一種基于自適應理論的企業(yè)電網(wǎng)電動機群起方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于自適應理論的企業(yè)電網(wǎng)電動機群起方法，依據(jù)電動機起動時沖擊電流以及母線電壓變化的特點，分析了不同電動機對電網(wǎng)的不同沖擊特性，綜合考慮了企業(yè)電網(wǎng)生產(chǎn)工藝流程約束、電網(wǎng)運行狀態(tài)變化、電動機自身低壓脫扣保護、電動機上級變壓器容量限制、企業(yè)電網(wǎng)繼電保護配置等多方面因素，制定出了科學、合理的電動機群起策略，采用本發(fā)明的起動方法克服了現(xiàn)有起動方式機械、無序起動，避免造成上級開關跳閘引起更大范圍的停電，為企業(yè)電網(wǎng)在受到擾動、電動機快速起動恢復生產(chǎn)提供了有力支撐，具有適應性強、考慮因素全面、方案合理、便于快速決策等優(yōu)點，具有較高的實用價值和良好的市場前景。
【專利說明】一種基于自適應理論的企業(yè)電網(wǎng)電動機群起方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領域的方法，具體涉及一種基于自適應理論的企業(yè)電網(wǎng)電動機群起方法。
【背景技術】
[0002]工礦企業(yè)電網(wǎng)中，如煉化企業(yè)、煤炭企業(yè)中有大量的電動機負荷，當企業(yè)電網(wǎng)遇到故障(內(nèi)網(wǎng)故障、外部電網(wǎng)故障)時，供電電網(wǎng)電壓波動導致出現(xiàn)大面積電機跳停事故、大量電動機低壓脫扣的現(xiàn)象，故障瞬間切除后，為了保證企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)、運行，需要確保這些電動機快速、平穩(wěn)自起動，滿足生產(chǎn)需求。現(xiàn)有的工礦企業(yè)中，由于缺乏對電動機起動仿真模擬手段，或者沒有配置電動機群起策略，或者僅憑傳統(tǒng)經(jīng)驗和一些工程算法進行粗略劃分電動機群起批次，導致在實際運行過程中，電動機群起時，沖擊電壓過大，電網(wǎng)母線電壓較低，不能安全、可靠起動，同時還有可能拖垮企業(yè)電網(wǎng)的風險。因此，必須研究出科學、合理的電動機群起策略。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于自適應理論的企業(yè)電網(wǎng)電動機群起方法，該方法依據(jù)電動機起動時沖擊電流以及母線電壓變化的特點，分析了不同電動機對電網(wǎng)的不同沖擊特性，綜合考慮了企業(yè)電網(wǎng)生產(chǎn)工藝流程約束、電網(wǎng)運行狀態(tài)變化、電動機自身低壓脫扣保護、電動機上級變壓器容量限制、企業(yè)電網(wǎng)繼電保護配置等多方面因素，制定出了科學、合理的電動機群起策略，采用本發(fā)明的起動方法克服了現(xiàn)有起動方式機械、無序起動，避免造成上級開關跳閘引起更大范圍的停電，為企業(yè)電網(wǎng)在受到擾動、電動機快速起動恢復生產(chǎn)提供了有力支撐。
[0004]本發(fā)明的目的是采用下述技術方案實現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明提供一種基于自適應理論的企業(yè)電網(wǎng)電動機群起方法，其改進之處在于，所述方法包括下述步驟:
[0006]步驟A:對需要配置電動機群起策略的站內(nèi)電動機進行統(tǒng)計分析，建立包含待分析電動機群起電站的整個企業(yè)電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型，并配置電動機相關參數(shù)；
[0007]步驟B:根據(jù)電動機重要程度以及電動機容量將電動機劃分為不同的批次，初步建立電動機起動批次；
[0008]步驟C:逐批次進行電動機群起仿真模擬，結(jié)合電動機自身起動方式、起動要求、上級變壓器容量要求、繼電保護配置低壓保護動作和母線電壓運行約束條件，將電動機群起批次在步驟B電動機劃分為不同的批次的原有基礎進行再次劃分；
[0009]步驟D:按照步驟B-C劃分電動機群起批次，在電網(wǎng)內(nèi)設定不同的故障，分析電動機低壓脫扣情況和自起動情況，對不滿足步驟C約束條件的電動機群起批次進行再次劃分；
[0010]步驟E:在傳統(tǒng)基于時差控制電動機群起策略的基礎上，對各批次的起動時間進行優(yōu)化，形成滿足不同故障條件的電動機群起方案。
[0011]進一步地，所述步驟A中，建立包含待分析電動機群起電站的整個企業(yè)電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型即電網(wǎng)的初始運行工況的潮流計算采用牛頓一拉夫遜法；
[0012]整個企業(yè)電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型包括電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)包括線路、變壓器、發(fā)電機、電動機及其相關的模型和參數(shù)(如電力系統(tǒng)數(shù)學計算模型)；
[0013]所述電動機相關參數(shù)包括電動機低壓脫扣保護相關參數(shù)、電動機起動方式和起動時間；
[0014]所述步驟A包括下述步驟:
[0015]①分析企業(yè)電網(wǎng)內(nèi)企業(yè)負荷特點，選取負荷建模方式，企業(yè)負荷進行詳細調(diào)研統(tǒng)計，并對資料分類整理，包括發(fā)電機，線路，變壓器，電動機參數(shù)和電動機低壓保護；
[0016]②通過調(diào)研和計算得到各型號電動機的電氣參數(shù)，采用聚合算法對部分電動機進行參數(shù)等值。
[0017]進一步地，所述步驟C中，電動機的繼電保護配置低壓保護動作的約束條件包括:
[0018]Al)當電源電壓短時降低或短時中斷后恢復，保證重要電動機自啟動而斷開次要電動機，保護裝置的電壓整定值為電動機額定電壓的60 %?70 %，時限為0.5s ;
[0019]A2)當電源電壓短時降低或短時中斷后，生產(chǎn)過程不允許或不需要自起動的電動機，保護裝置的電壓整定值為額定電壓的40 %?50 %或高于額定電壓的40 %?50 %;時限大于上一級主保護時限，取0.5?1.5s ;
[0020]A3)需要自啟動電動機，保證人身和設備安全，在電源電壓長時間消失后從配電網(wǎng)中自動斷開的電動機，保護裝置的電壓整定值為電動機額定電壓的40%?50%，時限為5 ?IOs0
[0021]進一步地，所述步驟C中，母線電壓運行的約束條件包括:
[0022]BI)源電壓和工廠供配電母線電壓的正常運行時允許偏移值為±5%電動機的額定電壓；
[0023]B2)源電壓和工廠供配電母線電壓的正常運行時允許偏移值為-10%電動機的額定電壓；
[0024]B3)電動機群成組再啟動前的狀態(tài),在大容量電動機起動和電動機群成組再啟動過程中，母線電壓的正常運行時允許偏移值低至-15%電動機的額定電壓。
[0025]進一步地，所述步驟C中，電動機端母線電壓運行的約束條件包括:
[0026]Cl)電動機正常運行時，電動機機端電壓運行偏差為±5%電動機的額定電壓；
[0027]C2)單臺電動機起動時，電動機機端電壓運行偏差為-10%電動機的額定電壓；
[0028]C3)成組電動機再起動時，電動機機端電壓運行偏差為-15%電動機的額定電壓；
[0029]C4)成組電動機再起動時，根據(jù)對傳動機械轉(zhuǎn)矩的驗算，在設備訂貨規(guī)格書上注明，電動機機端電壓運行偏差低至-30%電動機的額定電壓。
[0030]進一步地，所述步驟D中，電網(wǎng)內(nèi)設定不同的故障包括:發(fā)電機出線短路故障、發(fā)電機失磁故障、線路短路故障、變壓器短路故障、外部聯(lián)絡線短路故障以及上述故障的一種以上的組合故障。
[0031]與現(xiàn)有技術比，本發(fā)明達到的有益效果是:
[0032]1、本發(fā)明提供基于自適應理論的企業(yè)電網(wǎng)電動機群起方法，能夠解決目前工礦企業(yè)中在馬達群起過程中，僅憑傳統(tǒng)經(jīng)驗和一些工程算法進行粗略劃分電動機群起批次，導致在實際運行過程中，電動機群起時，沖擊電壓過大，電網(wǎng)母線電壓較低，不能安全、可靠起動，冋時還有可能拖跨企業(yè)電網(wǎng)的風險。
[0033]2、本發(fā)明提供的基于自適應理論的企業(yè)電網(wǎng)電動機群起方法，為企業(yè)電網(wǎng)在受到擾動、電動機快速起動恢復生產(chǎn)提供了有力支撐，具有適應性強、考慮因素全面、方案合理、便于快速決策等優(yōu)點，具有較高的實用價值和良好的市場前景。
【專利附圖】

【附圖說明】[0034]圖1是本發(fā)明提供的基于自適應理論的企業(yè)電網(wǎng)電動機群起方法的流程圖；
[0035]圖2是本發(fā)明提供的負荷建模過程實施例的流程圖；
[0036]圖3是本發(fā)明提供的電動機群起輪次優(yōu)化的實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0038]本發(fā)明提供的基于自適應理論的企業(yè)電網(wǎng)電動機群起方法的流程圖如圖1所示，包括下述步驟:
[0039]步驟A:對需要配置電動機群起策略的站內(nèi)電動機進行統(tǒng)計分析，建立包含待分析電動機群起電站的整個企業(yè)電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型，詳細配置電動機相關參數(shù)，如:電動機低壓脫扣保護相關參數(shù)、電動機起動方式、起動時間等。
[0040]步驟A中電網(wǎng)的初始運行工況的潮流計算采用牛頓-拉夫遜法；
[0041]步驟A中電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型包括電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如線路、變壓器、發(fā)電機、電動機及其他相關的1?型和參數(shù)；
[0042]步驟A包括下述步驟:
[0043]①分析企業(yè)電網(wǎng)內(nèi)企業(yè)負荷特點，選取合適的負荷建模方法。企業(yè)負荷進行詳細調(diào)研統(tǒng)計，將各類資料分類整理，包括發(fā)電機，線路，變壓器，電動機參數(shù)、電動機低壓保護
坐坐寸寸ο
[0044]②通過調(diào)研和計算得到各型號電動機的具體電氣參數(shù)，可采用聚合算法對部分電動機進行參數(shù)等值。
[0045]步驟B:按照工礦企業(yè)工藝生產(chǎn)流程的需要，如:煉化企業(yè)中煉油的提煉過程，將電動機劃分為不同的批次，初步建立電動機起動批次，避免電動機同時起動對電網(wǎng)造成較大的沖擊；
[0046]步驟C:逐批次進行電動機群起仿真模擬，考慮電動機自身起動方法、起動要求、上級變壓器容量要求、繼電保護配置低壓保護動作和母線電壓約束條件，將電動機群起批次在原有基礎進行再次劃分；
[0047]步驟C中，電動機低壓保護動作的約束條件:
[0048]Al)當電源電壓短時降低或短時中斷后又恢復，為了保證重要電動機自啟動而需要斷開的次要電動機，保護裝置的電壓整定值一般為電動機額定電壓的60%~70%，時限一般約0.5s ；
[0049]A2)當電源電壓短時降低或短時中斷后，根據(jù)生產(chǎn)過程不允許或不需要自起動的電動機。保護裝置的電壓整定值一般為額定電壓的40%?50%或略高；時限一般較上一級主保護大一時限階段，取0.5?1.5s，必要時保護可選擇地動作。
[0050]A3)需要自啟動，但為了保證人身和設備安全，在電源電壓長時間消失后需從配電網(wǎng)中自動斷開的電動機。保護裝置的電壓整定值一般為電動機額定電壓的40 %?50 %，時限一般為5?10s。
[0051]所述步驟C中，母線電壓運行的約束條件:
[0052]BI)源電壓和工廠主要供配電母線電壓的正常運行時允許偏移值應為±5% ；
[0053]B2)源電壓和工廠主要供配電母線電壓的正常運行時允許偏移值應為-10% ；
[0054]B3)電動機群成組再啟動前的狀態(tài),在大容量電動機起動和電動機群成組再啟動過程中甚至可低到-15%。
[0055]所述步驟C中，電動機端電壓的運行約束條件為:
[0056]Cl)電動機正常運行時，電動機機端電壓運行偏差為±5%
[0057]C2)單臺電動機起動時，電動機機端電壓運行偏差為-10%
[0058]C3)成組電動機再起動時，電動機機端電壓運行偏差為-15%
[0059]C4)成組電動機再起動時，根據(jù)對傳動機械轉(zhuǎn)矩的驗算，在設備訂貨規(guī)格書上注明，甚至可以低到-30%。
[0060]步驟D:按照上述步驟已劃分電動機群起批次，在電網(wǎng)內(nèi)設定不同的故障，分析電動機低壓脫扣情況、自起動情況，對不滿足約束條件的電動機群起批次進行再次劃分；
[0061]發(fā)電機出線短路故障、發(fā)電機失磁故障、線路短路故障、變壓器短路故障、外部聯(lián)絡線短路故障，以及上述故障的一種以上的組合故障。
[0062]步驟E:在傳統(tǒng)基于時差控制電動機群起策略的基礎上，對各批次的起動時間進行優(yōu)化，形成滿足不同故障條件的電動機群起方案。
[0063]實施例
[0064]圖1是本發(fā)明提供企業(yè)電網(wǎng)電動機群起方法流程圖，本發(fā)明提供的電動機群起方法包括下述步驟:
[0065]A、結(jié)合天津石化電網(wǎng)特點，采用合適的負荷模型結(jié)構(gòu)。對天津石化企業(yè)負荷進行詳細調(diào)研統(tǒng)計，將各類資料分類整理，包括發(fā)電機，線路，變壓器，電動機等等，見圖2所示。
[0066]B、通過調(diào)研和計算得到各型號電動機的具體電氣參數(shù)，采用聚合算法對部分電動機進行參數(shù)等值。
[0067]C、計算線路阻抗參數(shù)，查閱各型號變壓器的電氣參數(shù)，統(tǒng)計企業(yè)內(nèi)部無功補償容量和配置情況，調(diào)研企業(yè)內(nèi)部發(fā)電機的各種參數(shù)。運用電力系統(tǒng)分析軟件PSD-BPA對天津石化電網(wǎng)進行建模。
[0068]D、按照工礦企業(yè)工藝生產(chǎn)流程的需要，如:煉化企業(yè)中煉油的提煉過程，將電動機劃分為不同的批次，初步建立電動機起動批次，避免電動機同時起動對電網(wǎng)造成較大的沖擊;
[0069]E、按照工礦企業(yè)工藝生產(chǎn)流程的需要，如:煉化企業(yè)中煉油的提煉過程，將電動機劃分為不同的批次，初步建立電動機起動批次，避免電動機同時起動對電網(wǎng)造成較大的沖擊，如表I將煉油生產(chǎn)線負荷進行重要等級分類，以此類推可以將所有電動機負荷分成若干批次(考慮電動機容量、電壓等級、生產(chǎn)流程重要性因素)，天津煉化BPX初步分批方案如表2所示；
[0070]表1煉油生產(chǎn)線負荷分級方案
[0071]
【權(quán)利要求】
1.一種基于自適應理論的企業(yè)電網(wǎng)電動機群起方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟: 步驟A:對需要配置電動機群起策略的站內(nèi)電動機進行統(tǒng)計分析，建立包含待分析電動機群起電站的整個企業(yè)電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型，并配置電動機相關參數(shù)； 步驟B:根據(jù)電動機重要程度以及電動機容量將電動機劃分為不同的批次，初步建立電動機起動批次； 步驟C:逐批次進行電動機群起仿真模擬，結(jié)合電動機自身起動方式、起動要求、上級變壓器容量要求、繼電保護配置低壓保護動作和母線電壓運行約束條件，將電動機群起批次在步驟B電動機劃分為不同的批次的原有基礎進行再次劃分； 步驟D:按照步驟B-C劃分電動機群起批次，在電網(wǎng)內(nèi)設定不同的故障，分析電動機低壓脫扣情況和自起動情況，對不滿足步驟C約束條件的電動機群起批次進行再次劃分；步驟E:在傳統(tǒng)基于時差控制電動機群起策略的基礎上，對各批次的起動時間進行優(yōu)化，形成滿足不同故障條件的電動機群起方案。
2.如權(quán)利要求1所述的企業(yè)電網(wǎng)電動機群起方法，其特征在于，所述步驟A中，建立包含待分析電動機群起電站的整個企業(yè)電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型即電網(wǎng)的初始運行工況的潮流計算采用牛頓-拉夫遜法； 整個企業(yè)電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型包括電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)包括線路、變壓器、發(fā)電機、電動機及其相關的模型和參數(shù)； 所述電動機相關參數(shù)包括電動機低壓脫扣保護相關參數(shù)、電動機起動方式和起動時間； 所述步驟A包括下述步驟: ①分析企業(yè)電網(wǎng)內(nèi)企業(yè)負荷特點，選取負荷建模方式，企業(yè)負荷進行詳細調(diào)研統(tǒng)計，并對資料分類整理，包括發(fā)電機，線路，變壓器，電動機參數(shù)和電動機低壓保護； ②通過調(diào)研和計算得到各型號電動機的電氣參數(shù)，采用聚合算法對部分電動機進行參數(shù)等值。
3.如權(quán)利要求1所述的企業(yè)電網(wǎng)電動機群起方法，其特征在于，所述步驟C中，電動機的繼電保護配置低壓保護動作的約束條件包括: Al)當電源電壓短時降低或短時中斷后恢復，保證重要電動機自啟動而斷開次要電動機，保護裝置的電壓整定值為電動機額定電壓的60%~70%，時限為0.5s ； A2)當電源電壓短時降低或短時中斷后，生產(chǎn)過程不允許或不需要自起動的電動機，保護裝置的電壓整定值為額定電壓的40%~50%或高于額定電壓的40%~50% ;時限大于上一級主保護時限，取0.5~1.5s: A3)需要自啟動電動機，保證人身和設備安全，在電源電壓長時間消失后從配電網(wǎng)中自動斷開的電動機，保護裝置的電壓整定值為電動機額定電壓的40%~50%，時限為5~IOs0
4.如權(quán)利要求1所述的企業(yè)電網(wǎng)電動機群起方法，其特征在于，所述步驟C中，母線電壓運行的約束條件包括: BI)源電壓和工廠供配電母線電壓的正常運行時允許偏移值為±5%電動機的額定電壓；B2)源電壓和工廠供配電母線電壓的正常運行時允許偏移值為-10%電動機的額定電壓； B3)電動機群成組再啟動前的狀態(tài),在大容量電動機起動和電動機群成組再啟動過程中，母線電壓的正常運行時允許偏移值低至-15 %電動機的額定電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的企業(yè)電網(wǎng)電動機群起方法，其特征在于，所述步驟C中，電動機端母線電壓運行的約束條件包括: Cl)電動機正常運行時，電動機機端電壓運行偏差為±5%電動機的額定電壓； C2)單臺電動機起動時，電動機機端電壓運行偏差為-10%電動機的額定電壓； C3)成組電動機再起動時，電動機機端電壓運行偏差為-15%電動機的額定電壓； C4)成組電動機再起動時，根據(jù)對傳動機械轉(zhuǎn)矩的驗算，在設備訂貨規(guī)格書上注明，電動機機端電壓運行偏差低至-30%電動機的額定電壓。
6.如權(quán)利要求1所述的企業(yè)電網(wǎng)電動機群起方法，其特征在于，所述步驟D中，電網(wǎng)內(nèi)設定不同的故障包括:發(fā)電機出線短路故障、發(fā)電機失磁故障、線路短路故障、變壓器短路故障、外部聯(lián)絡線 短路故障以及上述故障的一種以上的組合故障。
【文檔編號】H02P1/54GK103746613SQ201310662030
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】楊琦, 唐曉駿, 張志強, 李曉珺, 李媛媛, 宋云亭, 杜三恩, 邱麗萍 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學研究院