一种用于同步发电机的灭磁方式评估方法及系统与流程

1.本公开涉及同步发电机励磁系统灭磁方式计算领域，尤其涉及一种用于同步发电机的灭磁方式评估方法及系统。


背景技术：

2.同步发电机励磁系统的灭磁性能对于励磁可靠关停和保护发电机转子回路的重要性为励磁工程人员所熟知。现代灭磁方式多采用磁场断路器加灭磁电阻配合实现转子灭磁，在设计中如何对灭磁容量进行可靠分析是本问题的关键。灭磁容量的计算除了考虑多种故障场景下的最严重分断工况外，还需综合同步发电机的定转子磁链关系，同时，灭磁指令动作后，励磁调节器的输出不能立即降为零。因此有必要考虑两种机电暂态混合作用下的多种故障场景，来完成灭磁设计计算，以指导灭磁电阻选型和评价。一般的灭磁选型研究仅考虑了多种故障场景的模拟，部分还还原了发电机机电过程，但对于扰动发生后的励磁输出方式，均采用严格置零，这种忽略会引入灭磁容量的估算，从而可能在小裕度的设计下存在安全隐患。
3.对于灭磁设计计算需要计及励磁、d轴阻尼和q轴阻尼绕组的磁链过程，因此五阶或五阶以上的同步发电机模型可满足要求。一个灭磁的触发全过程包括：发生扰动(如机端三相短路)后，跳并网开关同时起灭磁指令，励磁调节器在灭磁动作后输出置零，励磁电压保持自然衰减过程。假设磁场断路器瞬时跳开，灭磁电阻随即投入转子回路。此时转子励磁电流和励磁电压的曲线计算即是研究灭磁设计计算实用性的关键。然而现有技术中对励磁电压的计算准确性还不够高，从而使得灭磁方式的评估不够准确，进而无法保证励磁系统灭磁动作的可靠性和安全性。


技术实现要素：

4.本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本公开的第一个目的在于提出一种用于同步发电机的灭磁方式评估方法，以提高灭磁方式评估的准确性。
6.本公开的第二个目的在于提出一种用于同步发电机的灭磁方式评估系统。
7.本公开的第三个目的在于提出一种用于同步发电机的灭磁方式评估设备。
8.为达上述目的，本公开第一方面实施例提出了一种用于同步发电机的灭磁方式评估方法，包括：
9.获取同步发电机的机端电压参考值、机械转矩、不同灭磁方式的非线性系数和电力系统接线结构的节点导纳矩阵；
10.建立灭磁评估总模型，所述灭磁评估总模型包括励磁系统模型、同步发电机五阶模型、电网机电模型和灭磁模型；其中所述励磁系统模型的输入包括所述机端电压参考值，输出包括第一励磁电压；所述同步发电机五阶模型的输入包括励磁电压、所述机械转矩和定子电流，输出包括定子电压、发电机功角和暂态励磁电压；所述电网机电模型的输入包括
所述定子电压、所述发电机功角和所述节点导纳矩阵，输出包括定子电流；所述灭磁模型的输入包括所述暂态励磁电压和任一灭磁方式的非线性系数，输出包括第二励磁电压；
11.将所述机端电压参考值、机械转矩和任一灭磁方式的非线性系数和节点导纳矩阵输入所述灭磁评估总模型，在未接收到灭磁指令时，选择所述第一励磁电压作为所述励磁电压，在接收到灭磁指令时，选择所述第二励磁电压作为所述励磁电压，若所述第二励磁电压符合要求，则选择所述第二励磁电压对应的灭磁方式进行灭磁，若所述第二励磁电压不符合要求，则更换其他灭磁方式的非线性系数获得新的第二励磁电压，进而确定新的灭磁方式。
12.在本公开的一个实施例中，还包括：获取同步发电机的机组技术参数，所述机组技术参数还包括额定电压、额定电流、额定有功功率、额定视在功率、定子电阻、定子漏抗、额定空载励磁电流、额定空载励磁电压、同步电抗值、暂态同步电抗值、次暂态同步电抗值、暂态开路时间常数、次暂态开路时间常数；在建立灭磁评估总模型时，利用所述机组技术参数对所述灭磁评估总模型中的参数进行标幺化处理。
13.在本公开的一个实施例中，所述同步发电机五阶模型的输出还包括机端电压实时值，所述励磁系统模型的输入还包括所述机端电压实时值，所述励磁系统模型基于所述机端电压参考值和所述机端电压实时值输出第一励磁电压。
14.在本公开的一个实施例中，所述灭磁模型的输入还包括次暂态励磁电压，所述灭磁模型基于暂态励磁电压、次暂态励磁电压和任一灭磁方式的非线性系数输出第二励磁电压。
15.在本公开的一个实施例中，所述励磁系统模型采用电力系统静态稳定器，所述励磁系统模型的输入还包括发电机转子角速度变化值，基于所述发电机转子角速度变化值获得辅助电压变压值，基于所述辅助电压变压值、所述机端电压参考值和所述机端电压实时值输出第一励磁电压。
16.在本公开的一个实施例中，建立灭磁评估总模型时，对励磁系统模型、同步发电机五阶模型、电网机电模型和灭磁模型的输入输出数据进行匹配处理，所述匹配处理为将不同坐标轴下的数据换算至相同坐标轴。
17.为达上述目的，本公开第二方面实施例提出了一种用于同步发电机的灭磁方式评估系统，包括：
18.获取模块，用于获取同步发电机的机端电压参考值、机械转矩、不同灭磁方式的非线性系数和电力系统接线结构的节点导纳矩阵；
19.建模模块，用于建立灭磁评估总模型，所述灭磁评估总模型包括励磁系统模型、同步发电机五阶模型、电网机电模型和灭磁模型；其中所述励磁系统模型的输入包括所述机端电压参考值，输出包括第一励磁电压；所述同步发电机五阶模型的输入包括励磁电压、所述机械转矩和定子电流，输出包括定子电压、发电机功角和暂态励磁电压；所述电网机电模型的输入包括所述定子电压、所述发电机功角和所述节点导纳矩阵，输出包括定子电流；所述灭磁模型的输入包括所述暂态励磁电压和任一灭磁方式的非线性系数，输出包括第二励磁电压；
20.评估模块，用于将所述机端电压参考值、机械转矩和任一灭磁方式的非线性系数和节点导纳矩阵输入所述灭磁评估总模型，在未接收到灭磁指令时，选择所述第一励磁电
压作为所述励磁电压，在接收到灭磁指令时，选择所述第二励磁电压作为所述励磁电压，若所述第二励磁电压符合要求，则选择所述第二励磁电压对应的灭磁方式进行灭磁，若所述第二励磁电压不符合要求，则更换其他灭磁方式的非线性系数获得新的第二励磁电压，进而确定新的灭磁方式。
21.在本公开的一个实施例中，所述获取模块还用于获取同步发电机的机组技术参数，所述机组技术参数还包括额定电压、额定电流、额定有功功率、额定视在功率、定子电阻、定子漏抗、额定空载励磁电流、额定空载励磁电压、同步电抗值、暂态同步电抗值、次暂态同步电抗值、暂态开路时间常数、次暂态开路时间常数；所述灭磁方式评估系统还包括预处理模块，所述预处理模块用于在建立灭磁评估总模型时，利用所述机组技术参数对所述灭磁评估总模型中的参数进行标幺化处理。
22.在本公开的一个实施例中，所述灭磁模型的输入还包括次暂态励磁电压，所述灭磁模型基于暂态励磁电压、次暂态励磁电压和任一灭磁方式的非线性系数输出第二励磁电压。
23.为达上述目的，本公开第三方面实施例提出了一种用于同步发电机的灭磁方式评估设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本公开第一方面实施例的用于同步发电机的灭磁方式评估方法。
24.在本公开一个或多个实施例中，获取同步发电机的机端电压参考值、机械转矩、不同灭磁方式的非线性系数和电力系统接线结构的节点导纳矩阵；建立灭磁评估总模型，灭磁评估总模型包括励磁系统模型、同步发电机五阶模型、电网机电模型和灭磁模型；其中励磁系统模型的输入包括机端电压参考值，输出包括第一励磁电压；同步发电机五阶模型的输入包括励磁电压、机械转矩和定子电流，输出包括定子电压、发电机功角和暂态励磁电压；电网机电模型的输入包括定子电压、发电机功角和节点导纳矩阵，输出包括定子电流；灭磁模型的输入包括暂态励磁电压和任一灭磁方式的非线性系数，输出包括第二励磁电压；将机端电压参考值、机械转矩和任一灭磁方式的非线性系数和节点导纳矩阵输入灭磁评估总模型，在未接收到灭磁指令时，选择第一励磁电压作为励磁电压，在接收到灭磁指令时，选择第二励磁电压作为励磁电压，若第二励磁电压符合要求，则选择第二励磁电压对应的灭磁方式进行灭磁，若第二励磁电压不符合要求，则更换其他灭磁方式的非线性系数获得新的第二励磁电压，进而确定新的灭磁方式。在这种情况下，综合励磁系统模型、同步发电机五阶模型、电网机电模型和灭磁模型建立灭磁评估总模型，利用获取的同步发电机的机端电压参考值、机械转矩、不同灭磁方式的非线性系数和电力系统接线结构的节点导纳矩阵输入灭磁评估总模型获得励磁电压，由此，提高了励磁电压的计算准确性，从而提高了灭磁方式评估的准确性。
25.本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
26.为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体
实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
27.图1为本公开实施例所提供的一种用于同步发电机的灭磁方式评估方法的流程示意图；
28.图2为本公开实施例所提供的灭磁评估总模型的结构示意图；
29.图3为本公开实施例所提供的线性灭磁方式下转子电压曲线示意图；
30.图4为本公开实施例所提供的线性灭磁方式下转子电流曲线示意图；
31.图5为本公开实施例所提供的非线性灭磁方式下转子电压曲线示意图；
32.图6为本公开实施例所提供的非线性灭磁方式下转子电流曲线示意图；
33.图7为本公开实施例所提供的一种用于同步发电机的灭磁方式评估系统的框图；
34.图8是用来实现本公开实施例的用于同步发电机的灭磁方式评估方法的用于同步发电机的灭磁方式评估设备的框图。
具体实施方式
35.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开实施例相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。
36.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
37.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。还应当理解，本公开中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
38.下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。
39.本公开提供了一种用于同步发电机的灭磁方式评估方法及系统，主要目的在于提高灭磁方式评估的准确性。
40.在第一个实施例中，图1为本公开实施例所提供的一种用于同步发电机的灭磁方式评估方法的流程示意图，图2为本公开实施例所提供的灭磁评估总模型的结构示意图。如
图1所示，该用于同步发电机的灭磁方式评估方法包括以下步骤：
41.步骤s11，获取同步发电机的机端电压参考值、机械转矩、不同灭磁方式的非线性系数和电力系统接线结构的节点导纳矩阵。
42.在步骤s11中，机端电压参考值可以用v
ref
表示、机械转矩可以用tm表示、不同灭磁方式的非线性系数可以用α表示，
43.在步骤s11中，电力系统接线结构的节点导纳矩阵可以用y
bus
表示。电力系统接线结构例如设置单机-无穷大系统的计算环境。节点导纳矩阵设置有电力系统接线结构的各节点的初始电压幅值、相位。
44.在步骤s11中，还获取同步发电机的机组技术参数，机组技术参数还包括额定电压un、额定电流in、额定有功功率pn、额定视在功率sn、定子电阻ra、定子漏抗x1、额定空载励磁电流i
fn
、额定空载励磁电压u
fn
、同步电抗值、暂态同步电抗值、次暂态同步电抗值、暂态开路时间常数、次暂态开路时间常数。其中，同步电抗值包括横轴同步电抗值xq和纵轴同步电抗值xd；暂态同步电抗值包括暂态横轴同步电抗值x’q
和暂态纵轴同步电抗值x’d
；次暂态同步电抗值包括次暂态横轴同步电抗值x”q
和次暂态纵轴同步电抗值x”d
；暂态开路时间常数包括暂态横轴开路时间常数t’q0
和暂态纵轴开路时间常数t’d0
；次暂态开路时间常数包括次暂态横轴开路时间常数t”q0
和次暂态纵轴开路时间常数t”d0
。机组技术参数中涉及的横轴为dq轴中的q轴，纵轴为dq轴中的d轴。
45.步骤s12，建立灭磁评估总模型，灭磁评估总模型包括励磁系统模型、同步发电机五阶模型、电网机电模型和灭磁模型。
46.在步骤s12中，在建立灭磁评估总模型时，利用机组技术参数对灭磁评估总模型中的参数进行标幺化处理。也即，利用机组技术参数采用标幺制针对灭磁评估总模型中各个模型涉及的同步发电机的转子参数进行标幺化计算。
47.以励磁电感lf、励磁电阻rf、d轴阻尼电感l
1d
、d轴阻尼电阻r
1d
、q轴阻尼电感l
1q
、q轴阻尼电阻r
1q
为例，考虑标幺值下电感和电抗的同一性，利用式(1)对转子参数进行标幺化计算：
48.49.式中，ωn是额定角速度，对于50hz工频下，一般可取314弧度/秒。
50.在步骤s12中，进行标幺化计算的转子参数不限于励磁电感lf、励磁电阻rf、d轴阻尼电感l
1d
、d轴阻尼电阻r
1d
、q轴阻尼电感l
1q
、q轴阻尼电阻r
1q
，针对其他转子参数时也可以利用获得的机组技术参数进行计算。其中，额定电压un、额定电流in、额定有功功率pn、额定视在功率sn等可以作为分母参与部分转子参数的标幺过程的处理计算。
51.在步骤s12中，如图2所示，灭磁评估总模型包括励磁系统模型。具体地，励磁系统模型的输入包括机端电压参考值，输出包括第一励磁电压。
52.在步骤s12中，励磁系统模型的输入还包括机端电压实时值，励磁系统模型基于机端电压参考值和机端电压实时值输出第一励磁电压。
53.在步骤s12中，励磁系统模型采用电力系统静态稳定器(即pss环节)，励磁系统模型的输入还包括发电机转子角速度变化值，基于发电机转子角速度变化值获得辅助电压变压值(即pss环节输出值)，基于辅助电压变压值、机端电压参考值和机端电压实时值输出第一励磁电压。具体地，第一励磁电压e
fd1
满足式(2)：
[0054][0055]vi
＝-v
t
+v
pss
ꢀꢀꢀ
(2)
[0056]
式中，ka、ta表示，v
ref
表示机端电压参考值，v
t
表示机端电压实时值，v
pss
表示pss环节输出值，s表示虚部。
[0057]
pss环节输出值基于发电机转子角速度变化值
△
ω获得。具体地，将角速度变化值依次进行和计算，从而获得pss环节输出值v
pss
。其中，k
pss
、t1、t2、t3、t4为励磁调节器pss环节的关键参数。励磁调节器pss环节的关键参数和励磁调节器pss环节的关键参数也包括在步骤s11获得的机组技术参数中。
[0058]
需要说明地，在励磁系统模型初次计算时发电机转子角速度变化值和机端电压实时值为初始值，后续计算中，发电机转子角速度变化值和机端电压实时值由同步发电机五阶模型的输出数据提供。
[0059]
在步骤s12中，如图2所示，灭磁评估总模型包括同步发电机五阶模型(也称五阶同步发电机机电模型)。具体地，同步发电机五阶模型的输入包括励磁电压e
fd
、机械转矩(也称原动机机械转矩)tm和定子电流i
dq
，输出包括定子电压v
dq
、发电机功角δ和暂态励磁电压。定子电压v
dq
包括d轴发电机定子电压ud和q轴发电机定子电压uq，定子电流i
dq
包括d轴发电机定子电流id和q轴发电机定子电流iq。
[0060]
同步发电机五阶模型满足式(3)：
[0061][0062]
式中，ψq为q轴定子磁链，ed″
为d轴次暂态励磁电压，ψd为d轴定子磁链，eq″
为q轴次暂态励磁电压，p表示微分求导算子，eq′
为q轴暂态励磁电压，tj是机组转动惯量，ω是发电机转子角速度，kd为阻尼系数。
[0063]
在一些实施例中，如图2所示，同步发电机五阶模型的输出还包括机端电压实时值v
t
和发电机转子角速度变化值
△
ω。同步发电机五阶模型与励磁系统模型连接，同步发电机五阶模型输出的机端电压实时值和发电机转子角速度变化值参与励磁系统模型的运算。
[0064]
在一些实施例中，同步发电机五阶模型的输出还包括电磁功率。
[0065]
在一些实施例中，同步发电机五阶模型还用于将接收到的定子电流送至灭磁模型。
[0066]
需要说明地，在同步发电机五阶模型初次计算时定子电流i
dq
为初始值，后续计算中，定子电流i
dq
由电网机电模型的输出数据提供。
[0067]
在一些实施例中，如图2所示，同步发电机五阶模型与选择器c连接，选择器c的输出为励磁电压e
fd
，选择器c的输人分别与励磁系统模型和灭磁模型连接，当选择器c接收到灭磁指令m时，选择器c选择灭磁模型输出的第二励磁电压e
fd2
，若没有收到灭磁指令m，选择器c选择励磁系统模型输出的第一励磁电压e
fd1
。
[0068]
在步骤s12中，如图2所示，灭磁评估总模型包括灭磁模型。具体地，灭磁模型的输入包括暂态励磁电压和任一灭磁方式的非线性系数，输出包括第二励磁电压。
[0069]
在一些实施例中，步骤s12中的灭磁模型的输入还包括次暂态励磁电压，灭磁模型基于暂态励磁电压、次暂态励磁电压和任一灭磁方式的非线性系数输出第二励磁电压。
[0070]
在一些实施例中，步骤s12中的灭磁模型的输入还包括定子电流，灭磁模型基于暂态励磁电压、次暂态励磁电压、定子电流和任一灭磁方式的非线性系数输出第二励磁电压。
[0071]
在一些实施例中，灭磁模型的输出还包括励磁电流。
[0072]
如图2所示，灭磁模型与同步发电机五阶模型连接。灭磁模型的输入中的暂态励磁电压、次暂态励磁电压、定子电流来自同步发电机五阶模型。
[0073]
在一些实施例中，灭磁模型输出的第二励磁电压满足式(4)：
[0074][0075]
式中，ψf为励磁绕组感应磁链，if为励磁电流，k为灭磁电阻容量系数，α为灭磁方式的非线性系数。若α＝1则表示为灭磁方式为线性电阻灭磁，若α《1，则为非线性电阻灭磁方式。励磁电流if可以基于暂态励磁电压、次暂态励磁电压、定子电流计算得到。灭磁模型每次输入一种灭磁方式的非线性系数计算得到对应的第二励磁电压。
[0076]
在步骤s12中，如图2所示，灭磁评估总模型包括电网机电模型。具体地，电网机电
模型的输入包括定子电压、发电机功角和节点导纳矩阵，输出包括定子电流。
[0077]
如图2所示，电网机电模型与同步发电机五阶模型连接，电网机电模型接收同步发电机五阶模型输出的定子电压和发电机功角，电网机电模型向同步发电机五阶模型输出定子电流。
[0078]
在电网机电模型中，输出的定子电流i
dq
满足式(5)：
[0079]
i＝y
busvbus
ꢀꢀꢀ
(5)
[0080]
式中，i为定子电流对应的自然坐标的电流值。v
bus
为定子电压v
dq
对应的自然坐标的电压值，其满足式(6)：
[0081][0082]
式中，v
inf
为电网系统节点电压。vd为d轴发电机定子电压，vq为q轴发电机定子电压。
[0083]
当前dq轴下的定子电流满足式(7)：
[0084][0085]
式中，end为矩阵运算后取列向量的最后一行值
[0086]
步骤s13，将机端电压参考值、机械转矩和任一灭磁方式的非线性系数和节点导纳矩阵输入灭磁评估总模型，在未接收到灭磁指令时，选择第一励磁电压作为励磁电压，在接收到灭磁指令时，选择第二励磁电压作为励磁电压，若第二励磁电压符合要求，则选择第二励磁电压对应的灭磁方式进行灭磁，若第二励磁电压不符合要求，则更换其他灭磁方式的非线性系数获得新的第二励磁电压，进而确定新的灭磁方式。
[0087]
在步骤s13中，当外部工况触发灭磁动作时生成灭磁指令。
[0088]
在步骤s13中，若第二励磁电压符合要求，则选择第二励磁电压对应的灭磁方式进行灭磁指的是若第二励磁电压符合要求，基于得到该第二励磁电压的灭磁方式的非线性系数确定灭磁方式，该灭磁方式即为评估得到的所需的灭磁方式，利用该灭磁方式进行灭磁。
[0089]
在一些实施例中，第二励磁电压符合要求指的是满足最大灭磁电压的计算结果和设计要求。
[0090]
在步骤s12中，建立灭磁评估总模型时，对励磁系统模型、同步发电机五阶模型、电网机电模型和灭磁模型的输入输出数据进行匹配处理，匹配处理为将不同坐标轴下的数据换算至相同坐标轴。由此完成了励磁系统模型、同步发电机五阶模型、电网机电模型和灭磁模型的接口的匹配连接。
[0091]
图3为本公开实施例所提供的线性灭磁方式下转子电压曲线示意图；图4为本公开实施例所提供的线性灭磁方式下转子电流曲线示意图；图5为本公开实施例所提供的非线性灭磁方式下转子电压曲线示意图；图6为本公开实施例所提供的非线性灭磁方式下转子电流曲线示意图。
[0092]
以国内某700mva隐式同步发电机组为例进行灭磁方式评估，该机组的额定负载励磁电流4625a，空载额定励磁电流为1437a，转子电阻0.1ω，设计欲比较线性不锈钢电阻和非线性氧化锌电阻两种灭磁方式(非线性系数α取0.8)，即设置α＝1和α＝0.8两种情况，灭磁控制电压均为2200v，负载工况下机端发生三相短路故障经0.65s后磁场断路器跳开开关，利用本公开实施例的用于同步发电机的灭磁方式评估方法，得到图3和图4所示的线性灭磁方式的励磁电压(即转子电压)和励磁电流计算结果，以及图5和图6所示的非线性灭磁方式的的励磁电压和励磁电流计算结果。如图3和图4所示，在第1s时发生短路故障转子电压降为0v，经0.65s延时线性灭磁电阻投入，线性灭磁方式下的电阻耗能2.64mj，最大励磁电流6090a，最大灭磁电压965.6v。如图5和图6所示，在第1s时发生短路故障转子电压降为0v，经0.65s延时非线性灭磁电阻投入，非线性灭磁方式下的电阻耗能2.90mj，最大励磁电流6087a，最大灭磁电压1138v。依据最大灭磁电压的计算结果和设计要求，选择满足最大灭磁电压的计算结果和设计要求的灭磁方式。
[0093]
在本公开实施例的用于同步发电机的灭磁方式评估方法中，获取同步发电机的机端电压参考值、机械转矩、不同灭磁方式的非线性系数和电力系统接线结构的节点导纳矩阵；建立灭磁评估总模型，灭磁评估总模型包括励磁系统模型、同步发电机五阶模型、电网机电模型和灭磁模型；其中励磁系统模型的输入包括机端电压参考值，输出包括第一励磁电压；同步发电机五阶模型的输入包括励磁电压、机械转矩和定子电流，输出包括定子电压、发电机功角和暂态励磁电压；电网机电模型的输入包括定子电压、发电机功角和节点导纳矩阵，输出包括定子电流；灭磁模型的输入包括暂态励磁电压和任一灭磁方式的非线性系数，输出包括第二励磁电压；将机端电压参考值、机械转矩和任一灭磁方式的非线性系数和节点导纳矩阵输入灭磁评估总模型，在未接收到灭磁指令时，选择第一励磁电压作为励磁电压，在接收到灭磁指令时，选择第二励磁电压作为励磁电压，若第二励磁电压符合要求，则选择第二励磁电压对应的灭磁方式进行灭磁，若第二励磁电压不符合要求，则更换其他灭磁方式的非线性系数获得新的第二励磁电压，进而确定新的灭磁方式。在这种情况下，综合励磁系统模型、同步发电机五阶模型、电网机电模型和灭磁模型建立灭磁评估总模型，利用获取的同步发电机的机端电压参考值、机械转矩、不同灭磁方式的非线性系数和电力系统接线结构的节点导纳矩阵输入灭磁评估总模型获得励磁电压，由此，提高了励磁电压的计算准确性，从而提高了灭磁方式评估的准确性。另外，本公开的灭磁方式评估方法考虑了灭磁过程的五阶同步发电机机电模型建模，能够实现同步发电机励磁系统灭磁容量的设计计算、指导和评估灭磁电阻选型，保证了励磁系统灭磁动作的可靠性和安全性，另外还可用于计及灭磁过程的小干扰稳定性分析，提高了电力系统小干扰计算的准确性,计算复杂度低，通用性高，便于推广使用。
[0094]
下述为本公开系统实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开系统实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。
[0095]
请参见图7，图7为本公开实施例所提供的一种用于同步发电机的灭磁方式评估系统的框图。该用于同步发电机的灭磁方式评估系统10包括获取模块11、建模模块12和评估模块13，其中：
[0096]
获取模块11，用于获取同步发电机的机端电压参考值、机械转矩、不同灭磁方式的非线性系数和电力系统接线结构的节点导纳矩阵；
[0097]
建模模块12，用于建立灭磁评估总模型，灭磁评估总模型包括励磁系统模型、同步发电机五阶模型、电网机电模型和灭磁模型；其中励磁系统模型的输入包括机端电压参考值，输出包括第一励磁电压；同步发电机五阶模型的输入包括励磁电压、机械转矩和定子电流，输出包括定子电压、发电机功角和暂态励磁电压；电网机电模型的输入包括定子电压、发电机功角和节点导纳矩阵，输出包括定子电流；灭磁模型的输入包括暂态励磁电压和任一灭磁方式的非线性系数，输出包括第二励磁电压；
[0098]
评估模块13，用于将机端电压参考值、机械转矩和任一灭磁方式的非线性系数和节点导纳矩阵输入灭磁评估总模型，在未接收到灭磁指令时，选择第一励磁电压作为励磁电压，在接收到灭磁指令时，选择第二励磁电压作为励磁电压，若第二励磁电压符合要求，则选择第二励磁电压对应的灭磁方式进行灭磁，若第二励磁电压不符合要求，则更换其他灭磁方式的非线性系数获得新的第二励磁电压，进而确定新的灭磁方式。
[0099]
可选地，获取模块11还用于获取同步发电机的机组技术参数，机组技术参数还包括额定电压、额定电流、额定有功功率、额定视在功率、定子电阻、定子漏抗、额定空载励磁电流、额定空载励磁电压、同步电抗值、暂态同步电抗值、次暂态同步电抗值、暂态开路时间常数、次暂态开路时间常数。
[0100]
可选地，灭磁方式评估系统还包括预处理模块，预处理模块用于在建立灭磁评估总模型时，利用机组技术参数对灭磁评估总模型中的参数进行标幺化处理。
[0101]
可选地，灭磁模型的输入还包括次暂态励磁电压，灭磁模型基于暂态励磁电压、次暂态励磁电压和任一灭磁方式的非线性系数输出第二励磁电压。
[0102]
可选地，同步发电机五阶模型的输出还包括机端电压实时值，励磁系统模型的输入还包括机端电压实时值，励磁系统模型基于机端电压参考值和机端电压实时值输出第一励磁电压。
[0103]
可选地，励磁系统模型采用电力系统静态稳定器，励磁系统模型的输入还包括发电机转子角速度变化值，基于发电机转子角速度变化值获得辅助电压变压值，基于辅助电压变压值、机端电压参考值和机端电压实时值输出第一励磁电压。
[0104]
可选地，建模模块12建立灭磁评估总模型时，对励磁系统模型、同步发电机五阶模型、电网机电模型和灭磁模型的输入输出数据进行匹配处理，匹配处理为将不同坐标轴下的数据换算至相同坐标轴。
[0105]
需要说明的是，前述对用于同步发电机的灭磁方式评估方法实施例的解释说明也适用于该实施例的用于同步发电机的灭磁方式评估系统，此处不在赘述。
[0106]
在本公开实施例的用于同步发电机的灭磁方式评估系统中，获取模块获取同步发电机的机端电压参考值、机械转矩、不同灭磁方式的非线性系数和电力系统接线结构的节点导纳矩阵；建模模块建立灭磁评估总模型，灭磁评估总模型包括励磁系统模型、同步发电机五阶模型、电网机电模型和灭磁模型；其中励磁系统模型的输入包括机端电压参考值，输出包括第一励磁电压；同步发电机五阶模型的输入包括励磁电压、机械转矩和定子电流，输出包括定子电压、发电机功角和暂态励磁电压；电网机电模型的输入包括定子电压、发电机功角和节点导纳矩阵，输出包括定子电流；灭磁模型的输入包括暂态励磁电压和任一灭磁方式的非线性系数，输出包括第二励磁电压；评估模块将机端电压参考值、机械转矩和任一灭磁方式的非线性系数和节点导纳矩阵输入灭磁评估总模型，在未接收到灭磁指令时，选
23并由计算单元21执行时，可以执行上述描述的用于同步发电机的灭磁方式评估方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元21可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行用于同步发电机的灭磁方式评估方法。
[0112]
本公开中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、负载可编程逻辑用于同步发电机的灭磁方式评估设备(cpld)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
[0113]
用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
[0114]
在本公开中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或用于同步发电机的灭磁方式评估设备使用或与指令执行系统、装置或用于同步发电机的灭磁方式评估设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或用于同步发电机的灭磁方式评估设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存用于同步发电机的灭磁方式评估设备、磁储存用于同步发电机的灭磁方式评估设备、或上述内容的任何合适组合。
[0115]
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，crt(阴极射线管)或者lcd(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
[0116]
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(lan)、广域网(wan)、互联网和区块链网络。
[0117]
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与vps服务("virtual private server"，或简称"vps")中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。服务器也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。
[0118]
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本公开在此不进行限制。
[0119]
上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。