以新的虚拟物理量Et.q,Efqq为判据的新型计算机失磁保护

本文以同步电势判据为基础,推导出新的虚拟物理量——“强制同步电势分量”E_(ts.q)(“强制空载电势分量”E_(fq.q)与之类似)。文章分析论证了E_(t.q)的重要特点(E_(fq.q)类似),并根据E_(t.q)、E_(fq.q)的特点构成了全新的具有“瞬时”及快速检测失磁故障特性的两段式计算机失磁保护。给出了保护的原理框图及用微机实现的硬件结构框图。并简要叙述了数字仿真及动模试验的结果。     

以新的虚拟物理量Et·q、Efq·q为判据的新型计算机失磁保护

本文以同步电势判据为基础，推导出新的虚拟物理量——“强制同步电势分量”Et·q(“强制空载电势分量”Efq·q与之类似)。文章分析论证了Et·q的重要特点(Efq·q类似)，并根据Et·q、Efq·q的特点构成了全新的具有“瞬时”及快速检测失磁故障特性的两段式计算机失磁保护。给出了保护的原理框图及用微机实现的硬件结构框图。并简要叙述了数字仿真及动模试验的结果。     

系统振荡时比拟电势失磁继电器的感受阻抗

<正> 前言 文(1)失磁继电器是用R_m、X_m和Z_m来代表失磁机组的定子电阻、电抗和阻抗,它们是随X_a、X_d和T_H而变,这些参数是根据整定的要求来选择的。因此,R_m、X_m和Z_m并不真实反映失磁机组的定子绕组阻抗值,而是根据整定需要用它们来比拟(analog)机组定子绕组的阻抗值,称“比拟”似较“模拟”更为适宜,今后把有关该继电器的“模拟”一律改为“比拟”。例如,文(1)中的E_(ab)也改称为比拟电势。 因为比拟电势E_(ab)不同于系统振荡时的电势E_f,所以在系统振荡过程中,由比拟电势而感受的阻抗轨迹就不能再用一般失磁继电器感受阻抗轨迹表达式(1)进行计算。本文主要分析,在振荡过程中该继电器所感受的阻抗轨迹,以及它与运行参数的关系,     

永磁电机失磁故障诊断方法综述

失磁故障是永磁电机特有的故障类型,本文分析了永磁电机失磁故障产生的原因,归纳了永磁电机电磁场计算方法,研究了国内外失磁故障诊断方法已取得的成果和发展动态,提出了研究永磁电机失磁故障诊断应注意的问题.     

发电机失磁保护低电势圆的推导及其动作特性分析

水轮发电机失磁后,进入静稳边界的时间很短,且不允许发电机在异步状态下运行,必须直接动作于跳闸,因此,尽早正确地检测出失磁故障,就显得意义重大。发电机失磁后,一个明显的特征就是低电势。基于以无穷大系统电压为参考相量的电压相量图,利用电压平面、阻抗平面、导纳平面之间的互演关系,对柳焕章先生提出的发电机失磁保护低电势圆判据进行了推导,并对低电势圆的动作特性进行了分析和仿真。得出低电势圆具有很高的灵敏度和反应速度。同时,对于主变高压侧短路故障引起的干扰,低电势圆具有很强的识别能力。仿真结果证明了推导过程和推理过程的正确性。     

基于失电残余电压的永磁同步电动机失磁故障诊断研究

对利用失电残压诊断永磁同步电动机转子失磁故障进行研究。首先,对电机失电后定子绕组残余电压进行分析,讨论了定子失电残余电压的产生、性质;其次,分析了失磁故障对失电残余电压的影响,提出了利用失电残余电压诊断失磁故障的判别依据;最后,通过实验研究验证了该判据的正确性与有效性,表明基于失电残余电压诊断永磁同步电动机失磁故障方法的可行性。     

两种不对称短路故障对永磁电机失磁影响的研究

利用有限元法分析不同温度下发生相间和单相短路故障对永磁电机的暂态失磁影响,研究不同类型失磁电机的空载反电势和磁链波形及其各次谐波的变化规律,并对两类失磁电机带故障运行的行为表现和继续失磁的情况进行对比研究,为判断短路故障类型、失磁严重程度进而完善电机在线监测理论提供依据.     

大型发电机组失磁保护新判据的初探

以大型发电机组失磁及振荡仿真为基础，并根据仿真得到的结论，提出了提前预测失磁故障的新判据，探讨了快速切除失磁故障的可能性；同时，也分析了短路故障的特征，为失磁保护在短路故障情况下不误动提出了一种闭锁方案；在此基础上，最终形成了一个新的失磁保护框架。     

发电机失磁保护低电势圆的推导及其动作特性分析

水轮发电机失磁后,进入静稳边界的时间很短,且不允许发电机在异步状态下运行,必须直接动作于跳闸,因此,尽早正确地检测出失磁故障,就显得意义重大.发电机失磁后,一个明显的特征就是低电势.基于以无穷大系统电压为参考相量的电压相量图,利用电压平面、阻抗平面、导纳平面之间的互演关系,对柳焕章先生提出的发电机失磁保护低电势圆判据进行了推导,并对低电势圆的动作特性进行了分析和仿真.得出低电势圆具有很高的灵敏度和反应速度.同时,对于主变高压侧短路故障引起的干扰,低电势圆具有很强的识别能力.仿真结果证明了推导过程和推理过程的正确性.     

大型发电机组失磁保护新判据的初探

以大型发电机组失磁及振荡仿真为基础，并根据仿真得以的结论，提出了提前预测失磁故障的新判据，探讨了快速切除失磁故障的可能性，同时，也分析了短路故障的特征，为失磁保护在短路故障情况下不误动提出了一种闭锁方案；在此基础上，最终形成了一个新的失磁保护框架。     

基于虚拟仪器的发电机励磁系统故障诊断

发电机励磁系统功率单元故障将严重影响发电机的稳定运行,快速准确发现、排除故障显得非常必要。本文在分析发电机励磁系统功率单元工作原理和特点的基础上,对其故障进行了分类,提出了一种改进的模式识别诊断方法,并据此开发出了基于虚拟仪器的发电机励磁系统功率单元的故障诊断系统。测试表明该诊断系统能够准确地判断出具体的那个晶闸管发生故障,给出正确诊断。     

变流器开路故障下永磁直驱风电系统运行分析

变流器是永磁直驱风电系统中故障率最高的器件,文中针对变流器故障后系统运行特性的变化,在变流器数学模型的基础上,深入分析变流器中一个开关管发生开路故障后的工作情况。研究表明:一个开关管发生开路故障后系统可持续运行,但会影响该变流器的正常工作,引起对应侧电流波形畸变。在MATLAB/Simulink环境下建立永磁直驱风电系统模型,并搭建永磁直驱风力发电实验平台,分别在3种不同的开路故障下进行仿真和实验,围绕机侧和网侧电流、直流母线电压、有功输出比例、总谐波畸变率,评估故障对系统运行特性的影响。根据仿真和实验结果得出变流器开路故障特征:一个变流器的开路故障对另一侧的正常运行影响较小,但故障器件对应侧的相电流出现波形畸变。     

发电机过励限制网源协调性能优化技术

主流励磁调节器厂家在设计过励限制反时限功能时,均依据发电机额定工况下的转子过流能力进行整定,导致系统发生故障时无法充分发挥机组的强励潜能。根据电机暂态温升理论推导得到大型汽轮发电机转子短时电流变化量与温升的关系式,进而求得发电机转子在不同负荷下的过流能力。在此基础上,提出了充分考虑发电机在不同负荷下真实过流能力且具备二次强励功能的励磁调节器过励限制反时限优化设计及实现方案,采用励磁电流计算转子温升变化量代替原来的励磁电流变化量整定反时限时间,在保障发电机安全的前提下,可最大限度地发挥机组对电网的无功支撑能力,提升电网在故障情况下的暂态稳定性。基于PSASP软件的仿真算例结果验证了所提方法的有效性和优越性。     

基于谐波分析的旋转整流器故障检测

通过MATLAB建立了无刷励磁系统的模型,并进行了仿真。利用发电机故障模拟平台对旋转整流器早期故障进行了试验研究。通过仿真和试验的对比分析,提出了一种基于谐波分析的旋转整流器在线故障检测新方法。该方法不仅能够判断是否发生故障,还能够辨别故障类型,为旋转整流器的故障诊断研究提供了新思路。     

同步发电机失磁保护的改进方案

在电力系统继电保护中,同步发电机失磁保护是最为重要的保护之一.励磁故障涉及发电机的大干扰稳定性,也是一个较为复杂并难以解决的问题.目前所用的励磁保护的动作效果并不理想,尚需进一步改进.分析了目前所用的3种励磁保护判据存在的不足,指出这些保护判据或基于小干扰稳定性原理而未考虑发电机动态功角特性的严重变形,或未考虑发电机完全失磁后的测量阻抗与正常励磁下扰动后的测量阻抗具有较大的公共区间,从而可能使保护误动或拒动.基于对同步发电机失磁后动态行为的仿真分析,提出了同步发电机失磁保护的改进方案,通过直接测量功率角判断同步发电机的失磁故障,提出了其整定条件和计算方法.仿真计算证明该方案能可靠、快速地反映各种励磁故障,动作稳定且整定灵活、方便.     

电力系统稳定性物理模拟实验研究

为进一步分析电力系统稳定性问题,以华中科技大学研制的WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验台为实验平台,结合电力系统稳定性分析基本理论,系统地进行了电力系统静态和暂态稳定性物理模拟实验、发电机功率特性和功率极限实验。研究了在无励磁调节、手动调节及自动励磁调节情况下,发电机组的功率特性和功率极限的测定。通过电力系统暂态实验观察了不同故障类型、故障切除时间对暂态稳定的影响。研究结果表明,为提高电力系统稳定性所采取的一些措施可行,还分析了各种措施的原理、实用范围及特点并进行了对比,提出实际应用中应根据电力系统的实际情况具体分析、实施。     

Decentralised fault detection,identification, and mitigation in excitation control systems

A new intelligent, decentralised, fault detection, location identification and mitigation approach for the excitation control systems of multi-generator power grids is presented in this paper. The proposed approach detects and locates faults in basic components of the excitation systems with a high accuracy and in almost real-time using interval type 2 fuzzy set theory. Once a fault is detected and the location of the fault is identified, a mitigation action follows, where the signal out of the faulty component is automatically replaced by a stabilising signal generated by the fault mitigation system. The mitigation action ensures that the field excitation voltage (thus the terminal voltage of the affected generator) is controlled such that the affected generator and the whole system maintain their pre-fault operating condition. The high accuracy and fast response time aspects of the proposed approach are verified through case studies performed on the IEEE 30 bus test system.     

Fault-tolerant operation of single-phase SR generators

This paper studies fault-tolerant operation of multipole single-phase switched reluctance generators (SRGs), in particular, an 8/8-pole switched reluctance machine. The multipole single-phase SRG system is advantageous for reduced cost and higher efficiency compared to polyphase equivalents. However, using the classical phase-leg topology, a phase fault may prevent generating operation completely, since redundancy in the number of phases does not exist like polyphase systems. A new power converter topology which connects two coil banks in parallel is proposed for higher fault tolerance with minimum additional cost. Faulty coils can be disconnected with the proposed converter and the SRG can continue generating operation after coil faults with reduced output power. Output power per coil current under faults is studied. Open- and short-circuit coils are studied through linear analysis, finite-element analysis and static torque measurement. Generated currents under faults with the proposed converter are measured. The capability of the system to disconnect faulty coils dynamically is also shown     

提高集中电源外送系统输电能力的发电机励磁系统协调优化

能源基地电源通过交流线路远距离送至负荷中心,电力系统发生N－1故障后系统阻尼不足,造成输电能力降低。为提高动态稳定水平,改善机组开机出力受限的现状,对发电机励磁控制系统开展协调优化策略的研究。首先对发电机进行了励磁系统AVR主环、附加调差及PSS参数优化,优化后发电机及励磁系统滞后时间减小,无补偿相频特性滞后角度减小了约10°。然后对PSS参数进行相位补偿研究,使有补偿特性更接近-90°,具有更优的相位补偿特性,同时PSS提供的增益显著提高。结果表明,发电机励磁系统、PSS对电网的动态特性有重要影响,在原始参数配置下,外送通道的送出能力不能满足送端发电机组满出力的要求。通过试验验证了机组在优化参数配置下负载试验结果满足机组和电网安全稳定运行需求,优化参数具有可行性,N－1故障后的送出能力得到提高。此优化策略的研究和实施,可以安全、高效、经济地提高集中电源的外送能力。     

基于深度置信网络的同步发电机励磁绕组匝间短路故障预警

针对励磁绕组轻度匝间短路故障难以及时诊断的问题,提出一种基于深度置信网络(DBN)的同步发电机励磁绕组匝间短路早期故障在线预警方法.构建由2个DBN子网络组成的模型,分别以励磁电流、定子径向振动作加速度作为对应子网络的输出量;利用随机森林(RF)算法对特征的重要性进行排序,以此确定网络输出量的关联物理量,并将其作为对应子网络的输入量.通过改进粒子群优化(IPSO)算法选择网络参数,利用机组正常情况下的运行数据训练2个子网络.结合层次分析法(AHP)和反熵值法分配2个子网络的训练结果的权重,确定最终的故障预警阈值.将发电机故障情况下的数据输入训练好的网络,若总偏移距离大于故障预警阈值则判定为故障.以MJF-30-6型同步发电机为实验对象,证明所提方法可以实现同步发电机励磁绕组匝间短路早期故障预警.