抽水蓄能電站靜止變頻器綜述

石祥建，徐 峰，閆 偉，詹亞曙，漫自強(qiáng)，劉 騰，段夢(mèng)珂

（南京南瑞繼保電氣有限公司，江蘇省南京市 211102）

0 引言

抽水蓄能機(jī)組啟停靈活、反應(yīng)迅速、調(diào)節(jié)性能強(qiáng)，具有調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相、緊急事故備用和黑啟動(dòng)等多種功能，在增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性和提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性方面發(fā)揮著重要作用[1-2]。抽水蓄能機(jī)組的發(fā)電機(jī)是同步電機(jī)，不能自啟動(dòng)，必須采用輔助啟動(dòng)設(shè)備將發(fā)電機(jī)組從靜止拖動(dòng)到同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)無沖擊并網(wǎng)。

抽水蓄能電站機(jī)組啟動(dòng)方式有同軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、異步啟動(dòng)、同軸水輪機(jī)啟動(dòng)、同步（背靠背）啟動(dòng)以及變頻啟動(dòng)等。隨著機(jī)組容量逐漸增大，同軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、異步啟動(dòng)、同軸水輪機(jī)等啟動(dòng)方式已不能滿足大容量機(jī)組的啟動(dòng)要求。目前安裝4臺(tái)及以下機(jī)組的抽水蓄能電站以靜止變頻器（Static Frequency Converter，SFC）啟動(dòng)為主要啟動(dòng)方式，以背靠背啟動(dòng)為備用啟動(dòng)方式；安裝6臺(tái)機(jī)組的電站，一般配置兩臺(tái)靜止變頻器，互為備用。

本文回顧了抽水蓄能機(jī)組的不同啟動(dòng)方式，在對(duì)靜止變頻器原理介紹的基礎(chǔ)上，著重對(duì)靜止變頻器主回路拓?fù)?、與電源的連接方式、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)等進(jìn)行討論，最后對(duì)靜止變頻器國(guó)產(chǎn)化進(jìn)展進(jìn)行探討。

1 抽水蓄能電站機(jī)組啟動(dòng)方式回顧

1.1 同軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)

同軸電動(dòng)機(jī)是一臺(tái)小容量電動(dòng)機(jī)，其直接與主軸連接，用以啟動(dòng)主機(jī)。這種啟動(dòng)方法簡(jiǎn)單，無須裝設(shè)啟動(dòng)母線，各臺(tái)機(jī)組啟動(dòng)裝置互不影響，對(duì)電網(wǎng)干擾小，是早期小容量抽水蓄能機(jī)組常用的啟動(dòng)方法[3]。隨著抽水蓄能機(jī)組單機(jī)容量不斷提高，這種啟動(dòng)方法運(yùn)行成本和工程費(fèi)用變得昂貴，而且啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)。20世紀(jì)50～60 年代后，這種啟動(dòng)方法在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際中越來越少。

1.2 異步啟動(dòng)

異步啟動(dòng)是在機(jī)組勵(lì)磁繞組短接情況下，直接將機(jī)組并入電網(wǎng)，利用轉(zhuǎn)子磁極上阻尼繞組產(chǎn)生的異步力矩使機(jī)組轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)并加速，在接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)加上勵(lì)磁拉入同步。異步啟動(dòng)加電壓的方式有全電壓?jiǎn)?dòng)、降壓?jiǎn)?dòng)和部分繞組啟動(dòng)3種。這種啟動(dòng)方式對(duì)電網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生不同程度的沖擊，對(duì)于大容量抽水蓄能機(jī)組并不合適。

1.3 同軸水輪機(jī)啟動(dòng)

西藏羊卓雍湖抽水蓄能電站機(jī)組采用這種啟動(dòng)方式。該電站機(jī)組結(jié)構(gòu)為立式三機(jī)同軸結(jié)構(gòu)，從上往下分別是發(fā)電/電動(dòng)機(jī)、水輪機(jī)、水泵，抽水工況時(shí)通過水輪機(jī)沖水轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組啟動(dòng)。

1.4 同步（背靠背）啟動(dòng)

同步（背靠背）啟動(dòng)時(shí)，使用本電站或相鄰電站的一臺(tái)常規(guī)發(fā)電機(jī)組或抽水蓄能機(jī)組做發(fā)電機(jī)運(yùn)行來啟動(dòng)其他抽水蓄能機(jī)組。啟動(dòng)前將被拖動(dòng)機(jī)組與拖動(dòng)機(jī)組在電氣上連接，即兩臺(tái)機(jī)組定子三相通過拖動(dòng)母線相連，并分別加上勵(lì)磁。拖動(dòng)機(jī)組以發(fā)電方式運(yùn)行，輸出變頻電壓，該電壓在被拖動(dòng)機(jī)組定子中形成變頻電流、變頻旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。這種啟動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)電網(wǎng)沖擊較小，但啟動(dòng)過程的調(diào)整和操作比較復(fù)雜，啟動(dòng)成功率低，需要有拖動(dòng)機(jī)組，并設(shè)置專用的啟動(dòng)母線，而且電站最后一臺(tái)機(jī)組不能用此方式啟動(dòng)。目前大型抽水蓄能電站采用此方式作為變頻啟動(dòng)的備用方式。

1.5 變頻啟動(dòng)

采用晶閘管作為功率元件的交—直—交電流源型變頻器是目前主流的變頻啟動(dòng)方式，該變頻器的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備靜止、運(yùn)行維護(hù)方便、啟動(dòng)容量大、啟動(dòng)速度快、工作可靠性高，對(duì)系統(tǒng)沖擊小。電流源型靜止變頻器（SFC）在工程項(xiàng)目中得到廣泛的應(yīng)用。值得一提的是，國(guó)內(nèi)某抽水蓄能電站采用電壓源型變頻器進(jìn)行啟動(dòng)，變頻器采用二極管整流橋+IGBT組成的H橋單元模塊串聯(lián)結(jié)構(gòu)，但該變頻器功率僅為5.6MVA，抽水蓄能機(jī)組容量為55MW。

2 SFC基本原理

靜止變頻器利用晶閘管換流裝置將工頻交流電轉(zhuǎn)換成頻率連續(xù)可調(diào)的變頻交流電，將該變頻電流輸出到同步電機(jī)定子繞組，形成定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，同時(shí)在轉(zhuǎn)子上施加勵(lì)磁電流，形成轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)的定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用，牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)機(jī)組的啟動(dòng)[4]。

靜止變頻器的核心設(shè)備主要包括控制系統(tǒng)、兩個(gè)獨(dú)立的換流橋及直流回路，如圖1所示。控制系統(tǒng)承擔(dān)全系統(tǒng)的控制和保護(hù)任務(wù)，包括轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)、轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制、換流橋觸發(fā)控制、啟動(dòng)過程中的機(jī)組勵(lì)磁控制以及過壓、過流、過速等保護(hù)功能。兩個(gè)獨(dú)立的換流橋包括網(wǎng)橋、機(jī)橋，網(wǎng)橋和機(jī)橋通過直流回路連接。網(wǎng)橋可以是單獨(dú)的晶閘管整流橋，也可以是兩個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的晶閘管整流橋；機(jī)橋可以是單獨(dú)的晶閘管逆變橋，也可以是兩個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的晶閘管逆變橋。直流回路中設(shè)置直流平波電抗器，以抑制直流電流的脈動(dòng)紋波，限制直流電流的上升率，并對(duì)兩個(gè)交流系統(tǒng)進(jìn)行去耦。當(dāng)圖1中輸入變壓器為降壓變壓器、輸出變壓器為升壓變壓器時(shí)，靜止變頻器一次接線稱為高—低—高方式；當(dāng)輸入變壓器為1：1隔離變壓器、無輸出變壓器時(shí)，一次接線稱為高—高方式；整流橋和逆變橋可以是12-6脈波或6-6脈波，也可以是12-12脈波。

圖1 靜止變頻器原理圖Figure 1 Schematic diagram of SFC

3 SFC主回路拓?fù)?/h2>

靜止變頻器根據(jù)脈波數(shù)、電壓特征的變化，可有多種形式，常見的分別是：高—低—高、6-6脈波靜止變頻器，高—低—高、12-6脈波靜止變頻器，高—低—高、12-12脈波靜止變頻器，高—高、6-6脈波靜止變頻器[5]。

3.1 高—低—高、6-6脈波結(jié)構(gòu)

當(dāng)輸入變壓器為降壓雙繞組變壓器、輸出變壓器為升壓雙繞組變壓器時(shí)，網(wǎng)橋及機(jī)橋均為6脈波時(shí)，稱為高—低—高、6-6脈波結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 高—低—高、6-6脈波拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Figure 2 High-Low-High、6-6 pulse wave topology

高—低—高結(jié)構(gòu)靜止變頻器，需一個(gè)用于降壓的輸入變壓器和一個(gè)用于升壓的輸出變壓器。經(jīng)輸入變壓器降壓后，可降低功率橋每橋臂承受的電壓，晶閘管串聯(lián)數(shù)量減少，功率部分設(shè)計(jì)的電壓等級(jí)降低，有利于降低故障發(fā)生幾率。從諧波的角度，6脈波特征諧波次數(shù)低（特征諧波有5次、7次、11次……）、含量較高。目前國(guó)內(nèi)已投運(yùn)靜止變頻器設(shè)備運(yùn)行情況顯示，高—低—高、6-6脈波靜止變頻器網(wǎng)側(cè)是否設(shè)置濾波器，不同SFC設(shè)備廠家做法不同；機(jī)橋?yàn)?脈波，理論上由于電流諧波原因，會(huì)引起電機(jī)發(fā)熱增加，但靜止變頻器運(yùn)行時(shí)間短，諧波帶來的不利影響有限。

3.2 高—低—高、12-6脈波結(jié)構(gòu)

當(dāng)輸入變壓器為降壓三繞組變壓器，低壓側(cè)繞組一個(gè)為Y接法，一個(gè)為D接法，輸出變壓器為升壓雙繞組變壓器，網(wǎng)橋采用12脈波、機(jī)橋?yàn)?脈波，稱為高—低—高、12-6脈波結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 高—低—高、12-6脈波拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Figure 3 High-Low-High、6-6 pulse wave topology

這種結(jié)構(gòu)中經(jīng)降壓變降壓后，網(wǎng)橋功率橋電壓已經(jīng)明顯降低，并且二次電壓由兩個(gè)橋承擔(dān)，每一個(gè)功率橋橋臂承受的電壓會(huì)進(jìn)一步降低；功率部分設(shè)計(jì)的電壓等級(jí)降低，有利于降低SFC設(shè)備電氣絕緣設(shè)計(jì)水平。從諧波的角度，12脈波特征諧波次數(shù)提高（特征諧波有11次、13次……）、諧波含量較6脈波明顯降低。按照目前已投運(yùn)靜止變頻器設(shè)備運(yùn)行設(shè)備情況，對(duì)于高—低—高、12-6脈波靜止變頻器，網(wǎng)側(cè)無需配置濾波器，有些電站原來配置了濾波器的也已退出運(yùn)行；機(jī)橋?yàn)?脈波。

3.3 高—低—高、12-12脈波結(jié)構(gòu)

當(dāng)輸入變壓器為降壓三繞組變壓器，輸出變壓器為升壓三繞組變壓器；網(wǎng)橋、機(jī)橋均采用12脈波時(shí)，稱為高—低—高、12-12脈波結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有兩種形式，網(wǎng)側(cè)或機(jī)側(cè)各自的兩個(gè)功率橋采用串聯(lián)或并聯(lián)連接方式，如圖4所示。

串聯(lián)方式中，脈沖換相階段，隔離開關(guān)1合閘，網(wǎng)橋、機(jī)橋各一個(gè)6脈動(dòng)橋工作，隔離開關(guān)2將輸出升壓變壓器旁路。負(fù)載換相階段，打開隔離開關(guān)1，投入串聯(lián)的另一個(gè)橋，隔離開關(guān)2將輸出變壓器接入，如圖4（a）所示。

并聯(lián)方式中，網(wǎng)橋1、機(jī)橋1及平波電抗器1組成一個(gè)完整的交—直—交變流器1，網(wǎng)橋2、機(jī)橋2及平波電抗器2組成另一個(gè)完整的交—直—交變流器2。在脈沖換相階段，只有變流器1工作，隔離開關(guān)將輸出變壓器旁路；進(jìn)入負(fù)載換相階段后，變流器1和變流器2同時(shí)工作，通過隔離開關(guān)將輸出變壓器接入，如圖4（b）所示。

圖4 高—低—高、12-12脈波拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（a）串聯(lián)結(jié)構(gòu)；（b）并聯(lián)結(jié)構(gòu)Figure 4 High-Low-High、12-12 pulse wave topology（a）Tandem structure；（b）Parallel structure

由于高—低—高結(jié)構(gòu)的輸入降壓變壓器和輸出升壓變壓器都是三繞組變壓器，投資將增加，且啟動(dòng)控制復(fù)雜。從諧波的角度看，網(wǎng)測(cè)諧含量較6脈波明顯降低。機(jī)橋?yàn)?2脈波，電流諧波較6脈波有所減小。

3.4 高—高、6-6脈波結(jié)構(gòu)

輸入變壓器為1：1隔離變壓器，輸出不配置變壓器網(wǎng)橋、機(jī)橋均采用6脈波時(shí)，稱為高—高、6-6脈波結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)需配置輸出電抗器，如圖5所示。

圖5 高—高、6-6脈波拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Figure 5 High-High、6-6 pulse wave topology

高—高、6-6脈波靜止變頻器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需一個(gè)輸入隔離變壓器。其缺點(diǎn)是，由于功率回路電壓高，需要串聯(lián)數(shù)量較多的晶閘管以滿足較高電壓的要求，對(duì)每串晶閘管的均壓要求提高，提高了功率部分設(shè)計(jì)的電壓等級(jí)，增加了故障概率。但限于早期單只晶閘管元件電流容量小，要使靜止變頻器輸出大功率，采用抬高電壓的方式不失為一種選擇。

目前，采用高—低—高結(jié)構(gòu)的靜止變頻器是主流。南瑞繼保SFC設(shè)備主要采用高—低—高、12-6脈波方式；在運(yùn)ABB靜止變頻器設(shè)備多采用高—低—高、6-6脈波；西門子靜止變頻器設(shè)備多采用高—低—高、12-12脈波；科孚德給天荒坪抽水蓄能電站提供過高—高、6-6脈波靜止變頻器設(shè)備，后來以高—低—高、12-6脈波居多。

4 SFC和電源的連接方式

靜止變頻器工作時(shí)需要較大的輸入功率，對(duì)于其電源接線方式的設(shè)計(jì)要考慮以下兩方面的問題：

（1） 電源容量應(yīng)滿足靜止變頻器工作過程中的最大功率需求。

（2） 靜止變頻器工作過程中產(chǎn)生的諧波不對(duì)電站繼電保護(hù)、自動(dòng)化裝置等設(shè)備正常運(yùn)行帶來不利影響。

靜止變頻器容量確定后，選擇能夠滿足容量要求的點(diǎn)作為電源接入點(diǎn)。我國(guó)的抽水蓄能電站主變壓器和機(jī)組一般采用單元接線方式，一臺(tái)機(jī)組配置一臺(tái)主變壓器，靜止變頻器啟動(dòng)容量?jī)H為主變壓器容量的6%～8%，主變壓器低壓側(cè)作為啟動(dòng)電源輸入點(diǎn)，容量能夠滿足啟動(dòng)需要。靜止變頻器也有接在高壓廠用變壓器低壓側(cè)，該高壓變壓器的容量應(yīng)滿足靜止變頻器啟動(dòng)容量和廠用電容量要求。

由于靜止變頻器在工作過程中會(huì)產(chǎn)生諧波，可能會(huì)影響到電網(wǎng)的供電質(zhì)量，為此還應(yīng)考慮到對(duì)電網(wǎng)及電廠廠用電的諧波影響。一般靜止變頻器輸入側(cè)電源點(diǎn)不是公共電網(wǎng)接入點(diǎn)，對(duì)電網(wǎng)的影響較小，主要需要考慮對(duì)廠用電的影響。

靜止變頻器和電源的連接有如圖6所示幾種方式。

接線（a）是靜止變頻器和廠用電經(jīng)共用電抗器接入主變壓器低壓側(cè)，可節(jié)省一組交流電抗器，但是對(duì)廠用電母線易產(chǎn)生諧波干擾，這種接線方式在早期的抽水蓄能電站中出現(xiàn)過。

圖6 靜止變頻器輸入側(cè)接入電站幾種常見方式（a）與廠用變壓器共用電抗器；（b）不經(jīng)電抗器；（c）經(jīng)電抗器接入同一主變壓器低壓側(cè)；（d）分別經(jīng)電抗器接入不同主變壓器低壓側(cè)；（e）在高壓廠用變壓器低壓側(cè)Figure 6 Several common ways for the input side of SFC to access the power station（a）Sharing reactors with factory transformers；（b）Without reactor；（c）Connecting to the low voltage side of the same main transformer through reactor；（d）Connecting to the low voltage side of different main transformer through reactor respectively；（e）Low voltage side of high voltage factory transformer

接線（b）是靜止變頻器直接接入主變壓器低壓側(cè)，則靜止變頻器接入點(diǎn)的短路容量比接線方式（a）大，有利于抑制諧波電壓，但這種接線方式不利于限制短路電流，對(duì)于大型抽水蓄能電站，提高了靜止變頻器分支斷路器的短路電流分?jǐn)嘁蟆?/p>

接線（c）是靜止變頻器和廠用電分別經(jīng)電抗器接入主變壓器低壓側(cè)，通過設(shè)置交流電抗器，限制了短路電流及靜止變頻器諧波電流，將諧波對(duì)廠用電母線的影響進(jìn)一步降低，也有利于靜止變頻器分支斷路器的選擇。

接線（d）是靜止變頻器與廠用變壓器分別經(jīng)電抗器接于不同主變壓器的低壓側(cè)，這種接線將諧波對(duì)廠用電母線的影響降低到了最小限度，但是由于靜止變頻器和廠用電變壓器接于不同發(fā)電機(jī)—變壓器單元，在首臺(tái)機(jī)投產(chǎn)時(shí)需考慮二者都能供電。

接線（e）是靜止變頻器接在高壓廠用變壓器的低壓側(cè)，靜止變頻器諧波對(duì)廠用電設(shè)備影響較大，早期少數(shù)抽水蓄能電站采用這種方式。在當(dāng)時(shí)條件下，雖然采用高壓廠用電源方式需要增加220kV的GIS回路間隔，但與發(fā)電機(jī)主回路設(shè)置斷路器相比仍比較經(jīng)濟(jì)，因此選擇采用220kV供廠用及靜止變頻器電源。

綜上，接線（c）和接線（d）可將靜止變頻器網(wǎng)側(cè)諧波對(duì)電站其他設(shè)備的影響降到最低，并且接線（d）是較優(yōu)的接線方式。

5 轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)

準(zhǔn)確可靠的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)是靜止變頻器拖動(dòng)機(jī)組啟動(dòng)的基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)子位置信號(hào)檢測(cè)最直接的方法是在電機(jī)上安裝位置傳感器。但是裝設(shè)位置傳感器增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度和安裝調(diào)試及維護(hù)的工作量，安裝偏差會(huì)導(dǎo)致傳感器輸出的測(cè)量波形發(fā)生變化，對(duì)準(zhǔn)確檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置不利，在工作環(huán)境條件較惡劣時(shí)尤其如此[6]。該方案在早期抽水蓄能電站靜止變頻器中有所采用，后來均采用無位置傳感器的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方式。本節(jié)著重對(duì)無位置傳感器轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)進(jìn)行介紹。

無位置傳感器的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)，首先通過電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)子電壓突升，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，電機(jī)定子將感應(yīng)三相電壓，不同的定子與轉(zhuǎn)子位置關(guān)系，感應(yīng)的三相定子電壓不同，控制裝置根據(jù)該電壓信號(hào)計(jì)算轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的位置[7-8]。然而，通過給轉(zhuǎn)子施加勵(lì)磁突變量感應(yīng)的機(jī)端電壓信號(hào)弱小，為單調(diào)衰減的信號(hào)，同時(shí)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)電磁環(huán)境復(fù)雜，該信號(hào)疊加有豐富的噪聲干擾。對(duì)感應(yīng)電壓中有效信息的準(zhǔn)確提取直接關(guān)系到轉(zhuǎn)子位置計(jì)算的正確性。

在施加勵(lì)磁電流的瞬間，電機(jī)定子三相繞組中會(huì)感應(yīng)出電勢(shì)，利用這些感應(yīng)電勢(shì)，可以推算出轉(zhuǎn)子的位置。

式中Φu、Φv、Φw——轉(zhuǎn)子電流在定子三相繞組中產(chǎn)生的磁通，Wb；

M——定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組互感，H；

if——轉(zhuǎn)子電流，A；

γ——轉(zhuǎn)子初始位置角，是轉(zhuǎn)子磁通方向與定子U相軸線的夾角，（°），如圖7所示。

圖7 轉(zhuǎn)子位置角示意圖Figure7 Schematic diagram of rotor position angle

定子三相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子繞組施加電壓的最初瞬間，即t為0時(shí)刻，見式（2）。

式中eu0、ev0、ew0——定子三相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的初始值，V；

k——系數(shù)。

在t0時(shí)刻由給電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組施加勵(lì)磁電壓階躍，則在電機(jī)定子上感應(yīng)電壓波形呈單調(diào)衰減趨勢(shì)。則用式（3）可以計(jì)算出電機(jī)靜止時(shí)位置角γ，獲得轉(zhuǎn)子位置，從而得到首次應(yīng)該被觸發(fā)的機(jī)橋閥組編號(hào)。

圖8給出的是電機(jī)轉(zhuǎn)子突加勵(lì)磁階躍后，電機(jī)定子側(cè)感應(yīng)電壓波形。用該電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置計(jì)算時(shí)，先要經(jīng)濾波處理，濾除干擾信號(hào)，留下真實(shí)信號(hào)，只有這樣才能準(zhǔn)確計(jì)算出轉(zhuǎn)子位置角。南瑞繼保采用無磁滯的硬件隔離采樣硬件+雙數(shù)字濾波器方案，提取有效波形信息，實(shí)現(xiàn)了對(duì)轉(zhuǎn)子初始位置的準(zhǔn)確、可靠檢測(cè)。

由圖8可見，原始感應(yīng)電壓波形信噪比低、趨勢(shì)不明顯，經(jīng)濾波處理后感應(yīng)電壓趨勢(shì)明顯、信噪比明顯提高，有利于計(jì)算出準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置角。對(duì)某電站機(jī)組，由靜止變頻器控制器對(duì)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行多次檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)見表1。

表1 某電站2號(hào)機(jī)組多次轉(zhuǎn)子電氣位置計(jì)算結(jié)果Table 1 Calculation results of electrical position of multiple rotors of No.2 machine in a power station

由表1可見，多次測(cè)量得到的轉(zhuǎn)子電氣位置角與多次測(cè)量平均角度偏差絕對(duì)值小于1°，對(duì)于電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的測(cè)量具有相當(dāng)高的一致性。

6 結(jié)束語

靜止變頻器在我國(guó)抽水蓄能電站使用已有20多年的時(shí)間，隨著對(duì)這一設(shè)備設(shè)計(jì)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，對(duì)其主回路拓?fù)?、工作原理，與電源的連接方式的認(rèn)識(shí)更加深入。近些年，在國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司、南網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司、南京南瑞繼保電氣有限公司等單位的共同努力下，靜止變頻器設(shè)備已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，并在基建項(xiàng)目和改造項(xiàng)目中得到廣泛的應(yīng)用。國(guó)產(chǎn)靜止變頻器的推廣應(yīng)用，一方面，提高了抽水蓄能電站設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率，有效解決了靜止變頻器設(shè)備技術(shù)支持、備品備件供應(yīng)、售后服務(wù)等問題；另一方面，也為SFC改造項(xiàng)目提供了經(jīng)濟(jì)、靈活、高效的改造方案。

圖8 工程現(xiàn)場(chǎng)勵(lì)磁階躍定子感應(yīng)電壓波形及濾波后波形Figure 8 Induced voltage waveform and filtered waveform of step stator in field excitation