小型水轮发电机励磁调节单元及测控保护综合装置的研究

论文摘要

小水电作为可持续发展的能源受到普遍重视。然而,我国小水电测控和保护的自动化水平不高,缺乏可供选用的性价比合适的自动化设备,这导致机组效率低,从而严重制约了水资源的充分利用,因此针对小型水轮发电机的特点,开发相对简单、可靠的测控和保护装置迫在眉睫。本文主要论述了800kW及以下小型水轮发电机励磁调节单元及测控保护综合装置的研制。针对小型水轮发电机的经济技术特点,提出了一套小型水轮发电机测控保护综合装置的总体设计方案,其特点是多功能一体化,结构紧凑,性价比高。该方案采用插件式设计,选用DSP+ARM+C8051的多CPU结构,网络化构架,利用模块化设计编程方法,实现发电机保护、调速、同期、励磁和温度巡检等功能。本文重点阐述了该方案中的发电机保护单元和励磁调节单元的实现。针对小型水轮发电机的特点,摒弃了保护的双重化冗余配置,设置了保护功能A和保护功能B。保护功能A为发电机保护的最简配置,这些保护基本可以保证发电机的安全运行;保护功能B为发电机增设了一些保护功能,这些功能进一步保证发电机保护的完备性和可靠性。文中系统阐述了保护功能配置、各类型保护的原理,以及每种保护功能的逻辑框图和采用的算法。励磁单元由励磁功率部分和励磁调节器两个部分组成。本文中,励磁功率部分采用无刷励磁方式/自并励静止励磁方式来实现,文中论述了其实现原理;励磁调节器采用基于T-S型模糊RBF神经网络的PID调节器来实现,文中详细阐述了T-S型模糊RBF神经网络PID调节器的模型,算法及其算法的实现步骤等,接着利用单机无穷大电力系统模型,结合T-S型模糊RBF神经网络PID的调节器进行了大量的仿真测试,并对结果进行了分析。对该装置的发电机保护单元,励磁单元进行了全面的实验,试验结果表明,发电机保护单元,励磁单元满足设计要求。论文介绍和分析了的试验结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 我国小型水轮发电机测控保护的现状及其发展方向
• 1.3 课题的来源
• 1.4 本论文的主要内容和章节安排
• 2 综合装置的总体设计方案
• 2.1 综合装置的设计原则
• 2.2 综合装置的总体方案
• 2.3 本章小结
• 3 综合装置保护单元的实现
• 3.1 保护单元的配置原则
• 3.2 保护单元的保护配置
• 3.3 保护原理及其逻辑框图
• 3.4 保护算法研究
• 3.5 本章小结
• 4 综合装置励磁单元的实现
• 4.1 引言
• 4.2 同步发电机的励磁方式
• 4.3 同步发电机的励磁控制方式
• 4.4 综合装置励磁单元的实现
• 4.5 本章小结
• 5 综合装置硬件和软件实现
• 5.1 综合装置的硬件实现
• 5.2 综合装置的软件实现
• 5.3 本章小结
• 6 综合装置实验结果及分析
• 6.1 引言
• 6.2 发电机保护单元实验结果及分析
• 6.3 励磁单元实验结果及分析
• 6.4 本章小结
• 7 全文总结及展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 有待进一步开展的研究工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间主要参与的课题