鄭 丹

（國網(wǎng)四川省電力公司廣安供電公司，四川 廣安 638500）

通常情況下，在發(fā)電機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)裝置中，其勵磁系統(tǒng)中專門設(shè)置有相應(yīng)的低勵限制功能結(jié)構(gòu)，對于發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的這一結(jié)構(gòu)裝置，通常意義上又多稱為是P/Q限制器，在進(jìn)行發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的低勵限制情況計算分析時，多使用如下（1）或者是下（2）所示的方程式進(jìn)行計算應(yīng)用。而在發(fā)電機(jī)設(shè)備中繼電保護(hù)結(jié)構(gòu)裝置中，對于發(fā)電機(jī)發(fā)電運行過程中磁力消失情況的計算評價與分析，則多是根據(jù)發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的靜穩(wěn)極限阻抗圓進(jìn)行計算分析，其中發(fā)電機(jī)的靜穩(wěn)極限阻抗圓也被稱作異步阻抗圓。根據(jù)上述發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)中兩種指標(biāo)因素的不同計算評價方法，在進(jìn)行發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)中低勵限制的計算評價中，多將發(fā)電機(jī)的低勵限制整定在R-X坐標(biāo)系中進(jìn)行整定計算和分析評價；而在進(jìn)行發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)中磁力消失情況的計算分析時，則是將磁力消失情況整定在P-Q坐標(biāo)系中進(jìn)行計算分析與評價實施，因此，就造成了發(fā)電機(jī)低勵限制以及磁力消失計算的整定配合不能在同一坐標(biāo)系中進(jìn)行，必然也就導(dǎo)致對于發(fā)電機(jī)低勵限制與磁力消失計算的整定配合計算存在不合理的情況，本文將就此對其整定配合進(jìn)行分析論述。

1 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)阻抗圓在P-Q坐標(biāo)系的映射分析

根據(jù)上述發(fā)電機(jī)低勵限制以及失磁保護(hù)各自的整定配合計算情況，為了實現(xiàn)對于發(fā)電機(jī)低勵限制與失磁保護(hù)的合理整定配合與計算評價，就需要將發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)裝置中對于失磁保護(hù)的整定計算與發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)中低勵限制功能的整定計算相互統(tǒng)一，也就是將發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)裝置中對于失磁保護(hù)的異步阻抗圓整定計算形式，映射到發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)中對于低勵限制的整定計算坐標(biāo)系中，即實現(xiàn)發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)阻抗圓在P-Q坐標(biāo)系的映射反映，具體過程如下。

假設(shè)發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的阻抗圓圓心為（0，X0），阻抗圓半徑為R0，那么，對于阻抗圓動作區(qū)域內(nèi)的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)情況，可以用下列方程（3）進(jìn)行表示，結(jié)合發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)阻抗圓中的已知條件情況，通過代入計算后可以將方程（3）轉(zhuǎn)化為下列方程（4）。

在上示方程（4）中，P、Q、U、I分別表示的是以發(fā)電機(jī)的額定功率以及額定定子線電壓作為基本值，所產(chǎn)生的有功功率以及無功功率、定子線電壓值、定子線電流值等。

由于發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的計算判斷是根據(jù)發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)極限阻抗圓或者是發(fā)電機(jī)異步阻抗圓進(jìn)行的，因此，進(jìn)行發(fā)電機(jī)阻抗圓在P-Q坐標(biāo)系中的映射分析，需要從發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)是采用靜穩(wěn)極限阻抗圓以及異步阻抗圓兩個方面進(jìn)行分析考慮。

首先，發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)如果使用靜穩(wěn)極限阻抗圓進(jìn)行計算判斷，那么根據(jù)發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)極限阻抗圓的特點，有下列公式（5）所示關(guān)系，經(jīng)化簡轉(zhuǎn)換后可得到公式（6）。

而對于隱極的發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)極限阻抗圓來講，則有下列公式（7）所示關(guān)系，在代入公式（6）后可得如下公式（8）所示關(guān)系結(jié)果。

在上示公式（8）中，Xe、Xd分別表示的是系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值以及發(fā)電機(jī)直軸同步不飽和值的標(biāo)幺值。公式（8）就實現(xiàn)了發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)以靜穩(wěn)極限阻抗圓進(jìn)行計算評價中，R-X坐標(biāo)系向P-Q坐標(biāo)系的映射轉(zhuǎn)換，在上述計算公式中，發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)極限阻抗圓的圓心為（0，（Xd-Xe）U2/（2XdXe）），圓的半徑 R為（Xd+Xe）U2/（2XdXe），發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的動作區(qū)域在阻抗圓的外部。

其次，如果發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)采用異步阻抗圓進(jìn)行計算判斷，根據(jù)異步阻抗圓特點公式（9），在根據(jù)發(fā)電機(jī)異步阻抗圓的已知關(guān)系條件后，經(jīng)代入轉(zhuǎn)換可得關(guān)系公式（10）。

上述公式（10）則實現(xiàn)了發(fā)電機(jī)異步阻抗圓中對于失磁保護(hù)的R-X坐標(biāo)系計算判斷向P-Q坐標(biāo)系的計算判斷映射轉(zhuǎn)換，其中，該圓圓心為（0，-（Xd+0.5X＇d）U2/（XdX＇d）），圓的半徑為（Xd-0.5X＇d）U2/（XdX＇d），發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)動作區(qū)在阻抗圓內(nèi)。

2 基于發(fā)電的低勵限制與失磁保護(hù)整定配合計算

根據(jù)上述內(nèi)容，如下圖1所示，為發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)極限阻抗圓與異步阻抗圓映射在P-Q坐標(biāo)系中曲線效果示意圖。

圖1 發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)圓以及異步阻抗圓映射在P-Q坐標(biāo)系中曲線示意圖

根據(jù)上圖可知，發(fā)電機(jī)發(fā)電運行過程中，一旦出現(xiàn)磁力消失或者是低勵情況時，發(fā)電機(jī)的運行狀態(tài)表現(xiàn)為首先越過靜穩(wěn)極限阻抗圓然后到達(dá)異步阻抗圓，這就表明發(fā)電機(jī)低勵限制計算判斷中靜穩(wěn)極限阻抗圓的靈敏度要比異步阻抗圓的靈敏度要高，因此，在進(jìn)行發(fā)電機(jī)低勵限制與磁力消失計算的整定配合上，不管發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)裝置中失磁保護(hù)是采用靜穩(wěn)極限阻抗圓還是采用異步阻抗圓進(jìn)行計算判斷，在進(jìn)行發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)中低勵限制的整定計算中，要想實現(xiàn)兩者的合理整定計算，就需要與發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的靜穩(wěn)極限阻抗圓進(jìn)行整定配合計算考慮。根據(jù)對于發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)以及低勵限制的整定配合計算要求，其整定配合計算步驟如下。首先，進(jìn)行以發(fā)電機(jī)的基本電抗作為基值的發(fā)電機(jī)阻抗標(biāo)幺值與系統(tǒng)阻抗標(biāo)幺值，同時，根據(jù)上示公式（6）進(jìn)行基于P-Q坐標(biāo)系的發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)極限阻抗圓推算；其次，根據(jù)工程現(xiàn)場的實際情況，對于上述步驟中計算的靜穩(wěn)圓結(jié)果在留取一定的儲備系數(shù)情況，通常儲備系數(shù)的留取以靜穩(wěn)圓圓心以及半徑的0.9倍為主；最后，根據(jù)所計算求得的靜穩(wěn)圓結(jié)果以及發(fā)電機(jī)的相應(yīng)實驗值，按照統(tǒng)一比例，繪制在P-Q坐標(biāo)系中，根據(jù)靜穩(wěn)圓與發(fā)電機(jī)實驗值、直線P=PN三條曲線結(jié)果與Q負(fù)半軸相交區(qū)域，則可確定出發(fā)電機(jī)低勵限制的方程結(jié)果。

結(jié)語

總之，本文所論述的對于發(fā)電機(jī)低勵限制與磁力消失計算的整定配合方法，是針對于發(fā)電機(jī)低勵限制與失磁保護(hù)整定配合計算中不合理情況所提出的一種適用于實際工程的整定配合計算方案，對于該方案以及過程的分析論述，具有積極的參考作用和價值意義。

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