[发明专利]汽轮发电机组轴系次同步振荡机械阻尼并网测量解耦计算方法

说明书

技术领域

本发明属于汽轮发电机组轴系机械阻尼测量计算技术领域，尤其涉及一种汽轮发电机组轴系次同步振荡机械阻尼并网测量解耦计算方法。

背景技术

应用于次同步振荡分析计算的汽轮发电机组轴系机械阻尼参数，是一项重要参数。首先，轴系机械阻尼是表征轴系自身阻尼特性的唯一参数，它与电气阻尼的大小对比关系，最终决定了次同步振荡的稳定性。其次，轴系机械阻尼与电气阻尼的共同作用，决定了次同步振荡的衰减特性，也就决定了振荡导致的轴系寿命损伤的积累值。

现有的机械阻尼参数的获得方法主要有两种：其一，由汽轮机制造厂商根据制造材料、尺寸等估算机械阻尼，这种方法误差较大。另一种方法为脱网测试方法，其基本原理为将并网运行的发电机进行脱网甩负荷操作，对轴系造成冲击扰动，使轴系振荡只在自身机械阻尼的作用下衰减，通过分析振荡衰减过程中的次同步模态分量，计算阻尼系数。该方法的不足在于：一方面，对轴系造成了很大冲击，带来寿命损失；另一方面，该方法只能测量到发电机脱网的轴系机械阻尼，即空载阻尼。由于汽轮发电机轴系机械阻尼随发电机不同工况(主要是出力水平等)而变化，并且空载阻尼到满载阻尼的变化范围达到十倍以上，所以脱网方法不能测量发电机正常运行时可能出现的任意实际工况下的机械阻尼。

本发明提出了一种能对任何实际工况下轴系机械阻尼进行测量的并网测量解耦计算方法。由于该方法在原理上是将汽轮发电机阻尼与外部系统解耦分析，因此只需要汽轮发电机组的电气参数和轴系参数，而不需要外部系统参数，所以避免了对外部系统中直流控制器、可控串联补偿等复杂非线性系统参数的依赖，具备重要的工程实用价值。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种汽轮发电机组轴系次同步振荡机械阻尼并网测量解耦计算方法，用于克服现有的机械阻尼参数的获得方法存在的缺陷。

技术方案是，一种汽轮发电机组轴系次同步振荡机械阻尼并网测量解耦计算方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：将一台发电机组连接到电网，计算全系统次同步振荡特征值；

步骤2：将与步骤1中的发电机组参数完全相同的另一台发电机组也连接到电网，使两台发电机组并列运行，计算全系统次同步振荡特征值；

步骤3：根据所述特征值，确定两台参数相同的发电机组并列运行时，只能产生模式为共模振荡或异模振荡的次同步振荡；

步骤4：判定两台发电机组发生异模振荡模式的次同步振荡时，次同步振荡与外部系统解耦，即异模振荡模式下，电气阻尼和总阻尼与外部系统参数无关；

步骤5：确定在两台发电机组励磁系统施加反相位的模态频率的正弦信号激发时，产生异模振荡；

步骤6：在任意实际运行工况下，当系统发生异模振荡时，求取发电机的稳态运行点；

步骤7：依据发生异模振荡时发电机组与外部系统解耦的结论，将外部系统代之以等值电源，并保证采用等值电源后发电机组在相同的稳态运行点，计算异模振荡模式下不包含机械阻尼的纯电气阻尼；

步骤8：测量异模振荡的总阻尼，并根据总阻尼等于电气阻尼与机械阻尼的和，计算机械阻尼。

所述次同步振荡特征值包括振荡角频率和振型相量。

本发明的效果在于，应用特征值理论分析并列运行的相同参数汽轮发电机组次同步振荡的两种不同振荡模式，证明了发生异模振荡时汽轮发电机阻尼特性与电网结构、参数等外部系统的解耦性，并依据此结论进行汽轮发电机组轴系机械阻尼的并网测量解耦计算，解决了常用的机械阻尼参数的获得方法存在的问题。本发明提供了可以测量计算发电机任意实际工况下机械阻尼的方法，并且此方法不依赖于可控串联补偿、直流控制器等复杂非线性外部系统的参数，实现了次同步振荡机械阻尼与外部系统的解耦计算。

附图说明

图1是汽轮发电机组轴系次同步振荡机械阻尼并网测量解耦计算方法流程图；

图2是参数完全相同的两台发电机并列运行的次同步振荡分析示意图；

图3是参数完全相同的两台发电机并列运行的次同步振荡模式图；其中，(a)是共模振荡模式图，(b)是异模振荡模式图；

图4是参数完全相同的两台发电机并列运行的电气网络图；

图5是共模振荡模式次同步振荡分析用线性化等值系统图；

图6是异模振荡模式次同步振荡分析用线性化等值系统图；

图7是伊敏电厂、呼伦贝尔电厂经串补和直流混合通道送出系统图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。