1、發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢功角測量方法發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢功角測量方法技術(shù)介紹技術(shù)介紹報(bào)告人報(bào)告人:丁孝華丁孝華報(bào)告內(nèi)容 1 技術(shù)發(fā)展背景技術(shù)發(fā)展背景2直接發(fā)電機(jī)功角測量原理介紹直接發(fā)電機(jī)功角測量原理介紹3 發(fā)電機(jī)輸入輸出信號介紹發(fā)電機(jī)輸入輸出信號介紹4 內(nèi)電勢的計(jì)算方法介紹內(nèi)電勢的計(jì)算方法介紹5直接發(fā)電機(jī)功角測量技術(shù)特點(diǎn)直接發(fā)電機(jī)功角測量技術(shù)特點(diǎn)6 幾種測量方法的比較幾種測量方法的比較7工程實(shí)施及驗(yàn)證情況工程實(shí)施及驗(yàn)證情況8 技術(shù)總結(jié)與未來展望技術(shù)總結(jié)與未來展望 第一節(jié)第一節(jié) 技術(shù)發(fā)展背景技術(shù)發(fā)展背景1 1 功角實(shí)時(shí)同步測量的重要意義功角實(shí)時(shí)同步測量的重要意義技術(shù)背景技術(shù)背景 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)功角是表征電力系統(tǒng)安全穩(wěn)

2、定運(yùn)行的主要狀態(tài)變量之一。功角是表征電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的主要狀態(tài)變量之一。 直接測量發(fā)電機(jī)直接測量發(fā)電機(jī)功角可檢驗(yàn)功角可檢驗(yàn)EMSEMS系統(tǒng)在線狀態(tài)估計(jì)和靜態(tài)安全分析的計(jì)系統(tǒng)在線狀態(tài)估計(jì)和靜態(tài)安全分析的計(jì)算結(jié)果算結(jié)果 準(zhǔn)確測量發(fā)電機(jī)功角還是通過推算發(fā)電機(jī)功角，反映了準(zhǔn)確測量發(fā)電機(jī)功角還是通過推算發(fā)電機(jī)功角，反映了PMUPMU檢測技術(shù)檢測技術(shù)和和 WAMSWAMS的應(yīng)用水平的應(yīng)用水平 發(fā)電機(jī)功角是發(fā)電機(jī)功角是WAMSWAMS系統(tǒng)電網(wǎng)三大動(dòng)態(tài)穩(wěn)定分析的重要數(shù)據(jù)源系統(tǒng)電網(wǎng)三大動(dòng)態(tài)穩(wěn)定分析的重要數(shù)據(jù)源1 1、記錄電網(wǎng)擾動(dòng)的狀態(tài)軌跡、記錄電網(wǎng)擾動(dòng)的狀態(tài)軌跡2 2、改善、改善EMSEMS狀態(tài)估計(jì)的精度狀

3、態(tài)估計(jì)的精度3 3、用于校驗(yàn)發(fā)電機(jī)特性參數(shù)、用于校驗(yàn)發(fā)電機(jī)特性參數(shù) 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)功角是電網(wǎng)擾動(dòng)和失穩(wěn)軌跡的重要記錄數(shù)據(jù)功角是電網(wǎng)擾動(dòng)和失穩(wěn)軌跡的重要記錄數(shù)據(jù)技術(shù)背景技術(shù)背景2 2 國內(nèi)外廣域同步相量測量系統(tǒng)研究現(xiàn)狀國內(nèi)外廣域同步相量測量系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 9090年代以來，年代以來，GPSGPS時(shí)間同步技術(shù)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、光纖數(shù)字傳輸時(shí)間同步技術(shù)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、光纖數(shù)字傳輸技術(shù)、高速交流采樣技術(shù)、高速交流采樣/ /快速富氏變換、數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)廣快速富氏變換、數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)廣域同步相量測量技術(shù)快速發(fā)展。域同步相量測量技術(shù)快速發(fā)展。最早應(yīng)用于美國和歐洲等電力系統(tǒng)。最早

4、應(yīng)用于美國和歐洲等電力系統(tǒng)。 美國西部聯(lián)合電力美國西部聯(lián)合電力WSCCWSCC通過通過WAMSWAMS開發(fā)了基于高速監(jiān)測和快速控制的系開發(fā)了基于高速監(jiān)測和快速控制的系 統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行方式以避免系統(tǒng)大范圍的停運(yùn)。統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行方式以避免系統(tǒng)大范圍的停運(yùn)。日本應(yīng)用同步相量測量技術(shù)開發(fā)了在線全局動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，用于研究日本應(yīng)用同步相量測量技術(shù)開發(fā)了在線全局動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，用于研究 廣域低頻振蕩。廣域低頻振蕩。 西班牙西班牙 CSECSE電力公司在電力公司在SCADA/EMSSCADA/EMS在線系統(tǒng)中，利用相量測量來改善在線系統(tǒng)中，利用相量測量來改善 狀態(tài)估計(jì)的迭代過程狀態(tài)估計(jì)的迭代過程 加拿大加拿大Hydro

5、-Quebec Hydro-Quebec 的利用相角測量改善發(fā)電機(jī)的的利用相角測量改善發(fā)電機(jī)的PSSPSS控制輸入，控制輸入， 以改善互聯(lián)網(wǎng)電網(wǎng)的振蕩衰減。以改善互聯(lián)網(wǎng)電網(wǎng)的振蕩衰減。 華東電網(wǎng)華東電網(wǎng)從從19991999年起，同步相量測量系統(tǒng)在華東電網(wǎng)中進(jìn)行應(yīng)用。取年起，同步相量測量系統(tǒng)在華東電網(wǎng)中進(jìn)行應(yīng)用。取得了一定的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)。得了一定的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)。 東北電網(wǎng)、江蘇電網(wǎng)、三峽電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、臺灣電網(wǎng)已東北電網(wǎng)、江蘇電網(wǎng)、三峽電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、臺灣電網(wǎng)已實(shí)施了實(shí)施了WAMSWAMS計(jì)劃。計(jì)劃。20042004年，華東電網(wǎng)公司與南瑞集團(tuán)合作，研究廣域動(dòng)態(tài)監(jiān)測保護(hù)控制年，

6、華東電網(wǎng)公司與南瑞集團(tuán)合作，研究廣域動(dòng)態(tài)監(jiān)測保護(hù)控制系統(tǒng)（系統(tǒng)（WAMAPWAMAP）在華東電網(wǎng)的應(yīng)用，同時(shí)展開了對發(fā)電機(jī)功角及內(nèi)電勢同）在華東電網(wǎng)的應(yīng)用，同時(shí)展開了對發(fā)電機(jī)功角及內(nèi)電勢同步測量實(shí)用性的綜合研究。步測量實(shí)用性的綜合研究。技術(shù)背景技術(shù)背景國內(nèi)國內(nèi)PMU技術(shù)的試點(diǎn)應(yīng)用始于技術(shù)的試點(diǎn)應(yīng)用始于1998年，華東電網(wǎng)公司年，華東電網(wǎng)公司/電科院、清華大學(xué)電科院、清華大學(xué)/四方公司、河海大學(xué)等研究用四方公司、河海大學(xué)等研究用PMU實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)功角檢測技術(shù)都在實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)功角檢測技術(shù)都在2002年年。技術(shù)背景技術(shù)背景PMU發(fā)電機(jī)功角測量技術(shù)主要方法情況發(fā)電機(jī)功角測量技術(shù)主要方法情況1、轉(zhuǎn)速積分法、

7、轉(zhuǎn)速積分法2、 算法補(bǔ)償法算法補(bǔ)償法核心思路：采用等效電路模型及機(jī)組同步電抗參數(shù)計(jì)算積分常核心思路：采用等效電路模型及機(jī)組同步電抗參數(shù)計(jì)算積分常數(shù)作為積分初始角，利用轉(zhuǎn)速脈沖積分來計(jì)算轉(zhuǎn)子位置，然后數(shù)作為積分初始角，利用轉(zhuǎn)速脈沖積分來計(jì)算轉(zhuǎn)子位置，然后直接算出發(fā)電機(jī)功角。直接算出發(fā)電機(jī)功角。核心思路：在擾動(dòng)情況下，通過派克方程計(jì)算發(fā)電機(jī)功角，研核心思路：在擾動(dòng)情況下，通過派克方程計(jì)算發(fā)電機(jī)功角，研究補(bǔ)償算法修正發(fā)電機(jī)參數(shù)，從而彌補(bǔ)發(fā)電機(jī)功角計(jì)算誤差。究補(bǔ)償算法修正發(fā)電機(jī)參數(shù)，從而彌補(bǔ)發(fā)電機(jī)功角計(jì)算誤差。) t (ewswP)sT1)(D2H(sTM1i1reftTt)MU/()Tit (U)

8、t (U) t (UT)Tt () t (0) t (*)1 () t (*) t (01、用派克方程計(jì)算實(shí)時(shí)功角 2、根據(jù)搖擺方程計(jì)算角頻率偏差及平均電磁功率Pe。3、 計(jì)算遠(yuǎn)離次暫態(tài)程度的系數(shù)4、 得到修正后的功角 )ek, 1 (min) t () t (Uk21t國家國家型號型號功角測量功角測量初相角測量初相角測量測量方式測量方式美國美國SEL734Arbiter Systems 1133AMacrodyne 1690 臺灣臺灣ADX3000 四方四方CSS200 PAC2000SMU-1G電科院電科院南瑞南瑞河海河海PMU/GPS-I 手動(dòng) 自動(dòng)通過計(jì)算獲取 鍵相鍵相 鍵相+轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)

9、速積分技術(shù)背景技術(shù)背景國內(nèi)外國內(nèi)外PMU發(fā)電機(jī)功角測量技術(shù)情況發(fā)電機(jī)功角測量技術(shù)情況第二代第二代 分布式 網(wǎng)絡(luò)通信自適應(yīng)直接測量序號序號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)傳輸方式傳輸方式功角測量功角測量輔助測量輔助測量第一代第一代 集中式串口/高速M(fèi)ODEM /計(jì)算 勵(lì)磁電壓/電流/AGC/ 失穩(wěn)預(yù)警 無 有技術(shù)背景技術(shù)背景標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)1 1： 19951995年美國年美國IEEEIEEE制定了制定了“電力系統(tǒng)同步相角測量標(biāo)準(zhǔn)電力系統(tǒng)同步相角測量標(biāo)準(zhǔn)IEEE STD IEEE STD 1344-19951344-1995（R2001R2001）”，對，對GPSGPS使用，同步采樣誤差、數(shù)據(jù)傳輸格式等使用，同步采樣誤

10、差、數(shù)據(jù)傳輸格式等同步相角測量方面做了指導(dǎo)性規(guī)定，但未提及發(fā)電機(jī)功角測量。同步相角測量方面做了指導(dǎo)性規(guī)定，但未提及發(fā)電機(jī)功角測量。3 3 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)情況技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)情況 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)2 2： 20052005年國家電力調(diào)度中心制定了年國家電力調(diào)度中心制定了“電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范技術(shù)規(guī)范”，提出機(jī)組內(nèi)電勢功角的測量要求。，提出機(jī)組內(nèi)電勢功角的測量要求。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：無設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：無 檢測標(biāo)準(zhǔn)：無檢測標(biāo)準(zhǔn)：無4 4 發(fā)電機(jī)功角測量方法發(fā)電機(jī)功角測量方法 NO.1 NO.1 間接計(jì)算法間接計(jì)算法 間接計(jì)算法，基于穩(wěn)態(tài)相量圖的解析法。間接計(jì)算法，基于穩(wěn)態(tài)相量圖的解析法。 用發(fā)電機(jī)交

11、用發(fā)電機(jī)交/ /直軸同步電抗參數(shù)及機(jī)端電壓、電流計(jì)算獲取發(fā)電機(jī)功角直軸同步電抗參數(shù)及機(jī)端電壓、電流計(jì)算獲取發(fā)電機(jī)功角的測量方法的測量方法。主要主要實(shí)現(xiàn)廠家：南瑞、四方、電科院、河海大實(shí)現(xiàn)廠家：南瑞、四方、電科院、河海大學(xué)等均能夠在學(xué)等均能夠在PMU或或WAMS主站實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)功主站實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)功角純電氣計(jì)算角純電氣計(jì)算。 NO.2 NO.2 轉(zhuǎn)速積分法轉(zhuǎn)速積分法 通過計(jì)算法獲取穩(wěn)態(tài)功角值，采集轉(zhuǎn)子脈沖，對轉(zhuǎn)速求積分修正功角。通過計(jì)算法獲取穩(wěn)態(tài)功角值，采集轉(zhuǎn)子脈沖，對轉(zhuǎn)速求積分修正功角。 主要主要實(shí)現(xiàn)廠家：河海大學(xué)，在河南電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)廠家：河海大學(xué)，在河南電網(wǎng)WAMS系統(tǒng)中使用系統(tǒng)中使用。技術(shù)背景技術(shù)背

12、景)Sin*I*XqUCos*I*Xq(arctg簡化計(jì)算公式：簡化計(jì)算公式：技術(shù)背景技術(shù)背景 NO.3 NO.3 轉(zhuǎn)子位置測量法（脈沖直接法）轉(zhuǎn)子位置測量法（脈沖直接法） 通過在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上設(shè)置機(jī)械測點(diǎn)或測速齒輪，在轉(zhuǎn)子周圍安裝光通過在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上設(shè)置機(jī)械測點(diǎn)或測速齒輪，在轉(zhuǎn)子周圍安裝光電或電磁裝置，通過一定變換來實(shí)現(xiàn)功角測量。電或電磁裝置，通過一定變換來實(shí)現(xiàn)功角測量。該方法精度高，在發(fā)電機(jī)擾動(dòng)情況下，仍有較高精度。由該方法精度高，在發(fā)電機(jī)擾動(dòng)情況下，仍有較高精度。由華東電網(wǎng)公司專項(xiàng)科技項(xiàng)目與電科院和南瑞公司聯(lián)合研究華東電網(wǎng)公司專項(xiàng)科技項(xiàng)目與電科院和南瑞公司聯(lián)合研究兩種實(shí)現(xiàn)方式：獨(dú)立功角

13、測量模塊、兩種實(shí)現(xiàn)方式：獨(dú)立功角測量模塊、PMU內(nèi)置軟件。內(nèi)置軟件。5 5 華東華東WAMAPWAMAP系統(tǒng)實(shí)施的有利條件系統(tǒng)實(shí)施的有利條件技術(shù)背景技術(shù)背景 發(fā)電機(jī)組具備發(fā)電機(jī)組具備用于檢測機(jī)組轉(zhuǎn)軸動(dòng)態(tài)平衡的轉(zhuǎn)軸鍵相脈沖信號。用于檢測機(jī)組轉(zhuǎn)軸動(dòng)態(tài)平衡的轉(zhuǎn)軸鍵相脈沖信號。 具備具備WAMSWAMS系統(tǒng)多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。系統(tǒng)多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。 發(fā)電機(jī)組上均具備轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)組上均具備轉(zhuǎn)速( (脈沖脈沖) )信號輸出。信號輸出。 具備了高速的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，可將各電廠、變電站具備了高速的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，可將各電廠、變電站PMUPMU裝置連接起來。裝置連接起來。第二節(jié)第二節(jié)直接發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢功角測量直接發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢

14、功角測量 技術(shù)原理介紹技術(shù)原理介紹1 主要的名詞定義主要的名詞定義: 1 1）發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢）發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢 當(dāng)同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以同步速率旋轉(zhuǎn)時(shí)，主磁場就在氣隙中形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，它“切割”定子繞組后，就將在定子繞組內(nèi)感應(yīng)出頻率為f的一組對稱三相電動(dòng)勢，稱為發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢。 2 2）發(fā)電機(jī)功角）發(fā)電機(jī)功角 發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢和機(jī)端電壓正序相量之間的夾角稱為發(fā)電機(jī)功角。 3 3）發(fā)電機(jī)初相角）發(fā)電機(jī)初相角 在采用鍵相脈沖鍵相脈沖直接測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，來等效發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢的相角，但由于轉(zhuǎn)子機(jī)械安裝位置（機(jī)械角）與內(nèi)電勢相角有較大的角差。在發(fā)電機(jī)空載情況下，發(fā)電機(jī)空載內(nèi)電勢與機(jī)端電壓同相位，我們定義發(fā)電機(jī)空載內(nèi)電

15、勢與機(jī)械角之間的夾角稱為發(fā)電機(jī)初相角。原理介紹原理介紹2 設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)思路原理介紹原理介紹（發(fā)電機(jī)功角測量示意圖）（發(fā)電機(jī)功角測量示意圖）PMUPMUPMU可通過安裝可通過安裝GPS控制的控制的PMU進(jìn)行同步采集，進(jìn)行同步采集，功角測量的關(guān)功角測量的關(guān)鍵在于同步測量測量鍵在于同步測量測量Eq與與Ug的角度。的角度。直接測量直接測量Eq的相位較困難，但轉(zhuǎn)子位置與的相位較困難，但轉(zhuǎn)子位置與Eq存在著固定的相位關(guān)系，存在著固定的相位關(guān)系，故可以采用轉(zhuǎn)子位置代替故可以采用轉(zhuǎn)子位置代替Eq。自適應(yīng)直接測量發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢功角技術(shù)基自適應(yīng)直接測量發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢功角技術(shù)基本原理即為采集轉(zhuǎn)子位置來獲取本原理即為采集

16、轉(zhuǎn)子位置來獲取Eq原理介紹原理介紹（鍵相信號）（鍵相信號）鍵相信號鍵相信號-以前主要用于對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到固以前主要用于對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到固定位置時(shí)，發(fā)出一定幅度的脈沖。目前機(jī)組該脈沖為每轉(zhuǎn)定位置時(shí)，發(fā)出一定幅度的脈沖。目前機(jī)組該脈沖為每轉(zhuǎn)1 1個(gè)脈沖。通過測量該個(gè)脈沖。通過測量該信號，結(jié)合發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以得到轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置。信號，結(jié)合發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以得到轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置。原理介紹原理介紹（鍵相信號簡化示意圖）（鍵相信號簡化示意圖） 該技術(shù)利用高性能處理器對發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓、機(jī)端電流、轉(zhuǎn)該技術(shù)利用高性能處理器對發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓、機(jī)端電流、轉(zhuǎn)

17、子鍵相脈沖、轉(zhuǎn)速脈沖以子鍵相脈沖、轉(zhuǎn)速脈沖以10KHz10KHz進(jìn)行高速采樣，根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)對進(jìn)行高速采樣，根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)對發(fā)電機(jī)空載、負(fù)載運(yùn)行比對分析得出發(fā)電機(jī)初相角和實(shí)時(shí)功角。發(fā)電機(jī)空載、負(fù)載運(yùn)行比對分析得出發(fā)電機(jī)初相角和實(shí)時(shí)功角。3 技術(shù)原理技術(shù)原理原理介紹原理介紹原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理）1）基于直接鍵相脈沖測量方法）基于直接鍵相脈沖測量方法u1p2GPS秒脈沖秒脈沖機(jī)端電壓機(jī)端電壓U鍵相脈沖鍵相脈沖TTt1t2T1*2u1tf以以GPS秒脈沖上升沿時(shí)刻定秒脈沖上升沿時(shí)刻定義為義為0時(shí)刻。時(shí)刻?？焖俨杉l(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的快速采集發(fā)電機(jī)

18、機(jī)端電壓的U的過零時(shí)刻的過零時(shí)刻t1,則可得到其絕則可得到其絕對相角：對相角：采集鍵相脈沖發(fā)生時(shí)刻采集鍵相脈沖發(fā)生時(shí)刻t2,則可得到轉(zhuǎn)子絕對機(jī)械角：則可得到轉(zhuǎn)子絕對機(jī)械角：2*2ptf12機(jī)端電機(jī)端電壓壓U鍵相鍵相脈沖脈沖TTt1t2GPS秒秒脈沖脈沖T原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理）t2對應(yīng)的機(jī)組轉(zhuǎn)軸位置與機(jī)組內(nèi)電勢對應(yīng)的機(jī)組轉(zhuǎn)軸位置與機(jī)組內(nèi)電勢之間有一個(gè)固定的機(jī)之間有一個(gè)固定的機(jī)械角度械角度，數(shù)值的大小不受發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的改變而改變，數(shù)值的大小不受發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的改變而改變，除非轉(zhuǎn)軸位置傳感器的機(jī)械位置發(fā)生變化。除非轉(zhuǎn)軸位置傳感器的機(jī)械位置發(fā)生變

19、化。 = + p在發(fā)電機(jī)理想空載狀態(tài)下，由于負(fù)載電流為在發(fā)電機(jī)理想空載狀態(tài)下，由于負(fù)載電流為0 0，機(jī)端電壓與，機(jī)端電壓與 內(nèi)電勢相同，此時(shí)刻有：內(nèi)電勢相同，此時(shí)刻有：1u=故可采用空載時(shí)刻的機(jī)端電壓來代替內(nèi)電勢，從而通過故可采用空載時(shí)刻的機(jī)端電壓來代替內(nèi)電勢，從而通過此時(shí)的機(jī)械角度與機(jī)端電壓角度差獲取機(jī)械初相角。此時(shí)的機(jī)械角度與機(jī)端電壓角度差獲取機(jī)械初相角。原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理） 發(fā)電機(jī)功角 ) 21(*211ttfpuu發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢絕對相角 1u通過上面的通過上面的GPSGPS控制采樣計(jì)算，我們即可得到如下的關(guān)鍵測量量：控制采樣計(jì)算，我

20、們即可得到如下的關(guān)鍵測量量：原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理）2 2）實(shí)際問題?。?shí)際問題！NO.1 如何解決機(jī)械安裝角的誤差問題？如何解決機(jī)械安裝角的誤差問題？ 機(jī)械加工誤差機(jī)械加工誤差 檢修安裝誤差檢修安裝誤差原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理）原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理）NO.2 如何快速檢測初始相角的問題？如何快速檢測初始相角的問題？ 實(shí)際現(xiàn)場發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間不定實(shí)際現(xiàn)場發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間不定 真正空載時(shí)間短真正空載時(shí)間短實(shí)際問題！實(shí)際問題！一次捕捉不到，

21、需要間隔很長時(shí)間才有發(fā)電一次捕捉不到，需要間隔很長時(shí)間才有發(fā)電機(jī)空載的機(jī)會。機(jī)空載的機(jī)會。 實(shí)際問題！實(shí)際問題！NO.3 如何保證信號的正確接入？如何保證信號的正確接入？ 信號接入的傳輸延時(shí)如何補(bǔ)償？信號接入的傳輸延時(shí)如何補(bǔ)償？ 機(jī)械振動(dòng)誤差如何濾除？機(jī)械振動(dòng)誤差如何濾除？ 轉(zhuǎn)子軸具有一定的擺度或扭振轉(zhuǎn)子軸具有一定的擺度或扭振 鍵相脈沖傳感器支架隨機(jī)組振動(dòng)鍵相脈沖傳感器支架隨機(jī)組振動(dòng) 會導(dǎo)致測量較大的誤差會導(dǎo)致測量較大的誤差原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理）3 3）關(guān)鍵技術(shù)）關(guān)鍵技術(shù)1 1 空載下的初相角檢測空載下的初相角檢測在發(fā)電機(jī)空載狀態(tài)下測得頻率

22、在發(fā)電機(jī)空載狀態(tài)下測得頻率f0、時(shí)間、時(shí)間t10、t20、機(jī)端正序電壓相角：、機(jī)端正序電壓相角： 10*0*2u10tf機(jī)組轉(zhuǎn)軸位置脈沖的絕對相角：機(jī)組轉(zhuǎn)軸位置脈沖的絕對相角： 20*0*2p0tf發(fā)電機(jī)空載時(shí)的內(nèi)電勢初相角：發(fā)電機(jī)空載時(shí)的內(nèi)電勢初相角： )2010(*0*2p010ttfu 機(jī)械誤差角自動(dòng)檢測機(jī)械誤差角自動(dòng)檢測原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理）4 4）關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)2 2 發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)判斷發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)判斷原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理）發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)通過接入的機(jī)端電壓、電流、脈

23、沖等運(yùn)行信息進(jìn)行判斷發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)通過接入的機(jī)端電壓、電流、脈沖等運(yùn)行信息進(jìn)行判斷發(fā)電機(jī)檢修狀態(tài)判斷發(fā)電機(jī)檢修狀態(tài)判斷 發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓歸零發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓歸零 發(fā)電機(jī)負(fù)載歸零發(fā)電機(jī)負(fù)載歸零 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于設(shè)定值發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于設(shè)定值發(fā)電機(jī)空載狀態(tài)判斷發(fā)電機(jī)空載狀態(tài)判斷 發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓大于整定值發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓大于整定值 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速到額定轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速到額定轉(zhuǎn)速 發(fā)電機(jī)負(fù)載電流小于設(shè)定值發(fā)電機(jī)負(fù)載電流小于設(shè)定值在發(fā)電機(jī)從檢修狀態(tài)轉(zhuǎn)入空在發(fā)電機(jī)從檢修狀態(tài)轉(zhuǎn)入空載狀態(tài)后自動(dòng)判斷初相角。載狀態(tài)后自動(dòng)判斷初相角。目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)可在毫秒級的時(shí)間目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)可在毫秒級的時(shí)間內(nèi)判斷出運(yùn)行狀態(tài)內(nèi)判斷出運(yùn)行狀態(tài)5

24、 5）關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)3 3 轉(zhuǎn)速脈沖的備份接入轉(zhuǎn)速脈沖的備份接入判斷發(fā)電機(jī)是否處于穩(wěn)態(tài)狀態(tài)判斷發(fā)電機(jī)是否處于穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，在穩(wěn)態(tài)下按照鍵相信號得到，在穩(wěn)態(tài)下按照鍵相信號得到功角鎖定轉(zhuǎn)速脈沖中的某一脈功角鎖定轉(zhuǎn)速脈沖中的某一脈沖。沖。將此脈沖作為發(fā)電機(jī)備用信號，將此脈沖作為發(fā)電機(jī)備用信號，在鍵相脈沖丟失或明顯不正常時(shí)在鍵相脈沖丟失或明顯不正常時(shí)，利用此信號代替轉(zhuǎn)子位置信號，利用此信號代替轉(zhuǎn)子位置信號可大大提高直接測量法可大大提高直接測量法的可靠性的可靠性原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理）6 6）關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)4 4 多重化的濾波措施多重化的濾波措施1）硬

25、件手段上，脈沖正確性的檢測）硬件手段上，脈沖正確性的檢測2）空載情況下，多次數(shù)據(jù)的平滑綜合處理）空載情況下，多次數(shù)據(jù)的平滑綜合處理原理介紹原理介紹（采用直接鍵相信號測量的原理）（采用直接鍵相信號測量的原理）3）測量數(shù)據(jù)的軟件平滑濾波）測量數(shù)據(jù)的軟件平滑濾波原理介紹原理介紹（自適應(yīng)直接測量發(fā)電機(jī)功角接入示意圖）（自適應(yīng)直接測量發(fā)電機(jī)功角接入示意圖）第三節(jié)第三節(jié)發(fā)電機(jī)輸入輸出信號介紹發(fā)電機(jī)輸入輸出信號介紹信號類型信號來源額定值PMU接入情況目前接入條件機(jī)端電壓Ua發(fā)電機(jī)機(jī)端100VAC一定要接入機(jī)端電壓Ub發(fā)電機(jī)機(jī)端100VAC一定要接入機(jī)端電壓Uc發(fā)電機(jī)機(jī)端100VAC一定要接入機(jī)端電流Ia發(fā)電

26、機(jī)機(jī)端1A5A一定要接入機(jī)端電流Ib發(fā)電機(jī)機(jī)端1A5A一定要接入機(jī)端電流Ic發(fā)電機(jī)機(jī)端1A5A一定要接入鍵相信號發(fā)電機(jī)5-24VDC需要接入轉(zhuǎn)速信號發(fā)電機(jī)5-24VDC可接入勵(lì)磁電壓Uf勵(lì)磁系統(tǒng)4-20mA可接入勵(lì)磁電流If勵(lì)磁系統(tǒng)4-20mA可接入AGC控制輸出信號RTU4-20mA可接入根據(jù)需要AVC控制輸出信號RTU4-20mA可接入根據(jù)需要PSS的PID控制輸出信號勵(lì)磁控制器4-20mA可接入根據(jù)需要調(diào)頻PID的控制輸出信號機(jī)械/自動(dòng)調(diào)頻控制器4-20mA可接入根據(jù)需要發(fā)電機(jī)接入量發(fā)電機(jī)接入量信號類型信號來源額定值PMU接入情況目前接入條件氣門開度信號發(fā)電機(jī)4-20mA可接入根據(jù)需要接

27、入一次調(diào)頻控制前指令發(fā)電機(jī)4-20mA可接入根據(jù)需要接入一次調(diào)頻控制后指令發(fā)電機(jī)4-20mA可接入根據(jù)需要接入發(fā)電機(jī)開關(guān)量發(fā)電機(jī)24V可接入根據(jù)需要接入發(fā)電機(jī)接入量發(fā)電機(jī)接入量發(fā)電機(jī)輸出量發(fā)電機(jī)輸出量a.機(jī)端A相電壓同步相量Ua/ua；b.機(jī)端B相電壓同步相量Ub/ub；c.機(jī)端C相電壓同步相量Uc/uc；d.機(jī)端正序電壓同步相量U1/u1；e.機(jī)端A相電流同步相量Ia/ia；f.機(jī)端B相電流同步相量Ib/ib；g.機(jī)端C相電流同步相量Ic/ic；h.機(jī)端正序電流同步相量I1/i1；i.內(nèi)電勢同步相量/()；j.發(fā)電機(jī)功角；k.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速n；l.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓、電流信號；m.發(fā)電機(jī)有功功率、無

28、功功率；n. 頻率、頻率變化率；第四節(jié)第四節(jié)內(nèi)電勢的計(jì)算方法介紹內(nèi)電勢的計(jì)算方法介紹1、內(nèi)電勢的測量只能通過計(jì)算的方法獲得、內(nèi)電勢的測量只能通過計(jì)算的方法獲得計(jì)算法所獲得的功角值的準(zhǔn)確性和精度，取決于數(shù)學(xué)模型和計(jì)算式中的參數(shù)數(shù)值。由于在穩(wěn)態(tài)狀況下，功角計(jì)算的數(shù)學(xué)模型是準(zhǔn)確的，數(shù)學(xué)模型中的定子電流和機(jī)端電壓測量值的精度也是較高的，而在計(jì)算中起重要影響的同步電抗Xd的值是隨著發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的不同在很大的范圍內(nèi)變化（約在40%范圍內(nèi)變化）。發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢計(jì)算發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢計(jì)算隱極同步發(fā)電機(jī) daXI jRIUE0qqddaXI jXI jRIUE0凸極同步發(fā)電機(jī) )cossin(0aqIRUIXUarc

29、tg)cossin(0adIRUIXUarctgaddXXXadqXXX發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢計(jì)算發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢計(jì)算磁路飽和下的發(fā)電機(jī)參數(shù)修正磁路飽和下的發(fā)電機(jī)參數(shù)修正E22)sincos()sincos(addaIRIXIXIRUE22)sincos8 . 0*()sin8 . 0*cos(addaIRXIXIIRUE對隱極機(jī)有：=對于凸極機(jī)有：=其中為氣隙合成磁場中的基波分量在電樞繞組中感生的內(nèi)電動(dòng)勢，Xp稱為保梯電抗。)(pajXRIUE磁路飽和時(shí)的電動(dòng)勢平衡方程式為：磁路飽和下的發(fā)電機(jī)參數(shù)修正磁路飽和下的發(fā)電機(jī)參數(shù)修正adaadsXKIEBCACX*K為磁路飽和時(shí)同步電機(jī)電樞反應(yīng)電抗折算系數(shù)。 第

30、五節(jié)第五節(jié)技技 術(shù)術(shù) 特特 點(diǎn)點(diǎn)1.相量測量與發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的無關(guān)性相量測量與發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的無關(guān)性 技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn) 測量精度與發(fā)電機(jī)運(yùn)行負(fù)載無關(guān)測量精度與發(fā)電機(jī)運(yùn)行負(fù)載無關(guān) 與測量時(shí)間起點(diǎn)無關(guān)與測量時(shí)間起點(diǎn)無關(guān) 測量精度與發(fā)電機(jī)原始電氣參數(shù)無關(guān)測量精度與發(fā)電機(jī)原始電氣參數(shù)無關(guān) 測量精度與轉(zhuǎn)子初始位置及鍵相槽等安裝測量精度與轉(zhuǎn)子初始位置及鍵相槽等安裝誤差無關(guān)誤差無關(guān) 不受電網(wǎng)或機(jī)組擾動(dòng)暫態(tài)過程的影響不受電網(wǎng)或機(jī)組擾動(dòng)暫態(tài)過程的影響 2. 可自動(dòng)校驗(yàn)發(fā)電機(jī)的初相角可自動(dòng)校驗(yàn)發(fā)電機(jī)的初相角 技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn) 自動(dòng)判別發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)狀態(tài)：自動(dòng)判別發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)狀態(tài)：U、f、I 自動(dòng)判別檢修狀態(tài)自動(dòng)判別

31、檢修狀態(tài) 快速檢測發(fā)電機(jī)初相角快速檢測發(fā)電機(jī)初相角 3. 該方法具備很高的實(shí)用性該方法具備很高的實(shí)用性 充分利用現(xiàn)有的發(fā)電廠條件,無須額外安裝傳感器 。無需對機(jī)組進(jìn)行改造，信號接入簡單。技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn)4. 具備很高的測量精度具備很高的測量精度測量的角度精度誤差測量的角度精度誤差0.2度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他方法。度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他方法。比標(biāo)準(zhǔn)要求的比標(biāo)準(zhǔn)要求的1度以內(nèi)的誤差要求高出度以內(nèi)的誤差要求高出5倍。倍。5. 具備較高的可靠性具備較高的可靠性 技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn) 雙脈沖的備份輸入測量 自適應(yīng)判斷，可靠地捕獲發(fā)電機(jī)初始相角 抗脈沖抖動(dòng)數(shù)字濾波 第六節(jié)第六節(jié)幾種測量方法的比較幾種測量方法的比較方法比較

32、方法比較采集信號采集信號計(jì)算參數(shù)計(jì)算參數(shù)誤差因素誤差因素?cái)_動(dòng)下精度擾動(dòng)下精度 純電氣計(jì)算法純電氣計(jì)算法機(jī)端U/I機(jī)端U/I，轉(zhuǎn)速機(jī)端U，轉(zhuǎn)速/鍵相 轉(zhuǎn)速積分法轉(zhuǎn)速積分法自適應(yīng)直接測量自適應(yīng)直接測量 同步阻抗 同步阻抗 參數(shù)誤差參數(shù)誤差及積分誤差與電機(jī)參數(shù)無關(guān)誤差較大誤差大誤差小方法比較方法比較1、幾種方法的簡單比較、幾種方法的簡單比較1)間接計(jì)算法間接計(jì)算法 實(shí)際現(xiàn)場發(fā)電機(jī)參數(shù)隨負(fù)載的變化而有所不同實(shí)際現(xiàn)場發(fā)電機(jī)參數(shù)隨負(fù)載的變化而有所不同,計(jì)算法的精度誤差計(jì)算法的精度誤差較大較大.同時(shí)發(fā)電機(jī)組附近故障時(shí)同時(shí)發(fā)電機(jī)組附近故障時(shí),依靠電氣量測量出的功角存在著很大的誤依靠電氣量測量出的功角存在著很大

33、的誤差，測量出的頻率與機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速差別也較大差，測量出的頻率與機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速差別也較大,不能準(zhǔn)確地記錄機(jī)組機(jī)電不能準(zhǔn)確地記錄機(jī)組機(jī)電暫態(tài)過程暫態(tài)過程. 方法比較方法比較 未經(jīng)發(fā)電機(jī)參數(shù)修正未經(jīng)發(fā)電機(jī)參數(shù)修正 穩(wěn)態(tài)下：角度誤差穩(wěn)態(tài)下：角度誤差2-3以上以上 暫態(tài)下：角度誤差大到難于估計(jì)暫態(tài)下：角度誤差大到難于估計(jì) 清華及四方通過發(fā)電機(jī)模型轉(zhuǎn)換，參數(shù)實(shí)時(shí)修正后的計(jì)算法清華及四方通過發(fā)電機(jī)模型轉(zhuǎn)換，參數(shù)實(shí)時(shí)修正后的計(jì)算法 穩(wěn)態(tài)下：角度誤差穩(wěn)態(tài)下：角度誤差1左右左右 暫態(tài)下：角度誤差暫態(tài)下：角度誤差6 以上以上 WAMS實(shí)際運(yùn)行運(yùn)行的結(jié)果實(shí)際運(yùn)行運(yùn)行的結(jié)果2)轉(zhuǎn)速積分法轉(zhuǎn)速積分法 由于測量誤差通過積分后會進(jìn)行累積。由于測量誤差通過積分后會進(jìn)行累積。 穩(wěn)態(tài)情況下通過計(jì)算法校對積分誤差。穩(wěn)態(tài)情況下通過計(jì)算法校對積分誤差。 暫態(tài)情況下，通過轉(zhuǎn)速積分后求取轉(zhuǎn)子位置。暫態(tài)情況下，通過轉(zhuǎn)速積分后求取轉(zhuǎn)子位置。方法比較方法比較 其測量誤差為：其測量誤差為： 穩(wěn)態(tài)下：理論角度誤差穩(wěn)態(tài)下：理論角度誤差2-3以上，還有延遲誤差以上，還有延遲誤差 暫態(tài)下：暫態(tài)下： 動(dòng)態(tài)情況下的精度無法估計(jì)動(dòng)態(tài)情況下的精度無法估計(jì)方法比較方法比較3)自適應(yīng)直接測量發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢功角技術(shù)自適應(yīng)直接測量發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢功角技術(shù) 其測量誤差為：其測量誤差為： 穩(wěn)態(tài)下