本發(fā)明涉及用于在多相同步發(fā)電機上執(zhí)行瞬時短路測試的裝置和方法。

背景技術：

眾所周知，所謂的“瞬時短路”測試是一種允許確定多相(尤其是，三相)同步發(fā)電機的某些特性參數的測量方法，并且無異議地被識別為高可靠性的。該方法由國際標準(IEC60034和IEEE115)編碼，并且允許確定下面的電路參數：

Xd′＝直軸瞬態(tài)電抗

Xd″＝直軸子瞬態(tài)電抗

Td′＝直軸瞬態(tài)時間常數

Td″＝直軸子瞬態(tài)時間常數

Ta＝直軸電樞時間常數

這些實驗得到的參數是必不可少的，用于確保同步發(fā)電機的正確建模以及用于改進設計階段所使用的計算代碼。

三相瞬時短路測試要求轉子在激磁電流存在時被設置為額定轉速，這樣對稱三相電壓的三組電壓存在于發(fā)電機的端子。當達到測試條件時，通過閉合專用開關在發(fā)電機的端子之間引起瞬時短路。在隨著開關閉合的瞬態(tài)中，測量定子短路電流、轉子激磁電流、以及轉子和定子繞組的溫度。

為了得到短路，通常采用中壓開關，其尺寸以便于承受瞬態(tài)過程中的強電流以及電動應力。該開關具有剛性連接到發(fā)電機各個定子端的第一端以及通過各個低電感成分分流器彼此連接的第二端，其使得允許測量短路定子電流的瞬態(tài)。所探求的電路參數可以從短路定子電流推測。

發(fā)電機必須由原動機帶動到額定轉速。然而，為了避免容易損毀原動機和發(fā)電機的扭轉瞬間，原動機在短路過程中并不能被供電。因此，執(zhí)行減速瞬態(tài)(descending speed transient)。實際上，原動機將轉子帶動到比額定轉速更高的 轉速，然后去掉原動機電源，允許轉子靠慣性降速下來。

在轉速盡可能地接近于額定轉速時執(zhí)行短路。

閉合開關以執(zhí)行短路的操作當前是人工執(zhí)行的，因此是相當不精確的。尤其是，當閉合開關時的轉速僅僅大約在額定轉速附近并且在發(fā)電機的正弦電壓上不存在控制。

技術實現要素：

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于在多相同步發(fā)電機上執(zhí)行瞬時短路測試的裝置和方法，其允許克服或者至少減輕上述的缺陷。

根據本發(fā)明，所提供的用于在多相同步發(fā)電機上執(zhí)行瞬時短路測試的裝置和方法分別如權利要求1和9所限定。

附圖說明

現在將參考附圖描述本發(fā)明，其中附圖示出了其非限定性的實施例，其中：

-圖1是根據本發(fā)明一個實施方式的用于在多相同步發(fā)電機的轉子上執(zhí)行瞬時短路測試的裝置的簡化框圖；

-圖2是根據本發(fā)明一個實施方式的用于在多相同步發(fā)電機的轉子上執(zhí)行三相瞬時短路測試的方法的流程圖；以及

-圖3是示出圖1中的裝置所使用的參量的曲線圖。

具體實施方式

為簡便起見，下文中本發(fā)明將參考三相發(fā)電機的情形進行描述。然而，由于本發(fā)明可以有益地應用于任何相數的發(fā)電機中，因此其并不認為是限制性的。

參考圖1，用于在多相同步發(fā)電機的轉子上執(zhí)行三相瞬時短路測試的裝置作為整體以參考標記1示出。裝置1連接到發(fā)電機2上，尤其是三相同步發(fā)電機，其轉子4機械耦合到原動機3上。發(fā)電機2具有連接到開關5上的三個定子端2a，2b，2c以及彼此連接且形成發(fā)電機2的星型中心的三個定子端2d，2e，2f。

裝置1包括開關5、控制單元7、電壓測量級8、電流測量級10、放大器11以及記錄設備12。

開關5是常開型的機電中壓開關，包括第一端5a，5b，5c、第二端5d，5e，5f，以及由控制單元7操作的致動器15。

第一端5a，5b，5c連接到發(fā)電機2的各個定子端2a，2b，2c。這種連接有利地以剛性方式來實現，例如通過銅條(未示出)。第二端5d，5e，5f通過電流測量級10彼此連接。更具體地，電流測量級10包括三個分流器10a，10b，10c，其具有連接到開關5的各第二端5d，5e，5f的第一導電端以及短路且連接到公共參考線16的第二導電端，該公共參考線諸如陸線。實際上，電流測量級10包括用于發(fā)電機2的每相的各個分流器。分流器10a，10b，10c的測量端連接到放大器11的每個輸入端，其輸出端連接到記錄設備12上。

致動器15由控制單元7控制，如下文所示，通過各個閉合部件17a，17b，17c選擇性地打開和閉合第一端5a，5b，5c和第二端5d，5e，5f的端子對之間的電觸頭。

控制單元包括獲取模塊18、處理模塊20和控制模塊21。

獲取模塊18通過變壓器8耦合到發(fā)電機2的定子端2a，2b，2c上，從而接收分別表示定子端2a，2b，2c上呈現的輸出電壓V_R，V_S，V_T的電信號V_R′，V_S′，V_T′。

所獲取的輸出電壓V_R，V_S，V_T的值提供給處理模塊20，并且用于監(jiān)測測試條件并執(zhí)行定子端2a，2b，2c的短路。

尤其是，當當前轉速等于參考速度(例如，發(fā)電機2的轉子4的額定轉速)時，處理模塊20被配置為從監(jiān)測電壓，例如關聯電壓V_R-V_S，來確定發(fā)電機2的轉速，用于使得開關5以與監(jiān)測電壓或者輸出電壓V_R，V_S，V_T中的一個同步的方式來進行閉合。

處理模塊20進一步具有用于從人工控制設備22接收開始測試控制以及從人工使能設備23接收使能控制的輸入端。例如，為了安全的原因，人工控制設備22和人工使能設備23可分別包括由操作者操作的按鈕或者將要同時操作的多個按鈕。結構接口24連接到處理模塊20的其他輸入端上，并且允許設置測試參數(例如，開關5的類型，發(fā)電機2的額定速度)。

開關5的閉合和打開通過由處理模塊20提供給控制設備21的控制信號S_C來獲得，其依次作用在致動器15上。在一個實施方式中，控制設備21是繼電器，其響應控制信號S_C進行閉合，從而將致動器15的端子連接到供電電源25上。當給致動器15供電時，閉合部件17a，17b，17c閉合第一端5a，5b， 5c和第二端5d，5e，5f之間的電觸頭，使得發(fā)電機2的定子端2a，2b，2c短路；當控制設備21從致動器15的端子去掉電源時，開關5打開，并且中斷了發(fā)電機2的定子端2a，2b，2c之間的短路。

裝置1如下面參考圖2所述的進行操作。

通過原動機3將發(fā)電機2初步地帶到大于參考轉速Ω_REF的當前轉速Ω_C(框100)。原動機3然后停止，并且在發(fā)電機2的轉子4的減速瞬態(tài)期間執(zhí)行三相瞬時短路測試程序(框105)。在這步中，發(fā)電機2的轉子4接收激磁電流I_e。

由操作者啟動人工控制設備22而開始該測試程序(框110)。

控制模塊20開始接收由獲取模塊18獲取的輸出電壓V_R，V_S，V_T的值，并且確定測試電壓V_TEST，諸如關聯電壓V_R-V_S(框115)。

處理模塊20繼續(xù)獲取測試電壓V_TEST的值并且等待，直到人工使能設備23保持不激活為止(框120，否)。

當人工使能設備23啟動為提供使能命令(框120，是)，處理模塊20計算測試電壓V_TEST的當前振蕩頻率f_C(框125)，將其與參考頻率f_REF，例如50Hz或者60Hz，進行比較(框130)。因此，實際上，處理模塊20檢測發(fā)電機2的轉子4的當前轉速Ω_C是否對應于參考速度Ω_REF。

處理單元繼續(xù)獲取測試電壓V_TEST新的值(框135)并且更新其當前頻率f_C的值(框125)，直到測試電壓V_TEST的當前頻率f_C保持高于參考頻率f_REF為止(框130，否)。

當當前頻率f_C等于頻率f_REF(框130，是)時，處理模塊20檢測測試電壓V_TEST是否為零(框140)，并且繼續(xù)獲取測試電壓V_TEST新的值(框140，否；框145)，直到檢測到測試電壓V_TEST的第一個過零點為止(框140，是)。

在這點(框150)，處理模塊20產生同步化的控制信號S_C，以便開關5的閉合與測試電壓V_TEST的第一個(正或者負)峰值一致，如圖3所示。實際上，控制信號SC的產生相對于測試電壓V_TEST的第一個峰值具有一個提前量τ。提前量τ考慮控制鏈(即，處理模塊20的響應時間、控制設備21的執(zhí)行時間、開關5的閉合時間)的延時，可實驗地確定。其中通過控制信號S_C必須被給出的用于閉合開關5的控制的瞬時t*計算如下：

$t*=t_0+\frac{1}{4f_C}-\mathrm{\τ}$

其中t₀是在處理模塊20已經識別出f_C＝f_REF情形之后測試電壓V_TEST為零的第一個瞬時。注意，測試電壓V_TEST的第一個峰值可以是正的，也可以是負的。

然后開關5在發(fā)電機2的轉子4的當前轉速Ω_C等于參考轉速Ω_REF且輸出電壓V_R，V_S，V_T中的一個電壓具有正的或者負的峰值時精確閉合。

同時，記錄設備12記錄瞬態(tài)短路電流I_R，I_S，I_T，其可通過分流器10a，10b，10c進行測量(框155)。

控制信號S_C具有期間Δt，其后開關5打開，去除短路狀態(tài)(框160)。

然后，處理記錄設備12所收集的數據，以確定發(fā)電機2的電路參數(框165)。

所述設備有利地是可以在最佳的重復條件下執(zhí)行突然的短路測試，這些同樣與測試電壓下的轉速以及開關閉合的同步化有關。因此克服了人工執(zhí)行短路時的內在變化，因此，電路參數的測量呈現出整體更精確和可靠。

最后，顯而易見的是可對所述的設備和方法進行改變和變化，而不脫離本發(fā)明的范圍，如所附權利要求限定的那樣。

如上面已經提及的，尤其是，本發(fā)明可以有利地應用于任何相數的發(fā)電機上，例如，但不排除，四相或五相。在這些情況下，開關具有與發(fā)電機相數相同的多個第一端和第二端。每個第一端連接到發(fā)電機的各個定子端。開關未使用的定子端(即，總數的一半)彼此連接，以形成該多相發(fā)電機的星型中心。

同樣，電流測量模塊包括用于發(fā)電機的每相的各個分流器。該分流器具有連接到開關的各個第二端的第一導電端以及短路的第二導電端。該分流器的測量端連接到用于記錄的放大器的各個輸入端。

因此，開關的閉合使得發(fā)電機的定子端之間短路，并且所產生的瞬態(tài)電流因此通過電流測量模塊進行測量，確切地說和上面詳細描述的三相發(fā)電機的情形一樣。