值，并且步骤(3)获得的键相脉冲周期Tp与工频周期误差小于10微秒时，则判断发电机处于空载运行状态。

在步骤(4)中，所述预设的电压阈值范围为发电机额定电压幅值的0.998～1.002倍之间；

所述空载电流阈值为发电机额定电流幅值的4‰。