CN101915623B - 一种无刷励磁发电机转子温度测算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无刷励磁发电机转子温度测算方法，其特征在于，步骤为：首先求得实际转子电流If，再运用插值法求得发电机热态转子绕组电阻值Rf，根据发电机热态转子绕组电阻值Rf求得转子电压Uf，再计算得到发电机热态转子温度Tf，随后利用发电机边界条件对计算得到的值进行修正，最后显示。本发明提供的一种基于计算的无刷励磁发电机转子温度测算方法解决了无刷旋转励磁发电机转子电压和电流难于测量的难题，且无需安装额外的设备，包括通常测量电流用的线圈和测量转子电压用的滑环。这样能降低发电机运行故障率，提高了发电机正常运行的可靠性，并减轻了日常维护和维修的负担。

Description

一种无刷励磁发电机转子温度测算方法

技术领域

本发明涉及一种无刷励磁发电机转子温度测算方法。

背景技术

如今，汽轮发电机一般采用两类励磁方式——静态励磁和无刷励磁。但在无刷励磁方式的发电机中，转子电压和转子电流无法直接测量得到，从而使发电机转子温度测量显示变得困难。为实现发电机转子温度的显示，必须开发出一种测量方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种发电机转子温度的测量方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种无刷励磁发电机转子温度测算方法，其特征在于，步骤为：

步骤1、通过测量表计得到发电机定子三相电压Ua、Ub、Uc，发电机定子三相电流Ia、Ib、Ic及励磁机励磁电流Ief；

步骤2、计算得到定子线电压U、定子线电流I、发电机有功功率P、发电机无功功率Q及发电机功率因数COSΦ；

步骤3、设定子线电压U为额定电压，同时根据步骤2计算得到的定子线电流I及发电机功率因数COSΦ，再根据发电机V形曲线运用插值法求得中间转子电流Ifx；

步骤4、求得实际转子电流If，再根据步骤1得到的励磁机磁场电流Ief及发电机热态转子绕组电阻值Rf的关系曲线，即励磁机特性曲线，运用插值法求得发电机热态转子绕组电阻值Rf；

步骤5、根据公式Uf＝Rf×If得到转子电压Uf；

步骤6、根据公式Tf-T0＝(234.5+T0)(Rf-R0)/R0计算得到发电机热态转子温度Tf，其中，T0为发电机冷态转子温度，Rf为发电机热态转子绕组电阻值，R0为发电机冷态转子绕组电阻值；

步骤7、利用发电机边界条件——发电机氢气温度及同等级机组静态励磁方式的转子电压、电流实测值，对无刷励磁机组的转子电压Uf、实际转子电流If及发电机热态转子温度Tf计算值进行修正；

步骤8、将修正后的转子电压Uf、实际转子电流If及发电机热态转子温度Tf显示出来，或者经过变送器将转子电压Uf、实际转子电流If及发电机热态转子温度Tf从装置端子送出，以便使用。

本发明提供的一种基于计算的无刷励磁发电机转子温度测算方法解决了无刷旋转励磁发电机转子电压和电流难于测量的难题，且无需安装额外的设备，包括通常测量电流用的线圈和测量转子电压用的滑环。这样能降低发电机运行故障率，提高了发电机正常运行的可靠性，并减轻了日常维护和维修的负担。

附图说明

图1为发电机空载和零功率因数特性曲线；

图2为发电机短路特性曲线；

图3为5800kW励磁机特性曲线。

具体实施方式

以下结合实施例来具体说明本发明。

实施例

本发明提供了一种无刷励磁发电机转子温度测算方法，步骤为：

第一步：通过测量表计，得到发电机定子三相电压Ua、Ub、Uc，发电机定子三相电流Ia、Ib、Ic及励磁机励磁电流Ief。

第二步：计算得到定子线电压U、定子线电流I、发电机有功功率P、发电机无功功率Q及发电机功率因数COSΦ。

第三步：设定定子线电压U为额定电压、计算得到定子线电流I、发电机功率因数COSΦ的条件下根据1100MW发电机V形曲线运用插值法求得中间转子电流Ifx，Ifx＝f(cosφ，I)，插值法计算方法如下：

在确定的cosφ下，If＝fcosφ(I)，If是通过V形曲线计算得到的转子电流值，fcosφ(I)是指函数关系，表示通过cosφ来计算I的函数f。

当cosφx在cosφ1和cosφ2之间时求得If在两曲线上的值，cosφ1和cosφ2是V型曲线中预设存在的值，当计算得到的cosφx后，必可找到相应的cosφ1和cosφ2，使得cosφx落在cosφ1和cosφ2的区间内(cosφ1＜cosφx＜cosφ2)，由此可进行下述的插值法计算。

有：If1＝fcosφ1(I)；If2＝fcosφ2(I)

运用线性插值法求得：Ifx＝fcosφ1(I)+{[fcosφ2(I)-fcosφ1(IG)]/ΔT1}*ΔTx，其中，ΔT1＝cosφ2-cosφ1，ΔTx＝cosφx-cosφ1。

第四步：因为励磁机磁场电流Ief已知，而实际转子电流If的计算则需要分条件讨论，当机端短路时(即定义低于额定电压一定百分比的电压为短路电压)，此时要按照短路的情况来计算考虑，提高计算的准确性。图2为发电机短路特性曲线，转子电流与定子电流的关系可由此关系求得，记作If＝f(I)

在其他情况下，根据中间转子电流Ifx和定子线电压U，再根据空载曲线和零功率因数特性曲线(如图1所示)运用插值法求得实际转子电流If。注意这里是实际定子电压U，此处正是对第一步中额定电压的替换，运用图中所示的关系If＝f(U，Un，Ifx)，求得最终的转子电流：

求得实际转子电流If后，根据励磁机磁场电流Ief及转子电流If与发电机热态转子绕组电阻值Rf的关系曲线，即励磁机特性曲线(如图3所示)，运用插值法求得发电机热态转子绕组电阻值Rf，Rf＝f(If，Ief)，，插值法计算公式为：

计算公式中，(R1、If1)、(R2、If2)为预存的各不同负载特性对应的转子电阻值和转子电流值中的两组数据，当通过之前计算得到转子电流Ifx后，必可找到这样的If1和If2，使得Ifx的值属于If1及If2的区间内(If1＜Ifx＜If2)，由此可进行插值法计算。

第七步：根据公式Uf＝Rf×If可求得转子电压Uf。

第八步：发电机热态转子温度Tf为发电机热态转子绕组电阻值Rf、发电机冷态转子绕组电阻值R0(即25℃时转子绕组电阻值)和发电机冷态转子温度T0的函数，记为Tf＝f(Rf，R0，T0)，这其中Rf，R0，T0均为已经求得或已给出的值，所以可计算出发电机热态转子温度Tf。其中计算公式为Tf-T0＝(234.5+T0)(Rf-R0)/R0。

第九步：利用发电机边界条件——发电机氢气温度及同等级机组(如300MW及600MW)静态励磁方式的转子电压、电流实测值，对上述无刷励磁机组的转子电压、电流及温度计算值进行修正。

第十步：最终显示于控制面板上的液晶显示器上，实现面对对象的显示，或者可以经过4～20MA的变送器将转子电压，转子电流，转子温度从装置端子送出，以便使用。

本发明解决了无刷旋转励磁发电机转子电压和电流难于测量的难题；且无需安装额外的设备，包括通常测量电流用的线圈和测量转子电压用的滑环。这样降低发电机运行故障率，提高了发电机正常运行的可靠性，并减轻了日常维护和维修的负担。

Claims (1)

1.一种无刷励磁发电机转子温度测算方法，其特征在于，步骤为：

步骤1、通过测量表计得到发电机定子三相电压Ua、Ub、Uc，发电机定子三相电流Ia、Ib、Ic及励磁机励磁电流Ief；

步骤2、计算得到定子线电压U、定子线电流I、发电机有功功率P、发电机无功功率Q及发电机功率因数COSΦ；

步骤3、设定子线电压U为额定电压，同时根据步骤2计算得到的定子线电流I及发电机功率因数COSΦ，再根据发电机V形曲线运用插值法求得中间转子电流Ifx；

步骤4、求得实际转子电流If，再根据步骤1得到的励磁机磁场电流Ief及发电机热态转子绕组电阻值Rf的关系曲线，即励磁机特性曲线，运用插值法求得发电机热态转子绕组电阻值Rf，所述实际转子电流If的计算方法为：当机端短路时，根据发电机短路特性曲线求得实际转子电流If；在其他情况下，根据中间转子电流Ifx和所述步骤2计算得到的定子线电压U，再根据空载曲线和零功率因数特性曲线运用插值法求得实际转子电流If；

步骤5、根据公式Uf＝Rf×If得到转子电压Uf；

步骤6、根据公式Tf-T0＝(234.5+T0)(Rf-R0)/R0计算得到发电机热态转子温度Tf，其中，T0为发电机冷态转子温度，Rf为发电机热态转子绕组电阻值，R0为发电机冷态转子绕组电阻值；

步骤7、利用发电机边界条件——发电机氢气温度及同等级机组静态励磁方式的转子电压、电流实测值，对无刷励磁机组的转子电压Uf、实际转子电流If及发电机热态转子温度Tf计算值进行修正；

步骤8、将修正后的转子电压Uf、实际转子电流If及发电机热态转子温度Tf显示出来，或者经过变送器将转子电压Uf、实际转子电流If及发电机热态转子温度Tf从装置端子送出，以便使用。

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