[发明专利]一种基于发电机静态稳定极限的最小励磁电流限制方法

说明书

技术领域

本发明涉及发电机励磁系统中最小励磁电流限制的整定设计、调节控制领域，具体地说是一种基于发电机静态稳定极限、用于防止发电机由于励磁电流过小而失步的最小励磁电流限制方法。

背景技术

发电机并网发电的前提条件是磁场绕组中有足够大的励磁电流，才能将机械能转化为电能输送至电网，励磁系统即是供给发电机励磁电流的设备。励磁系统输出电流的大小由励磁调节器决定，励磁调节器实时测量发电机运行状态和系统状态，经过计算输出发电机运行所需要的励磁电流。一旦励磁调节器测量的运行状态有误或发电机出现一些异常运行情况，就可能会发生励磁电流过小而导致发电机失步及跳闸，因此，需要一种限制发电机励磁电流过小的方法。

目前，国内外通常的做法为：预先设定一个单一的最小励磁电流阀值，正常时，励磁调节器根据发电机和电网运行状态及需求，实时调节励磁系统输出电流，同时，也实时检测发电机励磁电流，当检测到发电机励磁电流小于预先设定的阀值，励磁调节器即中断正常的调节方式，改为以发电机励磁电流为调节目标，将励磁电流维持在预先设定的阀值。

但根据现场工程实际运行结果显示，采用该方法虽然发电机励磁电流能限制在预先设定的阀值，但有时仍会发生发电机失步跳闸的事故，表明只确定一个单一的最小励磁电流阀值的限制方法，无法保证发电机在任何工况下的安全运行，需要发明一种适用于发电机不同状态和运行工况的发电机最小励磁电流限制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有方法存在的技术缺陷，提供一种可以根据发电机运行状态变化的、能够保证发电机任何工况下均不会发生失步的发电机最小励磁电流限制方法，以解决目前大型发电机组的励磁系统配置的最小励磁电流限制方法不能适应发电机工况变化的问题。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种基于发电机静态稳定极限的最小励磁电流限制方法，其步骤如下：

1)根据发电机型式、电气参数和电网参数计算得到发电机静态稳定极限下的发电机最小励磁电流理论特性曲线；

2)将发电机最小励磁电流理论特性曲线转换为多个由有功功率和最小励磁电流组成的数据对；

3)根据最小励磁电流限制阀值安全裕度的计算方法，将步骤2)中的数据对整定为由有功功率和与有功功率对应的最小励磁电流限制阀值组成的数据对，并由这些数据对形成一条与有功功率对应的允许运行最小励磁电流限制折线；

4)励磁调节器实时检测发电机有功功率和励磁电流，根据步骤3)确定的与有功功率对应的允许运行最小励磁电流限制折线，计算当前实际有功功率对应的最小励磁电流限制阀值；

5)比较发电机当前实际励磁电流和步骤4)中所述当前实际有功功率对应的最小励磁电流限制阀值，当实际励磁电流小于当前实际有功功率对应的最小励磁电流限制阀值时，励磁调节器调节励磁系统输出，保证发电机实际励磁电流不会小于当前实际有功功率对应的最小励磁电流限制阀值。

进一步，步骤1)中，最小励磁电流和有功功率的对应关系如下：对于隐极式发电机有：I_fmin＝P_ex_d，对于凸极式发电机有：其中：P_e为发电机有功功率，I_fmin为发电机最小励磁电流，δ₀为对应于最小励磁电流的发电机功率角；x_d,x_q为发电机纵轴阻抗和横轴阻抗，对于隐极式发电机，两者相等。

进一步，步骤3)中，最小励磁电流限制阀值安全裕度的计算方法如下：