本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)電氣量測量領(lǐng)域，尤其涉及一種同步發(fā)電機(jī)功角實(shí)時測量方法及裝置。

背景技術(shù)：

發(fā)電機(jī)功角是指發(fā)電機(jī)空載電勢E_q0與電力系統(tǒng)參考母線電壓相量之間的相角差δ。發(fā)電機(jī)功角分為內(nèi)功角和外功角，若電力系統(tǒng)參考母線電壓相量選擇為發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓相量U_t，則E_q0和U_t之間的相角差δ為內(nèi)功角，若電力系統(tǒng)參考母線電壓相量選擇為系統(tǒng)等值無窮大母線的電壓相量U_c，則E_q0和U_c之間的相角差δ為外功角。發(fā)電機(jī)功角測量的意義：電力系統(tǒng)中功角穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性、頻率動態(tài)變化及其穩(wěn)定性是相互影響的物理現(xiàn)象，其中發(fā)電機(jī)功角是觀察和判斷各并網(wǎng)機(jī)組與系統(tǒng)之間并行運(yùn)行穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。此外，發(fā)電機(jī)功角也是電力系統(tǒng)控制、保護(hù)和模型參數(shù)辨識等工作中經(jīng)常用到的重要物理量。因而，發(fā)電機(jī)功角測量的準(zhǔn)確性和實(shí)時性直接影響系統(tǒng)穩(wěn)定監(jiān)視、控制和保護(hù)的準(zhǔn)確性。

現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)功角測量方法主要包括兩類：直接測量法和計(jì)算法。直接測量法是利用轉(zhuǎn)子位置與發(fā)電機(jī)空載電勢在相位上的對應(yīng)關(guān)系，用轉(zhuǎn)子位置信號代替空載電勢，在轉(zhuǎn)子上設(shè)置測量點(diǎn)或測速齒輪，在轉(zhuǎn)子周圍安裝各種非電量的光電、磁電傳感器或?qū)Ｓ脺y速電機(jī)等裝置，這些裝置能接收反映轉(zhuǎn)子位置或轉(zhuǎn)速的信號，通過一定的變換實(shí)現(xiàn)功角測量。由于火電機(jī)組極對數(shù)較少，轉(zhuǎn)速快，而水輪機(jī)極對數(shù)較多，轉(zhuǎn)速較慢，針對不同類型的發(fā)電機(jī)組，包括傳統(tǒng)的火電機(jī)組功角測量方法和水電機(jī)組功角測量方法。直接測量法測量的分辨率最大為一個周波一個點(diǎn)，即最快20ms獲得一個功角測量值。計(jì)算法通常是通過采集同步發(fā)電機(jī)的機(jī)端輸出電壓電流或者其他電氣量，利用發(fā)電機(jī)空載電勢E_q0與發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓相量U_t(或者是系統(tǒng)等值無窮大母線的電壓相量U_c)的矢量關(guān)系，等效計(jì)算得到發(fā)電機(jī)功角，如果是計(jì)算內(nèi)功角，則計(jì)算過程需要已知發(fā)電機(jī)的內(nèi)部電抗參數(shù)；如果是計(jì)算外功角，則需要已知發(fā)電機(jī)內(nèi)部電抗、發(fā)電機(jī)機(jī)端到無窮大系統(tǒng)等值阻抗參數(shù)。

然而，現(xiàn)有的功角直接測量法和計(jì)算法均有一定的缺陷。功角直接測量法的采樣率非常低，通常最高采樣率為每電氣周波測量一次，即每20ms才能獲得一個測量值，實(shí)時性較差，在功角變化較快的情況下，不能實(shí)時反映功角的真實(shí)變化情況；而計(jì)算法需要已知發(fā)電機(jī)內(nèi)部電抗參數(shù)(包括已知發(fā)電機(jī)機(jī)端到無窮大系統(tǒng)等值阻抗參數(shù))。由于機(jī)組運(yùn)行工況多變，發(fā)電機(jī)組內(nèi)部阻抗參數(shù)易受鐵心飽和度影響而發(fā)生變化，且隨著電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化，發(fā)電機(jī)機(jī)端到無窮大系統(tǒng)之間的等值阻抗也會發(fā)生變化，采用恒定不變的阻抗參數(shù)計(jì)算發(fā)電機(jī)功角，計(jì)算值和真實(shí)值可能存在較大偏差，準(zhǔn)確性不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種同步發(fā)電機(jī)功角實(shí)時測量方法及裝置，通過功角直接測量法獲得每個電氣周波中發(fā)電機(jī)功角的實(shí)測值，然后反推出同步發(fā)電機(jī)的同步電抗，最后根據(jù)反推出的同步電抗、每個電氣周波中相同間隔時間采集的多組機(jī)端電壓相量、定子電流相量、機(jī)端電壓相量和定子電流相量之間的相角差實(shí)時計(jì)算每個電氣周波中多組功角值，從而獲得發(fā)電機(jī)功角動態(tài)變化的波形圖，解決了現(xiàn)有技術(shù)中功角直接測量法的采樣率低、實(shí)時性較差、在功角變化較快的情況下不能實(shí)時反映功角的真實(shí)變化情況和計(jì)算法采用恒定不變的阻抗參數(shù)計(jì)算發(fā)電機(jī)功角造成的計(jì)算值和真實(shí)值可能存在較大偏差、準(zhǔn)確性不足的技術(shù)問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種同步發(fā)電機(jī)功角實(shí)時測量方法，包括：

根據(jù)預(yù)置的發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時一個電氣周波中轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t、發(fā)電機(jī)初相角δ₀計(jì)算發(fā)電機(jī)功角δ_m1；

根據(jù)所述機(jī)端電壓相量U_t和預(yù)置的與所述機(jī)端電壓相量U_t同一時間測量的定子電流相量I、所述機(jī)端電壓相量U_t和所述定子電流相量I之間的相角差同步發(fā)電機(jī)模型以及所述發(fā)電機(jī)功角δ_m1計(jì)算同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs，其中R_a為發(fā)電機(jī)的定子電阻；

根據(jù)所述同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs、所述同步發(fā)電機(jī)模型以及預(yù)置的間隔時間為ΔT的多組同步發(fā)電機(jī)電氣量分別計(jì)算與每組所述同步發(fā)電機(jī)電氣量對應(yīng)的發(fā)電機(jī)功角δ_cn并將計(jì)算出來的多組所述發(fā)電機(jī)功角δ_cn和所述發(fā)電機(jī)功角δ_m1作為一個電氣周波中的實(shí)時發(fā)電機(jī)功角，所述多組同步發(fā)電機(jī)電氣量為多組機(jī)端電壓相量、定子電流相量、機(jī)端電壓相量和定子電流相量之間的相角差。

優(yōu)選地，

在根據(jù)預(yù)置的發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時一個電氣周波中轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t、發(fā)電機(jī)初相角δ₀計(jì)算發(fā)電機(jī)功角δ_m1之前還包括：

根據(jù)預(yù)置的同步發(fā)電機(jī)空載時的轉(zhuǎn)子位置和空載電勢E_q0并計(jì)算發(fā)電機(jī)初相角δ₀；

在一個電氣周波中獲取測量的轉(zhuǎn)子位置的同時實(shí)時獲取電氣量，所述電氣量具體包括機(jī)端電壓、定子電流相量、機(jī)端電壓相量和定子電流相量之間的相角差。

優(yōu)選地，

在根據(jù)所述同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs、所述同步發(fā)電機(jī)模型以及預(yù)置的間隔時間為ΔT的多組同步發(fā)電機(jī)電氣量分別計(jì)算與每組所述同步發(fā)電機(jī)電氣量對應(yīng)的發(fā)電機(jī)功角δ_cn并將計(jì)算出來的多組所述發(fā)電機(jī)功角δ_cn和所述發(fā)電機(jī)功角δ_m1作為一個電氣周波中的實(shí)時發(fā)電機(jī)功角，所述多組同步發(fā)電機(jī)電氣量為多組機(jī)端電壓相量、定子電流相量、機(jī)端電壓相量和定子電流相量之間的相角差之后還包括：

通過計(jì)算多個電氣周波中的所述實(shí)時發(fā)電機(jī)功角得到發(fā)電機(jī)功角δ的波形。

優(yōu)選地，

根據(jù)預(yù)置的發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時一個電氣周波中轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t、發(fā)電機(jī)初相角δ₀計(jì)算發(fā)電機(jī)功角δ_m1具體包括：

根據(jù)預(yù)置的發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時一個電氣周波中轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t計(jì)算轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t的夾角δ₁；

根據(jù)所述夾角δ₁和預(yù)置的發(fā)電機(jī)初相角δ₀計(jì)算發(fā)電機(jī)功角δ_m1。

優(yōu)選地，

在根據(jù)預(yù)置的同步發(fā)電機(jī)空載時的轉(zhuǎn)子位置和空載電勢E_q0并計(jì)算發(fā)電機(jī)初相角δ₀之前還包括：

初始化同步發(fā)電機(jī)空載時的轉(zhuǎn)子位置和空載電勢E_q0。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種同步發(fā)電機(jī)功角實(shí)時測量裝置，包括：

第一功角計(jì)算單元，用于根據(jù)預(yù)置的發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時一個電氣周波中轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t、發(fā)電機(jī)初相角δ₀計(jì)算發(fā)電機(jī)功角δ_m1；

同步電抗計(jì)算單元，用于根據(jù)所述機(jī)端電壓相量U_t和預(yù)置的與所述機(jī)端電壓相量U_t同一時間測量的定子電流相量I、所述機(jī)端電壓相量U_t和所述定子電流相量I之間的相角差同步發(fā)電機(jī)模型以及所述發(fā)電機(jī)功角δ_m1計(jì)算同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs，其中R_a為發(fā)電機(jī)的定子電阻；

第二功角計(jì)算單元，用于根據(jù)所述同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs、所述同步發(fā)電機(jī)模型以及預(yù)置的間隔時間為ΔT的多組同步發(fā)電機(jī)電氣量分別計(jì)算與每組所述同步發(fā)電機(jī)電氣量對應(yīng)的發(fā)電機(jī)功角δ_cn并將計(jì)算出來的多組所述發(fā)電機(jī)功角δ_cn和所述發(fā)電機(jī)功角δ_m1作為一個電氣周波中的實(shí)時發(fā)電機(jī)功角，所述多組同步發(fā)電機(jī)電氣量為多組機(jī)端電壓相量、定子電流相量、機(jī)端電壓相量和定子電流相量之間的相角差。

優(yōu)選地，

所述同步發(fā)電機(jī)功角實(shí)時測量裝置還包括：

發(fā)電機(jī)初相角計(jì)算單元，用于根據(jù)預(yù)置的同步發(fā)電機(jī)空載時的轉(zhuǎn)子位置和空載電勢E_q0并計(jì)算發(fā)電機(jī)初相角δ₀；

獲取單元，用于在一個電氣周波中獲取測量的轉(zhuǎn)子位置的同時實(shí)時獲取電氣量，所述電氣量具體包括機(jī)端電壓、定子電流相量、機(jī)端電壓相量和定子電流相量之間的相角差。

優(yōu)選地，

所述同步發(fā)電機(jī)功角實(shí)時測量裝置還包括：

功角波形形成單元，用于通過計(jì)算多個電氣周波中的所述實(shí)時發(fā)電機(jī)功角得到發(fā)電機(jī)功角δ的波形。

優(yōu)選地，

所述第一功角計(jì)算單元具體包括：

夾角計(jì)算子單元，用于根據(jù)預(yù)置的發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時一個電氣周波中轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t計(jì)算轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t的夾角δ₁；

功角確定子單元，用于根據(jù)所述夾角δ₁和預(yù)置的發(fā)電機(jī)初相角δ₀計(jì)算發(fā)電機(jī)功角δ_m1。

優(yōu)選地，

所述同步發(fā)電機(jī)功角實(shí)時測量裝置還包括：

初始化單元，用于初始化同步發(fā)電機(jī)空載時的轉(zhuǎn)子位置和空載電勢E_q0。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)施例通過功角直接測量法獲得每個電氣周波中發(fā)電機(jī)功角的實(shí)測值，然后反推出同步發(fā)電機(jī)的同步電抗，最后根據(jù)反推出的同步電抗、每個電氣周波中相同間隔時間采集的多組機(jī)端電壓相量、定子電流相量、機(jī)端電壓相量和定子電流相量之間的相角差實(shí)時計(jì)算每個電氣周波中多組功角值，從而獲得發(fā)電機(jī)功角動態(tài)變化的波形圖，將功角直接測量法和計(jì)算法相結(jié)合，解決了現(xiàn)有技術(shù)中功角直接測量法的采樣率低、實(shí)時性較差、在功角變化較快的情況下不能實(shí)時反映功角的真實(shí)變化情況和計(jì)算法采用恒定不變的阻抗參數(shù)計(jì)算發(fā)電機(jī)功角造成的計(jì)算值和真實(shí)值可能存在較大偏差、準(zhǔn)確性不足的技術(shù)問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種同步發(fā)電機(jī)功角實(shí)時測量方法的第一實(shí)施例的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種同步發(fā)電機(jī)功角實(shí)時測量方法的第二實(shí)施例的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種同步發(fā)電機(jī)功角實(shí)時測量裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種同步發(fā)電機(jī)功角實(shí)時測量裝置的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種同步發(fā)電機(jī)功角實(shí)時測量方法及裝置，通過功角直接測量法獲得每個電氣周波中發(fā)電機(jī)功角的實(shí)測值，然后反推出同步發(fā)電機(jī)的同步電抗，最后根據(jù)反推出的同步電抗、每個電氣周波中相同間隔時間采集的多組機(jī)端電壓相量、定子電流相量、機(jī)端電壓相量和定子電流相量之間的相角差實(shí)時計(jì)算每個電氣周波中多組功角值，從而獲得發(fā)電機(jī)功角動態(tài)變化的波形圖，解決了現(xiàn)有技術(shù)中功角直接測量法的采樣率低、實(shí)時性較差、在功角變化較快的情況下不能實(shí)時反映功角的真實(shí)變化情況和計(jì)算法采用恒定不變的阻抗參數(shù)計(jì)算發(fā)電機(jī)功角造成的計(jì)算值和真實(shí)值可能存在較大偏差、準(zhǔn)確性不足的技術(shù)問題

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種同步發(fā)電機(jī)功角實(shí)時測量方法的第一實(shí)施例，包括：

101，根據(jù)預(yù)置的發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時一個電氣周波中轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t、發(fā)電機(jī)初相角δ₀計(jì)算發(fā)電機(jī)功角δ_m1；

在本發(fā)明實(shí)施例中，首先需要根據(jù)預(yù)置的發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時一個電氣周波中轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t、發(fā)電機(jī)初相角δ₀計(jì)算發(fā)電機(jī)功角δ_m1，需要說明的是，根據(jù)一個電氣周波中轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t可以計(jì)算兩者的夾角δ₁，然后可以得到發(fā)電機(jī)功角δ_m1＝δ₁-δ₀，δ₁的正負(fù)取值方法為，以機(jī)端電壓U_t從負(fù)變?yōu)檎倪^零點(diǎn)作為每周波的初始點(diǎn)，當(dāng)U_t超前轉(zhuǎn)子位置脈沖時，δ₁取負(fù)，當(dāng)U_t滯后轉(zhuǎn)子位置脈沖時，δ₁取正。

102，根據(jù)機(jī)端電壓相量U_t和預(yù)置的與機(jī)端電壓相量U_t同一時間測量的定子電流相量I、機(jī)端電壓相量U_t和定子電流相量I之間的相角差同步發(fā)電機(jī)模型以及發(fā)電機(jī)功角δ_m1計(jì)算同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs，其中R_a為發(fā)電機(jī)的定子電阻；

在本發(fā)明實(shí)施例中，在根據(jù)預(yù)置的發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時一個電氣周波中轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t、發(fā)電機(jī)初相角δ₀計(jì)算發(fā)電機(jī)功角δ_m1之后，還需要根據(jù)機(jī)端電壓相量U_t和預(yù)置的與機(jī)端電壓相量U_t同一時間測量的定子電流相量I、機(jī)端電壓相量U_t和定子電流相量I之間的相角差同步發(fā)電機(jī)模型以及發(fā)電機(jī)功角δ_m1計(jì)算同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs，其中是根據(jù)同步發(fā)電機(jī)模型推導(dǎo)出來的。

103，根據(jù)同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs、同步發(fā)電機(jī)模型以及預(yù)置的間隔時間為ΔT的多組同步發(fā)電機(jī)電氣量分別計(jì)算與每組同步發(fā)電機(jī)電氣量對應(yīng)的發(fā)電機(jī)功角δ_cn并將計(jì)算出來的多組發(fā)電機(jī)功角δ_cn和發(fā)電機(jī)功角δ_m1作為一個電氣周波中的實(shí)時發(fā)電機(jī)功角，多組同步發(fā)電機(jī)電氣量為多組機(jī)端電壓相量、定子電流相量、機(jī)端電壓相量和定子電流相量之間的相角差；

在本發(fā)明實(shí)施例中，在根據(jù)機(jī)端電壓相量U_t和預(yù)置的與機(jī)端電壓相量U_t同一時間測量的定子電流相量I、機(jī)端電壓相量U_t和定子電流相量I之間的相角差同步發(fā)電機(jī)模型以及發(fā)電機(jī)功角δ_m1計(jì)算同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs之后，還需要根據(jù)同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs、同步發(fā)電機(jī)模型以及預(yù)置的間隔時間為ΔT的多組同步發(fā)電機(jī)電氣量分別計(jì)算與每組同步發(fā)電機(jī)電氣量對應(yīng)的發(fā)電機(jī)功角δ_cn并將計(jì)算出來的多組發(fā)電機(jī)功角δ_cn和發(fā)電機(jī)功角δ_m1作為一個電氣周波中的實(shí)時發(fā)電機(jī)功角，多組同步發(fā)電機(jī)電氣量為多組機(jī)端電壓相量、定子電流相量、機(jī)端電壓相量和定子電流相量之間的相角差，其中ΔT為機(jī)端電壓相量和定子電流相量的采樣周期，將間隔時間為ΔT的多組同步發(fā)電機(jī)電氣量代入計(jì)算出多組發(fā)電機(jī)功角δ_c2、δ_c3……δ_cN并與發(fā)電機(jī)功角δ_m1作為一個電氣周波中的實(shí)時發(fā)電機(jī)功角。

請參閱圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種同步發(fā)電機(jī)功角實(shí)時測量方法的第二實(shí)施例，包括：

201，初始化同步發(fā)電機(jī)空載時的轉(zhuǎn)子位置和空載電勢E_q0；

在本發(fā)明實(shí)施例中，首先需要初始化同步發(fā)電機(jī)空載時的轉(zhuǎn)子位置和空載電勢E_q0；

需要說明的是，空載時的轉(zhuǎn)子位置和空載電勢E_q0的測量是在發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行工況下進(jìn)行的，首先在轉(zhuǎn)子上設(shè)置測量點(diǎn)，在轉(zhuǎn)子周圍安裝固定的傳感器，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子上的測量點(diǎn)經(jīng)過固定的傳感器時，傳感器將會觸發(fā)一個脈沖，記錄一次轉(zhuǎn)子位置，同時用錄波裝置記錄空載電勢E_q0。轉(zhuǎn)子位置和空載電勢是基于GPS作為標(biāo)準(zhǔn)時間，或者由同一套硬件設(shè)備同步采樣。

2021，根據(jù)的同步發(fā)電機(jī)空載時的轉(zhuǎn)子位置和空載電勢E_q0并計(jì)算發(fā)電機(jī)初相角δ₀；

在本發(fā)明實(shí)施例中，在初始化同步發(fā)電機(jī)空載時的轉(zhuǎn)子位置和空載電勢E_q0之后，還需要根據(jù)的同步發(fā)電機(jī)空載時的轉(zhuǎn)子位置和空載電勢E_q0并計(jì)算發(fā)電機(jī)初相角δ₀，發(fā)電機(jī)初相角δ₀就是轉(zhuǎn)子位置脈沖與空載電勢E_q0的相位角差，需要說明的是，δ₀的正負(fù)取值方法為，以空載電勢E_q0從負(fù)變?yōu)檎倪^零點(diǎn)作為每周波的初始點(diǎn)，當(dāng)E_q0超前轉(zhuǎn)子位置脈沖時，δ₀取負(fù)，當(dāng)E_q0滯后轉(zhuǎn)子位置脈沖時，δ₀取正。

2022，在一個電氣周波中獲取測量的轉(zhuǎn)子位置的同時實(shí)時獲取電氣量，所述電氣量具體包括機(jī)端電壓、定子電流相量、機(jī)端電壓相量和定子電流相量之間的相角差；

在本發(fā)明實(shí)施例中，還需要在一個電氣周波中獲取測量的轉(zhuǎn)子位置的同時實(shí)時獲取電氣量，所述電氣量具體包括機(jī)端電壓、定子電流相量、機(jī)端電壓相量和定子電流相量之間的相角差，需要說明的是一個電氣周波中實(shí)時獲取的電氣量是在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時，和轉(zhuǎn)子位置基于相同的GPS標(biāo)準(zhǔn)時間，或者由同一套硬件設(shè)備同步采樣測量的。

203，根據(jù)的發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時一個電氣周波中轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t計(jì)算轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t的夾角δ₁；

在本發(fā)明實(shí)施例中，在根據(jù)的同步發(fā)電機(jī)空載時的轉(zhuǎn)子位置和空載電勢E_q0并計(jì)算發(fā)電機(jī)初相角δ₀和在一個電氣周波中獲取測量的轉(zhuǎn)子位置的同時實(shí)時獲取電氣量，所述電氣量具體包括機(jī)端電壓、定子電流相量、機(jī)端電壓相量和定子電流相量之間的相角差之后，還需要根據(jù)的發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時一個電氣周波中轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t計(jì)算轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t的夾角δ₁，需要說明的是δ₁的正負(fù)取值方法為，以機(jī)端電壓U_t從負(fù)變?yōu)檎倪^零點(diǎn)作為每周波的初始點(diǎn)，當(dāng)U_t超前轉(zhuǎn)子位置脈沖時，δ₁取負(fù)，當(dāng)U_t滯后轉(zhuǎn)子位置脈沖時，δ₁取正。

204，根據(jù)夾角δ₁和的發(fā)電機(jī)初相角δ₀計(jì)算發(fā)電機(jī)功角δ_m1；

在本發(fā)明實(shí)施例中，在根據(jù)的發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時一個電氣周波中轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t計(jì)算轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t的夾角δ₁之后，還需要根據(jù)夾角δ₁和的發(fā)電機(jī)初相角δ₀計(jì)算發(fā)電機(jī)功角δ_m1。

205，根據(jù)機(jī)端電壓相量U_t和與機(jī)端電壓相量U_t同一時間測量的定子電流相量I、機(jī)端電壓相量U_t和定子電流相量I之間的相角差同步發(fā)電機(jī)模型以及發(fā)電機(jī)功角δ_m1計(jì)算同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs，其中R_a為發(fā)電機(jī)的定子電阻；

在本發(fā)明實(shí)施例中，在根據(jù)夾角δ₁和發(fā)電機(jī)初相角δ₀計(jì)算發(fā)電機(jī)功角δ_m1之后，還需要根據(jù)機(jī)端電壓相量U_t和與機(jī)端電壓相量U_t同一時間測量的定子電流相量I、機(jī)端電壓相量U_t和定子電流相量I之間的相角差同步發(fā)電機(jī)模型以及發(fā)電機(jī)功角δ_m1計(jì)算同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs，其中R_a為發(fā)電機(jī)的定子電阻，交軸同步電抗X_qs是根據(jù)計(jì)算的，而是根據(jù)同步發(fā)電機(jī)模型推導(dǎo)出來的。

206，根據(jù)同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs、同步發(fā)電機(jī)模型以及從一個電氣周波中采集的間隔時間為ΔT的多組同步發(fā)電機(jī)電氣量分別計(jì)算與每組同步發(fā)電機(jī)電氣量對應(yīng)的發(fā)電機(jī)功角δ_cn并將計(jì)算出來的多組發(fā)電機(jī)功角δ_cn和發(fā)電機(jī)功角δ_m1作為一個電氣周波中的實(shí)時發(fā)電機(jī)功角，多組同步發(fā)電機(jī)電氣量為多組機(jī)端電壓相量、定子電流相量、機(jī)端電壓相量和定子電流相量之間的相角差；

在本發(fā)明實(shí)施例中，在根據(jù)機(jī)端電壓相量U_t和的與機(jī)端電壓相量U_t同一時間測量的定子電流相量I、機(jī)端電壓相量U_t和定子電流相量I之間的相角差同步發(fā)電機(jī)模型以及發(fā)電機(jī)功角δ_m1計(jì)算同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs之后，還需要根據(jù)同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs、同步發(fā)電機(jī)模型以及從一個電氣周波中采集的間隔時間為ΔT的多組同步發(fā)電機(jī)電氣量分別計(jì)算與每組同步發(fā)電機(jī)電氣量對應(yīng)的發(fā)電機(jī)功角δ_cn并將計(jì)算出來的多組發(fā)電機(jī)功角δ_cn和發(fā)電機(jī)功角δ_m1作為一個電氣周波中的實(shí)時發(fā)電機(jī)功角，多組同步發(fā)電機(jī)電氣量為多組機(jī)端電壓相量、定子電流相量、機(jī)端電壓相量和定子電流相量之間的相角差，其中ΔT為機(jī)端電壓相量和定子電流相量的采樣周期，將間隔時間為ΔT的多組同步發(fā)電機(jī)電氣量代入計(jì)算出多組發(fā)電機(jī)功角δ_c2、δ_c3……δ_cN并與發(fā)電機(jī)功角δ_m1作為一個電氣周波中的實(shí)時發(fā)電機(jī)功角。

207，通過計(jì)算多個電氣周波中的實(shí)時發(fā)電機(jī)功角得到發(fā)電機(jī)功角δ的波形；

在本發(fā)明實(shí)施例中，在根據(jù)同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs、同步發(fā)電機(jī)模型以及從一個電氣周波中采集的間隔時間為ΔT的多組同步發(fā)電機(jī)電氣量分別計(jì)算與每組同步發(fā)電機(jī)電氣量對應(yīng)的發(fā)電機(jī)功角δ_cn并將計(jì)算出來的多組發(fā)電機(jī)功角δ_cn和發(fā)電機(jī)功角δ_m1作為一個電氣周波中的實(shí)時發(fā)電機(jī)功角之后，還需要通過計(jì)算多個電氣周波中的實(shí)時發(fā)電機(jī)功角得到發(fā)電機(jī)功角δ的波形，例如，通過第一個電氣周波的計(jì)算得到相應(yīng)的實(shí)時發(fā)電機(jī)功角δ_m1、δ_c2、δ_c3……δ_cN，在第二個電氣周波中，先計(jì)算出發(fā)電機(jī)功角δ_mN+1，然后反推出同步電抗，進(jìn)而通過間隔時間為ΔT的多組同步發(fā)電機(jī)電氣量計(jì)算出多組發(fā)電機(jī)功角δ_cN+2、δ_cN+3……，并與δ_mN+1作為第二個電氣周波的實(shí)時發(fā)電機(jī)功角δ_mN+1、δ_cN+2、δ_cN+3……，以此類推，計(jì)算多個電氣周波之后將得到由δ_m1、δ_c2、δ_c3、……、δ_cN、δ_mN+1、δ_cN+2、δ_cN+3、……、δ_cN+M……等實(shí)測值和計(jì)算值組成發(fā)電機(jī)功角δ的實(shí)測波形。

需要說明的是，前述的同步電抗X_qs雖然在本領(lǐng)域中代表凸極發(fā)電機(jī)的同步電抗，然而本發(fā)明不限于凸極機(jī)，也適用于隱極機(jī)，只需要將X_qs換為X_t，所以可以將本發(fā)明實(shí)施例中X_qs理解為同步電抗，既代表凸極機(jī)的同步電抗，也代表隱極機(jī)的同步電抗。

請參閱圖3，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種同步發(fā)電機(jī)功角實(shí)時測量裝置的第一實(shí)施例，包括：

第一功角計(jì)算單元301，用于根據(jù)預(yù)置的發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時一個電氣周波中轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t、發(fā)電機(jī)初相角δ₀計(jì)算發(fā)電機(jī)功角δ_m1；

同步電抗計(jì)算單元302，用于根據(jù)機(jī)端電壓相量U_t和預(yù)置的與機(jī)端電壓相量U_t同一時間測量的定子電流相量I、機(jī)端電壓相量U_t和定子電流相量I之間的相角差同步發(fā)電機(jī)模型以及發(fā)電機(jī)功角δ_m1計(jì)算同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs，其中R_a為發(fā)電機(jī)的定子電阻；

第二功角計(jì)算單元303，用于根據(jù)同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs、同步發(fā)電機(jī)模型以及預(yù)置的間隔時間為ΔT的多組同步發(fā)電機(jī)電氣量分別計(jì)算與每組同步發(fā)電機(jī)電氣量對應(yīng)的發(fā)電機(jī)功角δ_cn并將計(jì)算出來的多組發(fā)電機(jī)功角δ_cn和發(fā)電機(jī)功角δ_m1作為一個電氣周波中的實(shí)時發(fā)電機(jī)功角，多組同步發(fā)電機(jī)電氣量為多組機(jī)端電壓相量、定子電流相量、機(jī)端電壓相量和定子電流相量之間的相角差。

請參閱圖4，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種同步發(fā)電機(jī)功角實(shí)時測量裝置的第二實(shí)施例，包括：

初始化單元401，用于初始化同步發(fā)電機(jī)空載時的轉(zhuǎn)子位置和空載電勢E_q0。

發(fā)電機(jī)初相角計(jì)算單元4021，用于根據(jù)預(yù)置的同步發(fā)電機(jī)空載時的轉(zhuǎn)子位置和空載電勢E_q0并計(jì)算發(fā)電機(jī)初相角δ₀。

獲取單元4022，用于在一個電氣周波中獲取測量的轉(zhuǎn)子位置的同時實(shí)時獲取電氣量，所述電氣量具體包括機(jī)端電壓、定子電流相量、機(jī)端電壓相量和定子電流相量之間的相角差。

第一功角計(jì)算單元403，用于根據(jù)預(yù)置的發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時一個電氣周波中轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t、發(fā)電機(jī)初相角δ₀計(jì)算發(fā)電機(jī)功角δ_m1；

同步電抗計(jì)算單元404，用于根據(jù)機(jī)端電壓相量U_t和預(yù)置的與機(jī)端電壓相量U_t同一時間測量的定子電流相量I、機(jī)端電壓相量U_t和定子電流相量I之間的相角差同步發(fā)電機(jī)模型以及發(fā)電機(jī)功角δ_m1計(jì)算同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs，其中R_a為發(fā)電機(jī)的定子電阻；

第二功角計(jì)算單元405，用于根據(jù)同步發(fā)電機(jī)交軸同步電抗X_qs、同步發(fā)電機(jī)模型以及預(yù)置的間隔時間為ΔT的多組同步發(fā)電機(jī)電氣量分別計(jì)算與每組同步發(fā)電機(jī)電氣量對應(yīng)的發(fā)電機(jī)功角δ_cn并將計(jì)算出來的多組發(fā)電機(jī)功角δ_cn和發(fā)電機(jī)功角δ_m1作為一個電氣周波中的實(shí)時發(fā)電機(jī)功角，多組同步發(fā)電機(jī)電氣量為多組機(jī)端電壓相量、定子電流相量、機(jī)端電壓相量和定子電流相量之間的相角差。

功角波形形成單元406，用于通過計(jì)算多個電氣周波中的實(shí)時發(fā)電機(jī)功角得到發(fā)電機(jī)功角δ的波形。

第一功角計(jì)算單元403具體包括：

夾角計(jì)算子單元4031，用于根據(jù)預(yù)置的發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時一個電氣周波中轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t計(jì)算轉(zhuǎn)子位置和機(jī)端電壓U_t的夾角δ₁；

功角確定子單元4032，用于根據(jù)夾角δ₁和預(yù)置的發(fā)電機(jī)初相角δ₀計(jì)算發(fā)電機(jī)功角δ_m1。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

在本申請所提供的幾個實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

以上所述，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。