阅读说明：本技术 一种汽轮发电机低励限制曲线获取方法 (Method for acquiring low excitation limit curve of steam turbine generator ) 是由 张明江 穆兴华 崔佳鹏 董尔佳 董一凡 陈晓光 师广志 荣爽 关万琳 刘志鹏 谷 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：一种汽轮发电机低励限制曲线获取方法,属于汽轮发电机励磁调节器低励限制曲线整定领域。解决了现有的低励限制曲线获取过程复杂及精度低的问题。首先,根据汽轮发电机静态稳定状态下的数据信息,在阻抗坐标系下,获得汽轮发电机静稳阻抗圆的圆心坐标(0,a)和半径r；再根据圆心坐标(0,a)、半径r和K<Sub>k</Sub>,在阻抗坐标系下,绘制汽轮发电机静稳裕度阻抗圆；最后,根据汽轮发电机静稳裕度阻抗圆,绘制汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的外切正六边形,从而获得外切正六边形曲线方程,该外切正六边形曲线方程为汽轮发电机低励限制曲线方程,从而完成对汽轮发电机低励限制曲线方程的获取。主要用于汽轮发电机领域。(A method for acquiring a low excitation limit curve of a steam turbine generator belongs to the field of setting of the low excitation limit curve of an excitation regulator of the steam turbine generator. The problems of complex acquisition process and low precision of the existing low excitation limiting curve are solved. Firstly, according to data information of a steam turbine generator in a static stable state, obtaining the center coordinates (0, a) and the radius r of a static stable impedance circle of the steam turbine generator in an impedance coordinate system; then according to the coordinate (0, a) of the circle center, the radius r and K k Drawing a static stability margin impedance circle of the steam turbine generator under an impedance coordinate system; finally, drawing the circumscribed regular hexagon of the static stability margin impedance circle of the steam turbine generator according to the static stability margin impedance circle of the steam turbine generator so as to obtain a circumscribed regular hexagon curve equation, wherein the circumscribed regular hexagon curve equation is a low excitation limit curve equation of the steam turbine generator, and thus, the steam turbine generator is completedAnd obtaining a motor low excitation limit curve equation. The method is mainly used in the field of turbonators.)

一种汽轮发电机低励限制曲线获取方法

技术领域

本发明属于汽轮发电机励磁调节器低励限制曲线整定领域，具体涉及一种基于静稳阻抗圆外切正六边形的汽轮发电机低励限制曲线获取方法。

背景技术

汽轮发电机进相运行时，阻抗坐标系下低励限制曲线，随机端电压、有功功率和无功功率的变化而变化，进相深度往往难以控制，且低励限制曲线整定复杂，易出现失磁保护与低励限制曲线匹配失误问题，导致失磁误动停机，因此，有必要提出一种获取过程简单的，精度高的汽轮发电机低励限制曲线整定方法。

发明内容

本发明是为了解决现有的低励限制曲线获取过程复杂及精度低的问题，本发明提供了一种汽轮发电机低励限制曲线获取方法。

一种汽轮发电机低励限制曲线获取方法，该方法包括如下步骤：

步骤一、根据汽轮发电机静态稳定状态下的数据信息，在阻抗坐标系下，获得汽轮发电机静稳阻抗圆的圆心坐标(0，a)和半径r；其中，阻抗坐标系的横坐标表示电阻，纵坐标表示电抗；a为汽轮发电机静稳阻抗圆的圆心纵坐标；

步骤二、根据圆心坐标(0，a)、半径r和K_k，在阻抗坐标系下，绘制汽轮发电机静稳裕度阻抗圆，其中，汽轮发电机静稳阻抗圆与汽轮发电机静稳裕度阻抗圆为同心圆；

K_k表示系数；

步骤三、根据汽轮发电机静稳裕度阻抗圆，绘制汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的外切正六边形，从而获得外切正六边形曲线方程，该外切正六边形曲线方程为汽轮发电机低励限制曲线方程，从而完成对汽轮发电机低励限制曲线方程的获取。

优选的是，步骤一中，根据汽轮发电机静态稳定状态下的数据信息，在阻抗坐标系下，获得汽轮发电机静稳阻抗圆的圆心坐标(0，a)和半径r的具体过程为：

步骤一一、获取汽轮发电机静态稳定状态下的数据信息，该数据信息包括X_con、X_d、U_N、S_N、n_a和n_v；其中，

X_con为发电机与系统间的等值电抗；

X_d为发电机同步电抗；

U_N为发电机额定电压；

S_N为发电机额定视在功率；

n_a为发电机机端电流互感器变比；

n_v为发电机机端电压互感器变比；

步骤一二、在阻抗坐标系下，根据X_con、X_d、U_N、S_N、n_a和n_v，获得a和半径r，从而获得汽轮发电机静稳阻抗圆的圆心坐标(0，a)和半径r；其中，

优选的是，，步骤二中、根据圆心坐标(0，a)、半径r和K_k，在阻抗坐标系下，绘制汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的具体过程为：

步骤二一、由于汽轮发电机静稳阻抗圆与汽轮发电机静稳裕度阻抗圆为同心圆，则a_裕＝a，从而获得汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的圆心坐标(0，a_裕)；

其中，a_裕为汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的圆心纵坐标；

步骤二二、令汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的半径r_裕＝K_k·r，根据圆心坐标(0，a_裕)和半径r_裕，在阻抗坐标系下，绘制汽轮发电机静稳裕度阻抗圆，从而完成了对汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的绘制。

优选的是，1.05≤K_k≤1.2。

优选的是，步骤三中，根据汽轮发电机静稳裕度阻抗圆，绘制汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的外切正六边形，从而获得外切正六边形曲线方程的具体过程为：

步骤三一、令汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的两个切点O₁和O₅的坐标分别为(0，K_k·r-r+X_c)和(0，-(K_k·r-r)+X_b)；

其中，X_c和X_b均为中间变量，且

X_con为发电机与系统间的等值电抗；

X_d为发电机同步电抗；

U_N为发电机额定电压；

S_N为发电机额定视在功率；

n_a为发电机机端电流互感器变比；

n_v为发电机机端电压互感器变比；

步骤三二、根据两个切点O₁和O₅的坐标，以及汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的半径r_裕＝K_k·r，获得汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的外切正六边形的六个顶点O₂、O₃、O₄、O₆、O₇、O₈的坐标，根据O₁至O₈的坐标绘制汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的外切正六边形，从而获得外切正六边形曲线方程；

顶点O₂的坐标为(K_k·r·tan30°，K_k·r-r+X_c)；

顶点O₃的坐标为(K_k·r/cos30°，a)；

顶点O₄的坐标为(K_k·r·tan30°，-(K_k·r-r)+X_b)；

顶点O₆的坐标为(-K_k·r·tan30°，-(K_k·r-r)+X_b)；

顶点O₇的坐标为(-K_k·r/cos30°，a)；

顶点O₈的坐标为(-K_k·r·tan30°，K_k·r-r+X_c)。

本发明带来的有益效果是，本发明弥补了现有汽轮发电机低励限制曲线的不足，能更大限度地发挥汽轮发电机的进相能力；本发明方法确定的低励限制曲线更加精确，方法直观清楚、整定简单，能有效防止失磁保护先于低励限制动作。

具体应用时，通过检测汽轮发电机机端的测量阻抗，以静稳阻抗圆外切正六边形为判断依据，当进入正六边形内，低励限制动作，避免因进相深度过深导致失磁保护动作。。该方法直观清楚、整定简单，能有效防止失磁保护先于低励限制动作。

附图说明

图1为在阻抗坐标系下，汽轮发电机静稳阻抗圆、汽轮发电机静稳裕度阻抗圆与外切正六边形的相对关系图；其中，横坐标R为电阻，纵坐标X为电抗。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本实施方式所述的一种汽轮发电机低励限制曲线获取方法，该方法包括如下步骤：

步骤一、根据汽轮发电机静态稳定状态下的数据信息，在阻抗坐标系下，获得汽轮发电机静稳阻抗圆的圆心坐标(0，a)和半径r；其中，阻抗坐标系的横坐标表示电阻，纵坐标表示电抗；a为汽轮发电机静稳阻抗圆的圆心纵坐标；

步骤二、根据圆心坐标(0，a)、半径r和K_k，在阻抗坐标系下，绘制汽轮发电机静稳裕度阻抗圆，其中，汽轮发电机静稳阻抗圆与汽轮发电机静稳裕度阻抗圆为同心圆；

K_k表示系数；

步骤三、根据汽轮发电机静稳裕度阻抗圆，绘制汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的外切正六边形，从而获得外切正六边形曲线方程，该外切正六边形曲线方程为汽轮发电机低励限制曲线方程，从而完成对汽轮发电机低励限制曲线方程的获取。

本发明中，汽轮发电机静稳阻抗圆、汽轮发电机静稳裕度阻抗圆和汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的外切正六边形同心，且汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的外切正六边形在最外层包裹着汽轮发电机静稳阻抗圆和汽轮发电机静稳裕度阻抗圆，且静稳阻抗圆和静稳裕度阻抗圆的外切正六边形间的距离通过K_k控制。

本发明对汽轮发电机低励限制曲线的获得过程简单，直观清楚，能有效防止失磁保护先于低励限制动作。具体应用过程中，通过检测汽轮发电机机端电压和电流计算出机端测量阻抗，以是否进入汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的外切正六边形内为判断依据，当进入正六边形内时，低励限制动作，阻止进相深度的增加，避免失磁保护与低励限制曲线匹配失误问题，导致失磁误动停机。

进一步的，步骤一中，根据汽轮发电机静态稳定状态下的数据信息，在阻抗坐标系下，获得汽轮发电机静稳阻抗圆的圆心坐标(0，a)和半径r的具体过程为：

步骤一一、获取汽轮发电机静态稳定状态下的数据信息，该数据信息包括X_con、X_d、U_N、S_N、n_a和n_v；其中，

X_con为发电机与系统间的等值电抗；

X_d为发电机同步电抗；

U_N为发电机额定电压；

S_N为发电机额定视在功率；

n_a为发电机机端电流互感器变比；

n_v为发电机机端电压互感器变比；

步骤一二、在阻抗坐标系下，根据X_con、X_d、U_N、S_N、n_a和n_v，获得a和半径r，从而获得汽轮发电机静稳阻抗圆的圆心坐标(0，a)和半径r；其中，

进一步的，步骤二中、根据圆心坐标(0，a)、半径r和K_k，在阻抗坐标系下，绘制汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的具体过程为：

步骤二一、由于汽轮发电机静稳阻抗圆与汽轮发电机静稳裕度阻抗圆为同心圆，则a_裕＝a，从而获得汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的圆心坐标(0，a_裕)；

其中，a_裕为汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的圆心纵坐标；

步骤二二、令汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的半径r_裕＝K_k·r，根据圆心坐标(0，a_裕)和半径r_裕，在阻抗坐标系下，绘制汽轮发电机静稳裕度阻抗圆，从而完成了对汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的绘制。

进一步的，1.05≤K_k≤1.2。

进一步的，步骤三中，根据汽轮发电机静稳裕度阻抗圆，绘制汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的外切正六边形，从而获得外切正六边形曲线方程的具体过程为：

步骤三一、令汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的两个切点O₁和O₅的坐标分别为(0，K_k·r-r+X_c)和(0，-(K_k·r-r)+X_b)；

其中，X_c和X_b均为中间变量，且

X_con为发电机与系统间的等值电抗；

X_d为发电机同步电抗；

U_N为发电机额定电压；

S_N为发电机额定视在功率；

n_a为发电机机端电流互感器变比；

n_v为发电机机端电压互感器变比；

步骤三二、根据两个切点O₁和O₅的坐标，以及汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的半径r_裕＝K_k·r，获得汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的外切正六边形的六个顶点O₂、O₃、O₄、O₆、O₇、O₈的坐标，根据O₁至O₈的坐标绘制汽轮发电机静稳裕度阻抗圆的外切正六边形，从而获得外切正六边形曲线方程；

顶点O₂的坐标为(K_k·r·tan30°，K_k·r-r+X_c)；

顶点O₃的坐标为(K_k·r/cos30°，a)；

顶点O₄的坐标为(K_k·r·tan30°，-(K_k·r-r)+X_b)；

顶点O₆的坐标为(-K_k·r·tan30°，-(K_k·r-r)+X_b)；

顶点O₇的坐标为(-K_k·r/cos30°，a)；

顶点O₈的坐标为(-K_k·r·tan30°，K_k·r-r+X_c)。

其中，外切正六边形的边长为K_k·r/cos30°。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其它的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其它所述实施例。