大中型发电机转子过励限制与过负荷保护控制策略及配合研究

近年来,伴随我国用电负荷不断增长,大中型电机在电网中所占比例越来越大。目前对于大中型电机转子过励限制和过负荷保护的研究一般局限于各自过流动作值的整定,而限制与保护定值的配合往往被忽略。同时对于电机运行过程中,转子绕组载流温升特性并未深入研究,给大中型电机的安全运行带来隐患。微机励磁系统一般配置顶值电流限制器,其控制策略及其与过励限制和过负荷保护的配合目前并无文献涉及。本文探讨了转子温升特性,在此基础上,提出励磁改进型转子过励限制、励磁顶值电流限制控制策略,并进行了仿真,对指导发电厂转子励磁与保护参数整定工作具有重要意义。     

发电机励磁辅助控制功能对特高压直流送端动态无功支撑能力的影响研究

发电机励磁调节器的精确建模是分析发电机无功支撑能力的基础。针对现有研究中缺乏考虑发电机励磁辅助控制功能对直流近区发电机动态无功支撑能力的影响这一不足之处,分析了发电机过励限制、低励限制、定子电流限制、最小励磁电流限制等励磁辅助控制功能对直流近区发电机无功特性、换流站母线电压的影响。实际特高压直流送端大电网仿真计算结果表明,发电机低励限制和最小励磁电流限制考虑与否会影响特高压直流送端暂态、稳态过电压水平,发电机过励限制、定子电流限制会影响特高压直流送端长期低电压的动态过程。发电机励磁辅助控制功能的考虑与否对于特高压直流送端近区电网的电压稳定、功角稳定分析结果有重要的影响。建议在特高压直流送端稳定分析中,发电机励磁模型采用包含各个辅助控制功能的详细励磁模型。     

电网短路故障时交流励磁风力发电机不脱网运行的励磁控制策略

提出一种电网短路故障时保持交流励磁风力发电机不脱网运行的新型励磁控制策略。分析了电网短路故障时交流励磁发电机的暂态物理过程和转子过电流的原因。改进控制方案从限制电网故障时定子工频过电流的角度出发,有效限制了由定子电流工频分量引起的转子电流交流分量,同时利用发电机定子电阻对定子磁链暂态直流分量进行灭磁,实现了故障时避免转子出现过电流的目的。建立了2 MW商用交流励磁风力发电系统仿真模型,在电网对称故障和非对称故障条件下,对"crowbar protection"方案和该文所提方案进行了仿真对比研究。仿真结果验证了该文所提改进方案的有效性,实现了电网故障期间发电机转子励磁变频器的安全运行,提高了交流励磁风力发电系统在电网故障时的不间断运行能力。     

励磁调节器低励限制提前动作原因分析及措施

江苏电网某机组在低负荷期间进相运行时,低励限制提前动作,限制了机组进相能力的发挥。为此,从机组运行无功与进相能力实际偏差入手,分析励磁调节器低励限制定值整定环节中低励限制定值与进相能力的偏差情况以及该励磁调节器低励限制动作特性,指出励磁调节器低励限制提前动作的主要原因是低励限制设定的定值与动作值存在偏差,同时定值整定环节的偏差也降低了部分机组进相能力。针对上述原因,提出了避免此类情况发生的整改措施。     

发变组保护与励磁调节器的配合整定

当前多数电厂的发变组保护在进行整定计算时,容易忽略与励磁调节器的配合,导致一旦励磁系统出现异常,发变组保护即动作于停机.为避免不必要的停机,从三方面分析发变组保护定值整定与励磁调节器的限制、保护之间的配合,包括发电机失磁保护与AVR低励限制的配合、发变组转子绕组过电流保护与AVR励磁过电流限制的配合,以及发变组过励磁保护与AVR过励限制的配合.     

330MW机组励磁强励功能与滑环安全的完善

对某厂330MW机组励磁调节器在按照强励限制曲线的转子电流和动作时间检验时,应报强励限制而没有报,不满足DL/T843《大型汽轮发电机励磁系统技术条件》和DL/T650《大型发电机自并励静止励磁系统技术条件》的有关规定问题,在励磁调节器屏柜下方加装3个压板,当任意一个可控硅整流柜故障时,退出相应的压板,即可实现强励功能;采用母排极性移位接引方法防止发电机滑环负极电离腐蚀,满足了规程要求,提高了励磁系统运行的安全可靠性。     

1000MW发电机保护定值与励磁调节器参数的匹配研究

为提高大型发电机组运行的可靠性和稳定性,在进行发变组保护整定计算时,必须考虑与励磁调节器限制定值的匹配,即发电机失磁保护定值与励磁调节器欠励限制参数之间的配合,以及发电机过励磁保护定值与励磁调节器V/Hz限制参数之间的配合,最后是发电机定子过电流保护与励磁调节器定子电流限制之间的配合,否则励磁系统一旦出现异常,可能会导致发变组保护动作于跳闸,造成发电厂非停事故。     

发电机失磁原因分析及处理方法

乌达热电厂1号发电机发生失磁跳闸故障,经检查分析,判定为励磁调节器过励限制器的参数Kpi、Ti与机组实际运行工况不符,之后在现场进行试验整定,确定Kpi=3,Ti=1.5时,模拟过励限制投入,调节器输出稳定。参数调整后,调节器性能得到完善和优化。     

电网故障导致自并励汽轮发电机组超速的原因分析

电网故障导致小型自并励汽轮发电机组超速的原因,是当电网故障、发电机组甩负荷时,机组的调节系统 不能得到动作信号,超速限制滑阀不起作用。当电网短路后,发电机电磁转矩剧降到接近0,机组产生加速度。为防止 汽轮发电机组超速,可将机组103%转速电信号开关量送至超速限制滑阀的电磁铁控制回路中,使机组达103%额定 转速时,超速限制滑阀动作;应适当提高自并励磁系统顶值电压,小型汽轮发电机应采用复励静止可控整流器励磁系统。     

600MW发电机组转子过负荷能力与相关保护的配合分析

依据旋转电机、励磁的相关标准中对发电机组转子过负荷能力和发电机继电保护整定标准的规定,对北仑电厂二期发电机过励限制、过励保护、励磁变压器电流保护和发电机定子过负荷保护的整定值进行了分析,并提出了相应的修改意见。     

Improvement of Power System Stability by Using New Switching Technique in Bridge-type Fault Current Limiter

The bridge-type fault current limiter has the capability of controlling the fault current by controlling the DC reactor current. This fault current limiter is mainly composed of a diode bridge rectifier and a DC reactor. To achieve this capability, a resistor parallel with a semiconductor switch has been used in series with a DC reactor. For this fault current limiter, a control scheme is proposed that uses the DC reactor current as a control variable to improve transient stability of the model power system without measuring any parameters of system. In this article, an analytical and simulation study was conducted on a one-machine infinite-bus system including a bridge-type fault current limiter and the proposed control scheme. Simulation results show that by controlling the turn-on and turn-off times of the switch, i.e., the switching technique, the proposed fault current limiter can not only limit the fault current but also absorb the accelerating energy of the generator, thereby improving power system transient stability. The rotor velocity, maximum output power of the generator, and critical fault clearing time are studied in this article to evaluate the effects of the proposed fault current limiter on power system transient stability.     

发电机励磁系统强励功能分析与核算

分析了发电机励磁系统强励功能和作用,发电机强励的动作过程及过励限制、顶值限制和相关保护的配合方式。对浙江电网发电机励磁系统强励核查过程中发现的主要问题进行了分析,提出发电机实际强励能力的核算方法和强励功能核查工作的重点,以确保发电机强励功能的实现。     

交流励磁风电机组对相邻同步机组暂态稳定性的影响

分析了交流励磁发电机的暂态功率频率特性,通过调节励磁电流的频率来调节发电机转子的转速和发电机的功率,讨论了交流励磁机组对相邻同步机组暂态稳定性的影响。通过仿真分析,交流励磁风电机组可以提高相邻同步机组的暂态稳定水平。     

自并励励磁系统灭磁容量计算与仿真分析

为保证发电机发生短路等故障时,灭磁系统能够安全、迅速地给发电机灭磁,并将发电机转子绕组中的磁场能量消耗在灭磁回路耗能元件中,文中通过求解同步发电机的五绕组微分方程并计及饱和,采用Matlab编写程序模拟空载误强励、负载误强励、负载三相金属性短路等工况下的灭磁过程,以某电厂参数进行仿真分析计算,并对照实际详细数学分析说明仿真计算结果精确可靠,可用于各种机组的灭磁容量设计,并为未来智能化励磁灭磁系统分析提供技术支撑。     

磁通耦合型限流器对电力系统暂态稳定性的影响

磁通耦合型限流器能快速动作抑制故障大电流,且在结构上易于实现,其可行性和经济性已被分析和验证。该型限流器对系统暂态稳定性的影响是个值得研究的课题。介绍了磁通耦合型限流器的结构和原理,从理论上分析了其运行阻抗对发电机功角曲线的影响,并仿真研究了含磁通耦合型限流器的单机无穷大系统的功角特性。结果表明,该型限流器可以减小系统在暂态时域内的发电机转子的加速面积,提高系统的暂态稳定性;并延长极限切除时间,为继电保护的正确动作提供更大的时间裕度。     

基于磁屏蔽型超导限流器的双馈感应风力发电机低电压穿越

风能并网导则要求并网风电机组需具备低电压穿越能力。针对双馈感应风力发电机在故障期间保持并网运行问题,提出一种磁屏蔽型超导限流器串于定子侧的解决方案。基于该限流器正常运行时阻抗极小、故障瞬间立即响应为一定阻抗,结合短路故障分析,建立限流器物理仿真模型,并对低电压穿越指标进行数学推理分析论证。该限流器可以减弱定子磁链暂态分量的冲击,改善转子过电流,削减电磁转矩振幅与振荡时间,整体提高双馈感应风力发电机故障穿越能力。最后通过Matlab/Simulink仿真验证该限流器的有效性。     

强励对交直流混合输电系统暂态稳定裕度的影响

励磁控制系统的强励功能能够在电力系统发生扰动后的短时间内,提供大量的无功功率,迅速恢复电压水平,提高系统的稳定性。电压调节器参数设置直接影响励磁机的强励效果和系统的暂态稳定性。针对2010年南方电网交直流混合输电系统,研究了励磁控制系统电压调节器的最大输出和调压器增益对电力系统暂态稳定裕度的影响。仿真结果表明,当电压调节器的输出电压为最大值时,系统电压暂态稳定裕度没有达到最大;当系统的功角暂态稳定裕度达到最大时,系统电压安全裕度也没有达到最大。     

基于定子电流微分前馈控制的双馈异步风力发电机低电压穿越复合控制策略

双馈异步风力发电机(doubly-fed induction generator, DFIG)对网侧电压扰动比较敏感,其低电压穿越(low voltageride-through,LVRT)措施仍是目前研究的重要问题之一。针对故障期间转子电流过冲而转子侧变流器(rotor sideconverter,RSC)容量有限,且现有软件控制策略无法直接快速抑制故障过电流的问题,提出一种基于定子电流微分前馈控制的风机低电压穿越复合控制方法。在理论分析定子电流微分与转子暂态感应电动势关联关系的基础上,利用前馈控制跟踪精度及响应速度的优势,给出了基于定子电流微分前馈控制的抑制风机转子暂态分量的方案。将通过可观测的定子电流微分项获取到的造成转子电流冲击的干扰量,经前馈控制器直接引入到转子侧变流器的控制电压参考值端,从而达到快速抑制转子过电流的目的。仿真结果表明,所提出的穿越控制方法无需繁琐的观测技术,复合控制策略最大程度发挥了容量有限的变流器抵消暂态感应电动势、抑制转子过电流的作用,有效扩展了机组的可穿越故障范围。研究结果可为双馈异步风力发电机低电压穿越控制提供参考。     

1 000 MW发电机保护定值与励磁调节器参数的匹配

为提高1 000 MW发电机组运行的可靠性和稳定性,防止励磁系统出现异常而导致发电机保护误动作,通过工程实例分析了发电机失励磁保护定值与励磁调节器欠励磁限制参数之间的匹配、发电机过励磁保护定值与励磁调节器电压/频率限制参数之间的匹配、发电机定子过电流保护与励磁调节器定子电流限制之间的匹配。