基于matlab的勵磁系統(tǒng)全功能特性仿真系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于MATLAB的勵磁系統(tǒng)全功能特性仿真系統(tǒng)，包括發(fā)電機、廠用電、主變壓器、短路故障設(shè)置單元、線路、AVR單元、PSS單元、機端電壓有效值計算模塊、定子過流限制單元、轉(zhuǎn)子過流限制單元和低勵限制單元，發(fā)電機的一些參數(shù)輸入到AVR單元，AVR輸出調(diào)節(jié)的發(fā)電機電壓至發(fā)電機；所述的發(fā)電機的輸出接至廠用電和主變壓器，主變壓器的輸出通過線路連接電網(wǎng)，主變壓器的輸出連接有短路故障設(shè)置單元；定子過流限制單元、轉(zhuǎn)子過流限制單元和低勵限制單元對發(fā)電機的參數(shù)進行控制處理。本發(fā)明首次利用MATLAB建立了功能完整、符合實際的勵磁系統(tǒng)仿真模型，各單元接入方式靈活可選，代表性強，可以適應(yīng)和滿足不同結(jié)構(gòu)勵磁調(diào)節(jié)器的仿真需要。
【專利說明】基于MATLAB的勵磁系統(tǒng)全功能特性仿真系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種勵磁系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)，尤其涉及一種基于MATLAB的勵磁系統(tǒng)全功能特性。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在電力系統(tǒng)常用的PSASP、BPA仿真計算程序等，由于不對用戶開放，不便進行仿真模型的開發(fā)和設(shè)計；仿真測試信號類型及接入點、中間變量輸出觀測都受到限制，無法滿足有關(guān)仿真測試的要求；勵磁系統(tǒng)相關(guān)限制單元模型類型不全(目前只提供了過勵限制、低勵限制模型)，但由于與實際不符，模型不完善，參數(shù)物理意義不明確，一直無法使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種基于MATLAB的勵磁系統(tǒng)全功能特性仿真系統(tǒng)，應(yīng)用更加靈活，適應(yīng)性更廣。
[0004]本發(fā)明米用下述技術(shù)方案:一種基于MATLAB的勵磁系統(tǒng)全功能特性仿真系統(tǒng),包括AVR單元、PSS單元、機端電壓有效值計算模塊、定子過流限制單元、轉(zhuǎn)子過流限制單元和低勵限制單元，電壓給定值和試驗信號經(jīng)加法器I疊加后形成電壓參考值至AVR單元；兩個機端電壓分量輸入至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的輸出至機端電壓有效值計算模塊，機端電壓有效值計算模塊的輸出VS至AVR單元；轉(zhuǎn)子電流輸入至AVR單元；發(fā)電機有功給定值和發(fā)電機有功經(jīng)加法器2疊加后輸入至PSS單元，轉(zhuǎn)子速度偏差輸入至PSS單元，PSS單元的輸出至AVR單元；發(fā)電機無功也至AVR單元，AVR輸出Vf至發(fā)電機用于調(diào)節(jié)的發(fā)電機電壓；所述的發(fā)電機的輸出接至廠用電和主變壓器，主變壓器的輸出通過線路連接電網(wǎng)，主變壓器的輸出連接有短路故障設(shè)置單元。
[0005]所述的機端電壓有效值計算模塊輸出的機端電壓也輸出至定子過流限制單元和低勵限制單元，所述的發(fā)電機有功也輸入至低勵限制單元，所述的發(fā)電機無功同時輸入定子過流限制單元和低勵限制單元，所述的定子過流限制單元還輸入有機端電流，所述的轉(zhuǎn)子電流也輸入至轉(zhuǎn)子過流限制單元；所述的定子過流限制單元的輸出和轉(zhuǎn)子過流限制單元的輸出接至低比門，低比門的輸入還接有AVR單元的過勵輸出信號，所述低勵限制單元的輸出和低比門的輸出接至高比門，高比門的輸出接至AVR單元的低勵信號輸入端。
[0006]所述的AVR單元包括有調(diào)差單元、PID環(huán)節(jié)、放大環(huán)節(jié)，勵磁變換相電抗，輸入AVR單元的電壓參考值至AVR加法器4，調(diào)差單元的輸出與輸入AVR單元的發(fā)電機無功輸入至AVR乘法器1，AVR乘法器I的輸出和輸入AVR單元的機端電壓通過加法器3輸入至AVR機端電壓測量環(huán)節(jié)，AVR機端電壓測量環(huán)節(jié)的輸出也至AVR加法器4，AVR加法器4的輸出至低比門輸入；高比門的輸出至和PSS的輸出至AVR加法器5，AVR加法器5的輸出依次通過PID環(huán)節(jié)、放大環(huán)節(jié)、限幅I進入限幅2，測量環(huán)節(jié)的輸出也至限幅2，限幅2的輸出至AVR加法器6，勵磁變換相電抗和輸入AVR單元的轉(zhuǎn)子電流輸入至AVR乘法器2，AVR乘法器2的輸出至AVR加法器6，AVR加法器6的輸出即AVR單元輸出，用于調(diào)節(jié)的發(fā)電機機端電壓。[0007]所述的定子過流限制單元包括有頂值判斷單元、熱積累計算單元、過熱判斷單元和輸出控制邏輯單元，輸入定子過流限制單元的機端電壓通過機端電壓測量環(huán)節(jié)輸送至頂值判斷單元，輸入定子過流限制單元的機端電流通過機端電流測量環(huán)節(jié)輸送至頂值判斷單元、啟動值單元和定子過流限制第一校正環(huán)節(jié)，啟動值單元的輸出通過熱積累計算單元至過熱判斷單元，過熱判斷單元和頂值判斷單元的輸出至電流限制給定單元，電流限制給定單元的輸出、頂值判斷單元的輸出和定子過流限制第一校正環(huán)節(jié)的輸出均至輸出控制邏輯單元；發(fā)電機無功依次通過無功測量環(huán)節(jié)、定子過流限制第二校正環(huán)節(jié)至無功限制給定單元，無功限制給定單元的第一輸出端通過非門和邏輯/數(shù)值轉(zhuǎn)換單元至輸出控制邏輯單元，無功限制給定單元的第二輸出端直接至輸出控制邏輯單元，輸出控制邏輯單元的輸出即為定子過流限制單元的輸出。
[0008]所述的轉(zhuǎn)子過流限制單元包括有頂值判斷單元、過熱判斷單元、熱積累計算單元、給定值選擇單元和輸出控制邏輯單元，轉(zhuǎn)子電流通過轉(zhuǎn)子電流測量環(huán)節(jié)輸入至啟動值單元、頂值判斷單元和轉(zhuǎn)子電流校正環(huán)節(jié)，啟動值單元的輸出通過熱積累計算單元至過熱判斷單元，過熱判斷單元的輸出和頂值判斷單元的輸出至給定值選擇單元，給定值選擇單元的輸出和轉(zhuǎn)子電流校正環(huán)節(jié)的輸出至轉(zhuǎn)子過流限制加法器，轉(zhuǎn)子過流限制加法器的輸出、頂值判斷單元的輸出和過熱判斷單元的輸出至輸出控制邏輯單元，輸出控制邏輯單元的輸出即轉(zhuǎn)子過流限制單元的輸出。
[0009]本發(fā)明有以下有益效果:
[0010](I)、首次利用MATLAB建立了功能完整、符合實際的勵磁系統(tǒng)仿真模型，各單元接入方式靈活可選，代表性強，可以適應(yīng)和滿足不同結(jié)構(gòu)勵磁調(diào)節(jié)器的仿真需要。其中過勵限制、低勵限制、定子過流限制(包括最大無功限制)模型是在研究多種勵磁系統(tǒng)限制單元工作原理及實測特性的基礎(chǔ)上自主研究建立，通過與實測特性比對，模型工作穩(wěn)定，符合實際。
[0011](2)、仿真系統(tǒng)為開放式設(shè)計，使用者可以根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的仿真對象方便地進行組合和增減，相比常用的系統(tǒng)分析軟件(如PSASP、BPA等不對用戶開放，無法對模型結(jié)構(gòu)進行改變)應(yīng)用更加靈活，適應(yīng)性更廣。
[0012](3)、提供了專用頻率特性試驗信號模塊及計算程序，可進行PSS有補償特性及無補償特性的仿真測試，實現(xiàn)PSS單元的預(yù)整定計算及試驗結(jié)果的仿真校核等；而PSASP、BPA卻無法實現(xiàn)PSS有補償特性的仿真測試。
[0013](4)、利用MATLAB本身提供的錄波器功能可以很方便地觀察任意測點的響應(yīng)波形，利于進行分析和調(diào)試，提高工作效率。
[0014](5)、仿真系統(tǒng)中各整定參數(shù)的結(jié)構(gòu)及物理意義，與國標(biāo)保持一致，便于使用者掌握和應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的主系統(tǒng)模型圖；
[0016]圖2為AVR模型圖；
[0017]圖3為定子電流限制模型圖；
[0018]圖4為轉(zhuǎn)子電流限制模型圖；[0019]圖5為低勵限制模型圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種基于MATLAB的勵磁系統(tǒng)全功能特性仿真系統(tǒng)，包括發(fā)電機、廠用電、主變壓器、短路故障設(shè)置單元、線路、AVR單元、PSS單元、機端電壓有效值計算模塊、定子過流限制單元、轉(zhuǎn)子過流限制單元和低勵限制單元，電壓給定值和試驗信號(仿真所需要的電壓測試信號)經(jīng)加法器I疊加后形成電壓參考值Vref輸入至AVR單元；兩個機端電壓分量輸入至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的輸出至機端電壓有效值計算模塊，機端電壓有效值計算模塊的輸出VS至AVR單元；轉(zhuǎn)子電流ifd輸入至AVR單元；發(fā)電機有功給定值和發(fā)電機有功經(jīng)加法器2疊加后輸入至PSS單元，轉(zhuǎn)子速度偏差輸入w至PSS單元，PSS單元的輸出upss至AVR單元；發(fā)電機無功Q也至AVR單元，AVR輸出調(diào)節(jié)電壓Vf至發(fā)電機用于調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓；所述的發(fā)電機的輸出接至廠用電和主變壓器，主變壓器的輸出通過線路連接電網(wǎng)，主變壓器的輸出連接有短路故障設(shè)置單元。
[0021]所述的機端電壓有效值計算模塊輸出的機端電壓也輸出至定子過流限制單元和低勵限制單元，所述的發(fā)電機有功也輸入至低勵限制單元，所述的發(fā)電機無功同時輸入定子過流限制單元和低勵限制單元，所述的定子過流限制單元還輸入有機端電流，所述的轉(zhuǎn)子電流也輸入至轉(zhuǎn)子過流限制單元；所述的定子過流限制單元的輸出和轉(zhuǎn)子過流限制單元的輸出接至低比門，低比門的輸入還接有AVR單元的過勵信號輸出端⑶OLI (信號連接符，來自圖2)，所述低勵限制單元的輸出和低比門的輸出接至高比門，高比門的輸出接至AVR單元的低勵信號輸入端DILI (信號連接符，接至圖2)。
[0022]如圖2所示，所述的AVR單元包括有調(diào)差單元、PID環(huán)節(jié)、放大環(huán)節(jié)，勵磁變換相電抗，輸入AVR單元的電壓參考值vref至AVR加法器4，調(diào)差單元的輸出與輸入AVR單元的發(fā)電機無功Q輸入至AVR乘法器1，AVR乘法器I的輸出和輸入AVR單元的機端電壓vs通過加法器3輸入至AVR機端電壓測量環(huán)節(jié)，AVR機端電壓測量環(huán)節(jié)的輸出也至AVR加法器4，AVR加法器4的輸出至圖1中的低比門，與限制單元輸出進行比較。圖1中的DILI和PSS的輸出upss至AVR加法器5，AVR加法器5的輸出依次通過PID環(huán)節(jié)、放大環(huán)節(jié)、限幅I進入限幅2，AVR機端電壓測量環(huán)節(jié)的輸出也至限幅2，限幅2的輸出至AVR加法器6，勵磁變換相電抗和輸入AVR單元的轉(zhuǎn)子電流ifd輸入至AVR乘法器2，AVR乘法器2的輸出至AVR加法器6，AVR加法器6的輸出即AVR單元輸出Vf，用于調(diào)節(jié)發(fā)電機機端電壓。
[0023]如圖3所示，所述的定子過流限制單元包括有頂值判斷單元、熱積累計算單元、過熱判斷單元和輸出控制邏輯單元，輸入定子過流限制單元的機端電壓vs通過機端電壓測量環(huán)節(jié)輸送至頂值判斷單元，輸入定子過流限制單元的機端電流is通過機端電流測量環(huán)節(jié)輸送至頂值判斷單元、啟動值單元和定子過流限制第一校正環(huán)節(jié)，啟動值單元的輸出通過熱積累計算單元至過熱判斷單元，過熱判斷單元和頂值判斷單元的輸出至電流限制給定單元，電流限制給定單元的輸出、頂值判斷單元的輸出和定子過流限制第一校正環(huán)節(jié)的輸出均至輸出控制邏輯單元；發(fā)電機無功Qe依次通過無功測量環(huán)節(jié)、定子過流限制第二校正環(huán)節(jié)至無功限制給定單元，無功限制給定單元的第一輸出端通過非門和邏輯/數(shù)值轉(zhuǎn)換單元至輸出控制邏輯單元，無功限制給定單元的第二輸出端直接至輸出控制邏輯單元，輸出控制邏輯單元的輸出即為定子過流限制單元的輸出。[0024]如圖4所示，所述的轉(zhuǎn)子過流限制單元包括有頂值判斷單元、過熱判斷單元、熱積累計算單元、給定值選擇單元和輸出控制邏輯單元，轉(zhuǎn)子電流通過轉(zhuǎn)子電流測量環(huán)節(jié)輸入至啟動值單元、頂值判斷單元和轉(zhuǎn)子電流校正環(huán)節(jié)，啟動值單元的輸出通過熱積累計算單元至過熱判斷單元，過熱判斷單元的輸出和頂值判斷單元的輸出至給定值選擇單元，給定值選擇單元的輸出和轉(zhuǎn)子電流校正環(huán)節(jié)的輸出至轉(zhuǎn)子過流限制加法器7，轉(zhuǎn)子過流限制加法器7的輸出、頂值判斷單元的輸出和過熱判斷單元的輸出至輸出控制邏輯單元，輸出控制邏輯單元的輸出即轉(zhuǎn)子過流限制單元的輸出。
[0025]如圖5所示，所述的低勵限制單元包括有低勵定值表單元、低電壓補償單元、低勵投退控制單元，發(fā)電機有功PE通過有功測量環(huán)節(jié)和低勵定值表至低勵限制乘法器3，發(fā)電機機端電壓通過機端電壓測量環(huán)節(jié)至低電壓補償單元(作用是根據(jù)機端電壓變化動態(tài)補償?shù)蛣钕拗贫ㄖ?，低電壓補償單元的輸出至低勵限制乘法器3，低勵限制乘法器3的輸出通過濾波環(huán)節(jié)至低勵限制加法器8 ;發(fā)電機無功通過無功測量環(huán)節(jié)、低勵限制校正環(huán)節(jié)至低勵限制加法器8，低勵限制加法器8的輸出通過放大環(huán)節(jié)K至低勵限制加法器9，低勵投退控制單元的輸出至加法器9，加法器9的輸出即低勵限制單元的輸出。
[0026]下面以自并勵勵磁系統(tǒng)的機組、勵磁調(diào)節(jié)器采用各限制單元輸出以競比門方式接在PID環(huán)節(jié)前的結(jié)構(gòu)為例，介紹見各模塊的功能。
[0027]圖1中的各模塊分析:
[0028]1、發(fā)電機:采用MATLAB提供的詳細模型，這個模型是已知的，需輸入的參數(shù)可為銘牌參數(shù)或?qū)崪y參數(shù)；
[0029]2、主變壓器:采用MATLAB提供的詳細模型，需輸入的參數(shù)可為銘牌參數(shù)或?qū)崪y參數(shù)；
[0030]3、廠用負荷:為一 RLC型并聯(lián)型負載，采用缺省值；
[0031]4、線路:模型結(jié)構(gòu)可選，可按機組實際的聯(lián)系阻抗選定；
[0032]5、電網(wǎng):采用無窮大系統(tǒng)或?qū)嶋H等效電網(wǎng)；
[0033]6、短路故障模塊:可實現(xiàn)單相、兩相、三相短路故障模擬(接地電阻及短路時間可調(diào))；
[0034]7、PSS模塊:提供了 1、I1、III型PSS模型及信號處理方式，可按實際選用并進行參數(shù)設(shè)定，可投退；
[0035]8、試驗信號模塊:可采用MATLAB提供的各種信號進行試驗和測試，也可用自編的專用測試信號及FFT程序完成頻率響應(yīng)測試。
[0036]此仿真系統(tǒng)的工作流程介紹如下:
[0037]通過“電壓給定”、“有功給定”及“電網(wǎng)”電壓水平設(shè)定，可以將發(fā)電機的有功、無功及機端電壓調(diào)整到所需工況。
[0038]通過選取不同的試驗信號、設(shè)置故障、投切負荷，可以進行AVR、PSS、限制單元的各種特性仿真及參數(shù)優(yōu)化。
[0039]機端電壓、調(diào)差單元、電壓給定值疊加后形成的電壓調(diào)節(jié)信號(參見附圖2)，與過勵限制輸出、定子過流限制輸出一起接到低比門min (參見附圖1)，低比門min的輸出與低勵限制的輸出一起接到高比門max，高比門max輸出與電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)輸出疊加后(圖2所示)，形成總的調(diào)節(jié)信號，經(jīng)PID調(diào)節(jié)、放大后，最終調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電壓，達到控制發(fā)電機機端電壓到目的。
[0040]正常運行時，各限制單元不動，過勵限制和定子過流限制輸出為高值，低勵限制輸出低值，電壓調(diào)節(jié)通道進行正常調(diào)節(jié)；當(dāng)由于過勵造成過勵限制或定子電流限制動作時它們輸出低值，而低勵限制不會動仍輸出一個低值，過勵限制或定子電流限制就會取代電壓通道進行調(diào)節(jié)，動作于減磁并將轉(zhuǎn)子電流或定子電流限制在一定值上，保護發(fā)電機不被損壞；當(dāng)由于無功偏低造成低勵限制動作時，它將輸出一個高值，而過勵限制或定子電流限制不會動仍輸出一個高值，低勵限制就會取代電壓通道進行調(diào)節(jié)，動作于增磁，并將無功限制一給定值，避免發(fā)電機失去穩(wěn)定。當(dāng)發(fā)電機恢復(fù)正常運行后，各限制單元將自動返回，電壓調(diào)節(jié)通道進行正常調(diào)節(jié)。
[0041]圖2中所示的AVR單元模塊的分析如下:
[0042]AVR采用自并勵系統(tǒng)模型，各參數(shù)可按實測值整定。工作流程見上述，除了已提到的模塊，還包含下列模塊:
[0043]1、“測量環(huán)節(jié)”:測量環(huán)節(jié)模型I/ (Ι+Trs)，測量時間常數(shù)Tr與調(diào)節(jié)器有關(guān)，一般取 0.02 ;
[0044]2、“限幅I”:調(diào)節(jié)器控制環(huán)節(jié)最大、最小輸出限制值；
[0045]3、“限幅2”:勵磁系統(tǒng)最大、最小輸出限制值；
[0046]4、“勵磁變換向電抗”:用于反映勵磁變阻抗對勵磁系統(tǒng)輸出電壓的影響具體結(jié)構(gòu)是已知的現(xiàn)有技術(shù)。
[0047]圖3中所示的定子過流限制單元模塊的分析如下:
[0048]采用反時限限制特性設(shè)計(即過電流值越大，則允許過流時間越短)，各主要模塊及作用如下:
[0049]1、“測量環(huán)節(jié)”:測量環(huán)節(jié)模型I/ (Ι+Trs)，測量時間常數(shù)Tr與調(diào)節(jié)器有關(guān)，一般取0.02。本單兀輸入量分別為發(fā)電機無功Q、發(fā)電機機端電流Is、發(fā)電機機端電壓Us ；
[0050]2、“啟動值”:用于設(shè)定限制單元進行熱積累計算的啟動值；
[0051]3、“熱積累計算”:為一積分器，熱積累B’ = / (Is2-啟動值2)dt，下限幅為O;
[0052]4、“頂值判斷”:用于判斷定子電流是否達到允許最大值，并按要求將定子電流限制到設(shè)定值；
[0053]5、“過熱判斷”:用于設(shè)定允許的熱積累定值B ;判斷熱積累B’是否達到設(shè)定值B ；整定過流反時限動作后允許再次過流的閉鎖值，避免定子過流限制反復(fù)動作；
[0054]6、“電流限制給定”:用于整定頂值限制和過熱限制定值，并通過邏輯判斷選擇其中的一個作為目標(biāo)值(當(dāng)過熱動作時目標(biāo)值取長期允許運行值，當(dāng)電流超過頂值時目標(biāo)值取頂值)，并將定子電流限制到該目標(biāo)值；
[0055]7、“無功限制給定”:用于在減小定子電流時，防止無功減為負值；
[0056]8、“校正環(huán)節(jié)”:校正環(huán)節(jié)模型(1+Tls)/ (1+T2s)，一般用于超前校正，有利于過勵限制工作的穩(wěn)定性。Tl、T2缺省值取0.5,0.1 ；
[0057]9、“doUble”模塊:用于邏輯量與數(shù)值量間的轉(zhuǎn)換；
[0058]10、“輸出控制邏輯”:在限制單元動作時，實現(xiàn)定子電流或無功的閉環(huán)控制，而在限制單元未動時確保單元不會誤動；完成限制單元的投退設(shè)定。定子過流限制輸出接至圖1低比門min。[0059]圖4所示的轉(zhuǎn)子過流限制單元模型的分析如下:
[0060]采用反時限限制特性設(shè)計，各主要模塊及作用如下:
[0061]1、“測量環(huán)節(jié)”:測量環(huán)節(jié)模型I/ (Ι+Trs)，測量時間常數(shù)Tr與調(diào)節(jié)器有關(guān)，一般取0.02，本單元輸入量為發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流If ；
[0062]2、“啟動值”:用于設(shè)定限制單元進行熱積累計算的啟動值；
[0063]3、“熱積累計算”:為一積分器，熱積累B’ = / (If2-啟動值2)dt，下限幅為O;
[0064]4、“頂值判斷”:用于判斷轉(zhuǎn)子電流是否達到允許最大值，并按要求將電流限制到設(shè)定值；
[0065]5、“過熱判斷”:用于設(shè)定允許的熱積累定值B ;判斷熱積累B’是否達到設(shè)定值B ;整定過流反時限動作后允許再次過勵的閉鎖值，避免過勵限制反復(fù)動作；
[0066]6、“給定值選擇”:用于整定頂值限制和過熱限制定值，并通過邏輯判斷選擇其中的一個作為目標(biāo)值(當(dāng)過熱動作時目標(biāo)值取長期允許運行值，當(dāng)電流超過頂值時目標(biāo)值取頂值)，并將轉(zhuǎn)子電流限制到該目標(biāo)值；
[0067]7、“校正環(huán)節(jié)”:校正環(huán)節(jié)模型(1+Tls) / (1+T2s)，一般用于超前校正，有利于過勵限制工作的穩(wěn)定性。Tl、T2缺省值取0.5,0.1 ；
[0068]8、“輸出控制邏輯”:在限制單元動作時，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子電流的閉環(huán)控制，而在限制單元未動時確保單元不會誤動；完成限制單元的投退設(shè)定。過勵限制輸出接至圖1低比門。
[0069]圖5所示的低勵限制單元模型的分析如下:
[0070]1、“測量環(huán)節(jié)”:測量環(huán)節(jié)模型I/ (Ι+Trs),測量時間常數(shù)Tr與調(diào)節(jié)器有關(guān)，一般取0.02。本單元輸入量分別為發(fā)電機無功Q、發(fā)電機有功P、發(fā)電機機端電壓Us ；
[0071]2、“濾波環(huán)節(jié)”:測量環(huán)節(jié)模型I/ (1+Tus)，用于平滑低勵定值的波動，Tu缺省值為I;
[0072]3、“低勵定值表”:采用(P，Q)五點輸入，即(Pl，Ql)、(P2，Q2)、(P3，Q3)、(P4，Q4)、(P5，Q5)，其它點通過實測的有功P，采取插值法計算得到對應(yīng)的低勵無功限制定值；
[0073]4、“低電壓補償”:目的是在機端電壓低于于額定值時，將低勵限制定值抬高，限制進相能力；
[0074]5、“校正環(huán)節(jié)”:校正環(huán)節(jié)模型(1+Tls) / (1+T2s)，一般用于超前校正，有利于低勵限制工作的穩(wěn)定性。Tl、T2缺省值取0.8,0.1 ；
[0075]6、“放大環(huán)節(jié)K”:用于調(diào)節(jié)低勵限制的穩(wěn)定性及調(diào)節(jié)精度，缺省值取I ;
[0076]7、“低勵投退控制”:整定O時，可將限制單元投入；整定一個大的負值(如-50)，可將限制單元退出。低勵限制輸出接至圖1高比門。
【權(quán)利要求】
1.一種基于MATLAB的勵磁系統(tǒng)全功能特性仿真系統(tǒng)，其特征在于:包括AVR單元、PSS單元、機端電壓有效值計算模塊、定子過流限制單元、轉(zhuǎn)子過流限制單元和低勵限制單元，電壓給定值和試驗信號經(jīng)加法器I疊加后形成電壓參考值至AVR單元；兩個機端電壓分量輸入至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的輸出至機端電壓有效值計算模塊，機端電壓有效值計算模塊的輸出VS至AVR單元；轉(zhuǎn)子電流輸入至AVR單元；發(fā)電機有功給定值和發(fā)電機有功經(jīng)加法器2疊加后輸入至PSS單元，轉(zhuǎn)子速度偏差輸入至PSS單元，PSS單元的輸出至AVR單元；發(fā)電機無功也至AVR單元，AVR輸出Vf至發(fā)電機用于調(diào)節(jié)的發(fā)電機電壓；所述的發(fā)電機的輸出接至廠用電和主變壓器，主變壓器的輸出通過線路連接電網(wǎng)，主變壓器的輸出連接有短路故障設(shè)置單元； 所述的機端電壓有效值計算模塊輸出的機端電壓也輸出至定子過流限制單元和低勵限制單元，所述的發(fā)電機有功也輸入至低勵限制單元，所述的發(fā)電機無功同時輸入定子過流限制單元和低勵限制單元，所述的定子過流限制單元還輸入有機端電流，所述的轉(zhuǎn)子電流也輸入至轉(zhuǎn)子過流限制單元；所述的定子過流限制單元的輸出和轉(zhuǎn)子過流限制單元的輸出接至低比門，低比門的輸入還接有AVR單元的過勵輸出信號，所述低勵限制單元的輸出和低比門的輸出接至高比門，高比門的輸出接至AVR單元的低勵信號輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MATLAB的勵磁系統(tǒng)全功能特性仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述的AVR單元包括有調(diào)差單元、PID環(huán)節(jié)、放大環(huán)節(jié)，勵磁變換相電抗，輸入AVR單元的電壓參考值至AVR加法器4，調(diào)差單元的輸出與輸入AVR單元的發(fā)電機無功輸入至AVR乘法器.1，AVR乘法器I的輸出和輸入AVR單元的機端電壓通過加法器3輸入至AVR機端電壓測量環(huán)節(jié)，AVR機端電壓測量環(huán)節(jié)的輸出也至AVR加法器4，AVR加法器4的輸出至低比門輸入；高比門的輸出至和PSS的輸出至AVR加法器5，AVR加法器5的輸出依次通過PID環(huán)節(jié)、放大環(huán)節(jié)、限幅I進入限幅2，測量環(huán)節(jié)的輸出也至限幅2，限幅2的輸出至AVR加法器6，勵磁變換相電抗和輸入AVR單元的轉(zhuǎn)子電流輸入至AVR乘法器2，AVR乘法器2的輸出至AVR加法器6，AVR加法器6的輸出即AVR單元輸出，用于調(diào)節(jié)的發(fā)電機機端電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MATLAB的勵磁系統(tǒng)全功能特性仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述的定子過流限制單元包括有頂值判斷單元、熱積累計算單元、過熱判斷單元和輸出控制邏輯單元，輸入定子過流限制單元的機端電壓通過機端電壓測量環(huán)節(jié)輸送至頂值判斷單元，輸入定子過流限制單元的機端電流通過機端電流測量環(huán)節(jié)輸送至頂值判斷單元、啟動值單元和定子過流限制第一校正環(huán)節(jié)，啟動值單元的輸出通過熱積累計算單元至過熱判斷單元，過熱判斷單元和頂值判斷單元的輸出至電流限制給定單元，電流限制給定單元的輸出、頂值判斷單元的輸出和定子過流限制第一校正環(huán)節(jié)的輸出均至輸出控制邏輯單元；發(fā)電機無功依次通過無功測量環(huán)節(jié)、定子過流限制第二校正環(huán)節(jié)至無功限制給定單元，無功限制給定單元的第一輸出端通過非門和邏輯/數(shù)值轉(zhuǎn)換單元至輸出控制邏輯單元，無功限制給定單元的第二輸出端直接至輸出控制邏輯單元，輸出控制邏輯單元的輸出即為定子過流限制單元的輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MATLAB的勵磁系統(tǒng)全功能特性仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子過流限制單元包括有頂值判斷單元、過熱判斷單元、熱積累計算單元、給定值選擇單元和輸出控制邏輯單元，轉(zhuǎn)子電流通過轉(zhuǎn)子電流測量環(huán)節(jié)輸入至啟動值單元、頂值判斷單元和轉(zhuǎn)子電流校正環(huán)節(jié)，啟動值單元的輸出通過熱積累計算單元至過熱判斷單元，過熱判斷單元的輸出和頂值判斷單元的輸出至給定值選擇單元，給定值選擇單元的輸出和轉(zhuǎn)子電流校正環(huán)節(jié)的輸出至轉(zhuǎn)子過流限制加法器，轉(zhuǎn)子過流限制加法器的輸出、頂值判斷單元的輸出和過熱判斷單元的輸出至輸出控制邏輯單元，輸出控制邏輯單元的輸出即轉(zhuǎn)子過流限制單元的輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MATLAB的勵磁系統(tǒng)全功能特性仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述的低勵限制單元包括有低勵定值表單元、低電壓補償單元、低勵投退控制單元，發(fā)電機有功通過有功測量環(huán)節(jié)和低勵定值表至低勵限制乘法器，發(fā)電機機端電壓通過機端電壓測量環(huán)節(jié)至低電壓補償單元，低電壓補償單元的輸出至低勵限制乘法器，低勵限制乘法器的輸出通過濾波環(huán)節(jié)至低勵限制第一加法器；發(fā)電機無功通過無功測量環(huán)節(jié)、低勵限制校正環(huán)節(jié)至低勵限制第一加法器，低勵限制第一加法器的輸出通過放大環(huán)節(jié)K至低勵限制第二加法器，低勵投退 控制單元的輸出至第二加法器，第二加法器的輸出即低勵限制單元的輸出。
【文檔編號】H02P21/00GK103516278SQ201310444834
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】陳強, 王驊, 王君亮, 徐鵬煜, 栗占偉, 許立長 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院