CN104467598A - 基于励磁调节器的发电机低频振荡检测及解列保护的控制方法 - Google Patents

基于励磁调节器的发电机低频振荡检测及解列保护的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于励磁调节器的发电机低频振荡检测及解列保护的控制方法，包括以下步骤：S1低频振荡的检测，利用励磁调节器检测并计算出低频振荡时振幅最大的振荡频率Fmax和有功功率的振荡幅值ΔP；S2根据步骤S1中确定的振幅最大的振荡频率Fmax和有功功率的振荡幅值ΔP判断该低频振荡为弱/负阻尼低频振荡或强迫功率低频振荡；S3当低频振荡为强迫功率低频振荡时，且振荡幅值ΔP超过一设定阀值P设，振幅最大的振荡频率Fmax在一设定范围Fsetmin<Fmax<Fsetmax内,振荡的持续时间T超过一设定时间Tset时，发出保护动作信号，使发电机解列。本发明通过对强迫低频振荡进行及时的检测，当振荡幅值和频率达到一定范围，持续时间超过一定时长时，发出保护动作信号，实现自动解列保护功能。

Description

基于励磁调节器的发电机低频振荡检测及解列保护的控制方法
技术领域
本发明涉及发电机低频振荡检测及解列保护技术领域，更具体的说，特别涉及一种基于励磁调节器的发电机低频振荡检测及解列保护的控制方法。
背景技术
由于发电机控制设备的设计缺陷、故障或控制不当，常常会引起发电机发生低频振荡，从而导致电网引发强迫低频振荡，这种振荡对电力***的稳定造成严重威胁。
发电机励磁调节器是发电机励磁控制***的控制核心。为了提高电网的稳定性，现有的励磁调节器配置有电力***稳定器PSS功能，利用PSS来加大抑制发电机低频振荡的阻尼。但当发生强迫低频振荡，强迫源没有消失，且振荡幅值和频率超出PSS有效范围时，仍然会对电网稳定造成威胁，引起重大的经济损失和社会影响后果。
当发生这种振荡时，最好的办法是将引发的发电机尽快切除，以免引起电网更大的不稳定。但是，目前发电机的控制保护设备还没有针对这种强迫低频振荡的检测和解列保护的功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于励磁调节器的发电机低频振荡检测及解列保护的控制方法，该方法通过发电机励磁调节器，对强迫低频振荡进行及时的检测，当振荡幅值和频率达到一定的范围，持续时间超过一定时长时，为避免引起对电力***造成大的影响，而实现对发电机自动解列保护。
为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：
基于励磁调节器的发电机低频振荡检测及解列保护的控制方法，该方法包括以下步骤：
S1.低频振荡的检测，利用励磁调节器检测并计算出低频振荡时振幅最大的振荡频率Fmax和有功功率的振荡幅值ΔP；
S2.根据步骤S1中所确定的振幅最大的振荡频率Fmax和有功功率的振荡幅值ΔP判断该低频振荡为弱/负阻尼低频振荡或强迫功率低频振荡；
S3.当低频振荡为强迫功率低频振荡时，且振荡幅值ΔP超过一设定阀值P设，振幅最大的振荡频率Fmax在一设定范围Fsetmin<Fmax<Fsetmax内,振荡的持续时间T超过一设定时间Tset时，励磁调节器发出保护动作信号，使发电机解列；
根据本发明的一优选实施例：所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11.采用励磁调节器测量发电机的机端电压U的波动变化轨迹；
S12.采用小波分析方法提取电压U波动变化的频谱；
S13.根据频谱的幅值，筛选出振幅最大的振荡频率Fmax；
S14.采用时域测量方法对发电机的机端有功功率P的波动变化进行实时检测和分析，计算出低频振荡时有功功率的振荡幅值ΔP。
根据本发明的一优选实施例：所述步骤S2具体为：对有功功率的振荡幅值ΔP进行比较判断，当振荡幅值ΔP处于电力***稳定器PSS的有效范围以内时，该低频振荡为弱/负阻尼低频振荡，励磁调节器正常利用电力***稳定器PSS来加大抑制发电机低频振荡的阻尼，否则，该低频振荡为强迫功率低频振荡；
根据本发明的一优选实施例：当低频振荡为强迫功率低频振荡时，在所述步骤S2与S3之间还包括，当振荡幅值ΔP超过一报警阀值P阀时，励磁调节器发出报警信号。
根据本发明的一优选实施例：在所述步骤S3后还包括：S4.当功率增幅dΔPk/dΔPk-1≥1.05时，励磁调节器发出增幅振荡信号，当功率增幅dΔPk/dΔPk-1≤0.95时，励磁调节器发出减幅振荡信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过对发电机励磁调节器中加入解列保护程序，即对强迫低频振荡进行及时的检测，当振荡幅值和频率达到一定的范围，持续时间超过一定时长时，为避免引起对电力***造成大的影响，发出保护动作信号，进而实现对发电机自动解列保护的功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的基于励磁调节器的发电机低频振荡检测及解列保护的控制方法的流程图。
图2为本发明图1中步骤S1的具体流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅图1至图2所示，本发明提供的一种基于励磁调节器的发电机低频振荡检测及解列保护的控制方法，该方法包括以下步骤：
第一步、低频振荡的检测，当发生低频振荡时，发电机的机端电压U的基波(50Hz)幅值将按一定的频率和幅值变化，本发明利用励磁调节器检测并计算出低频振荡时振幅最大的振荡频率Fmax和有功功率的振荡幅值ΔP；具体为：
首先、采用励磁调节器测量发电机的机端电压U的波动变化轨迹；
其次、采用小波分析方法提取电压U波动变化的频谱；
然后、根据频谱的幅值，筛选出振幅最大的振荡频率Fmax；
最后、当发生低频振荡时，发电机的机端有功功率P随之振荡，其振荡幅值的大小，来衡量振荡的程度，幅值越大，振荡越严重，本发明采用时域测量方法对发电机的机端有功功率P的波动变化进行实时检测和分析，计算出低频振荡时有功功率的振荡幅值ΔP。
作为优选，本实施例中的励磁调节器采用的是芯片是DSP28335，其测量采集速度比通常的励磁调节器能提高到每周波(50Hz)360点以上。
第二步、根据第一步中所确定的振幅最大的振荡频率Fmax和有功功率的振荡幅值ΔP判断该低频振荡为弱/负阻尼低频振荡或强迫功率低频振荡；具体为：对有功功率的振荡幅值ΔP进行比较判断，当振荡幅值ΔP处于电力***稳定器PSS的有效范围以内时，该低频振荡为弱/负阻尼低频振荡，励磁调节器正常利用电力***稳定器PSS来加大抑制发电机低频振荡的阻尼，否则，该低频振荡为强迫功率低频振荡；
第三步、当低频振荡为强迫功率低频振荡时，当振荡幅值ΔP超过一报警阀值P阀时，励磁调节器发出报警信号。
第四步、振荡幅值ΔP超过一设定阀值P设，(P设＞P阀)振幅最大的振荡频率Fmax在一设定范围Fsetmin<Fmax<Fsetmax内,振荡的持续时间T超过一设定时间Tset时，励磁调节器发出保护动作信号，使发电机解列；
第五步、当功率增幅dΔPk/dΔPk-1≥1.05时，励磁调节器发出增幅振荡信号，当功率增幅dΔPk/dΔPk-1≤0.95时，励磁调节器发出减幅振荡信号(其中，k是指采样的时间，k-1是指采样时间k的前一次采样时间)。
作为优选，在本实施例中，设定阀值P设可以为多组，即依次增大的P设1、P设2……，这样设定时间Tset也可以为多组，即依次增大的Tset1、Tset2……，也即是说，在设定阀值P设增大的同时，设定时间Tset可以逐渐减小。
本发明中的控制方法可以采用程序添加在励磁调节器中，这样可以在不增加硬件设备的基础上实现了发电机低频振荡检测及解列保护，该程序的启动条件是：发电机的机端有功功率P大于一个设定值Pset，或电力***稳定器PSS投入使用，该程序的闭锁条件是：发电机的机端有功功率P小于一个设定值Pset，或电力***稳定器PSS退出，或有功功率出现增减操作时。
下面通过一个具体的实施例对本发明作进一步介绍：在本实施例中，Fsetmin＝0.1Hz，Fsetmax＝3Hz，Pset＝50％额定功率，报警阀值P阀＝5％额定功率，设定阀值P设1＝15％额定功率、设定时间Tset2＝15周波，P设2＝20％额定功率、设定时间Tset1＝10周波(上述的数值可以根据实际的使用条件进行更改)，此时。
1、励磁调节器中该程序的启动条件是：有功功率P大于50％额定功率，或电力***稳定器PSS投入使用；
2、励磁调节器中该程序的闭锁条件是：有功功率P小于50％额定功率，或PSS退出，或有功功率增减操作时；
3、控制方法中的判断依据为：
当机端电压U的波动频率0.1Hz<Fmax<3Hz,且：
功率振幅ΔPk≥5％，则报警；
功率振幅ΔPk≥15％，持续15周波，则切机；
功率振幅ΔPk≥20％，持续10周波，则切机；
功率dΔPk/dΔPk-1≥1.05,持续3周波,发增幅振荡信号；
功率dΔPk/dΔPk-1≤0.95，持续3周波,发减幅振荡信号。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.基于励磁调节器的发电机低频振荡检测及解列保护的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 
S1.低频振荡的检测，利用励磁调节器检测并计算出低频振荡时振幅最大的振荡频率Fmax和有功功率的振荡幅值ΔP； 
S2.根据步骤S1中所确定的振幅最大的振荡频率Fmax和有功功率的振荡幅值ΔP判断该低频振荡为弱/负阻尼低频振荡或强迫功率低频振荡； 
S3.当低频振荡为强迫功率低频振荡时，且振荡幅值ΔP超过一设定阀值P设，振幅最大的振荡频率Fmax在一设定范围Fsetmin<Fmax<Fsetmax内,振荡的持续时间T超过一设定时间Tset时，励磁调节器发出保护动作信号，使发电机解列。 
2.根据权利要求1所述的基于励磁调节器的发电机低频振荡检测及解列保护的控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤： 
S11.采用励磁调节器测量发电机的机端电压U的波动变化轨迹； 
S12.采用小波分析方法提取电压U波动变化的频谱； 
S13.根据频谱的幅值，筛选出振幅最大的振荡频率Fmax； 
S14.采用时域测量方法对发电机的机端有功功率P的波动变化进行实时检测和分析，计算出低频振荡时有功功率的振荡幅值ΔP。 
3.根据权利要求1所述的基于励磁调节器的发电机低频振荡检测及解列保护的控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体为： 
对有功功率的振荡幅值ΔP进行比较判断，当振荡幅值ΔP处于电力***稳定器PSS的有效范围以内时，该低频振荡为弱/负阻尼低频振荡，励磁调节器正常利用电力***稳定器PSS来加大抑制发电机低频振荡的阻尼，否则，该低频振荡为强迫功率低频振荡。 
4.根据权利要求1所述的基于励磁调节器的发电机低频振荡检测及解列保护的控制方法，其特征在于，当低频振荡为强迫功率低频振荡时，在所述步骤S2与S3之间还包括，当振荡幅值ΔP超过一报警阀值P阀时，励磁调节器发出报警信号。 
5.根据权利要求1所述的基于励磁调节器的发电机低频振荡检测及解列保护的控制方法，其特征在于，在所述步骤S3后还包括： 
S4.当功率增幅dΔPk/dΔPk-1≥1.05时，励磁调节器发出增幅振荡信号，当功率增幅dΔPk/dΔPk-1≤0.95时，励磁调节器发出减幅振荡信号。 
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