CN103780190B - 一种发电机误强励检测方法和装置 - Google Patents

一种发电机误强励检测方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发电机误强励检测方法,该方法包括:采集三相交流励磁电流瞬时值,并根据所述三相交流励磁电流瞬时值确定直流侧励磁电流平均值;根据所述直流侧励磁电流平均值、发电机是否并网和可控硅触发角,确定发电机是否发生误强励。本发明还公开了一种发电机误强励检测装置。

Description

一种发电机误强励检测方法和装置
技术领域
本发明涉及电气工程技术领域,特别是指一种发电机误强励检测方法和装置。
背景技术
强励是指当发电机的机端电压下降到一定程度时,励磁调节装置能增大励磁电流以提高机端电压。这有益于系统稳定,以及改善、提高发电机的暂态稳定性,改善电力系统运行条件。但是,实际应用中会存在许多情况引起发电机的误强励,这将严重危害发电机的安全运行。发电机误强励分为空载误强励和负载误强励,无论哪种,对发电机的危害都极大。
空载误强励一方面易造成发电机及变压器(主变或励磁变)过电压损坏,尤其是机端励磁变励磁系统,励磁变过电压又进一步提高误强励倍数;另一方面空载误强励致使发电机磁场深饱和,磁场绕组储存能量极大,容易损坏灭磁系统,延长误强励持续时间,造成事故扩大。
负载误强励则会造成发电机深度滞相,发电机极易因定子和转子过流而损坏,另外负载误强励也会升高发电机的机端电压,使主变压器因过磁通产生过热而损坏,同时负载误强励也会加大发电机磁场绕组储能,带来与空载误强励一样的灭磁问题。
造成发电机误强励有多方面原因,例如:外回路测量问题、调节器自身问题和同步回路问题等。其中,外回路测量问题中最常见的是PT(电压互感器)断线,因此各生产厂商对PT断线都进行了深入研究,建立了各自特有的PT断线判断方法。调节器自身问题引起的误强励,通常是程序跑飞(是指系统受到某种干扰后,程序计数器PC的值偏离了给定的唯一变化历程,导致程序运行偏离正常的运行路径),但随着电子技术的发展以及工业制造技术的进步,这种情况会越来越少见。同步回路问题主要是指由于同步回路发生异常导致触发脉冲失控引起整流桥输出强励电流。
从各类型的励磁系统原理以及现场应用情况来看,同步回路问题是造成发电机误强励的重要原因。若要避免由同步回路问题引起的发电机误强励,那么首先需要解决的技术问题就是如何检测出由同步回路问题引起的发电机误强励。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题,本发明实施例提供了一种发电机误强励检测方法和装置。
一种发电机误强励检测方法,该方法包括:
采集三相交流励磁电流瞬时值,并根据所述三相交流励磁电流瞬时值确定直流侧励磁电流平均值;
根据所述直流侧励磁电流平均值、发电机是否并网和可控硅触发角,确定发电机是否发生误强励。
所述采集三相交流励磁电流瞬时值,包括:
以预设的采样周期,对三相交流励磁电流进行采样,得到三相交流励磁电流瞬时值;所述采样周期满足在交流励磁电流的一个周期内具有相同的采样次数。
所述根据所述三相交流励磁电流瞬时值确定直流侧励磁电流平均值,包括:
I fa = Σ 1 N I · fa 2 N
I fb = Σ 1 N I · fb 2 N
I fc = Σ 1 N I · fc 2 N
I f = I fa 2 + I fb 2 + I fc 2 ( I fa + I fb + I fc ) × 0.816
其中,所述分别是单次采样采集的三相交流励磁电流瞬时值,所述N为正整数,是一个采样周期内的采样次数,所述Ifa、Ifb、Ifc分别是三相交流励磁电流有效值,所述If是直流侧励磁电流平均值,0.816是电感负载下交流侧电流有效值和直流侧电流平均值的比值。
所述根据所述直流侧励磁电流平均值、发电机是否并网和可控硅触发角,确定发电机是否发生误强励,包括:
同时满足如下条件时,确定发电机发生误强励:
发电机未并网;
直流侧励磁电流平均值大于预设的空载误强励励磁电流阈值;
可控硅触发角大于90度。
所述根据所述直流侧励磁电流平均值、发电机是否并网和可控硅触发角,确定发电机是否发生误强励,包括:
同时满足如下条件时,确定发电机发生误强励:
发电机并网;
直流侧励磁电流平均值大于预设的负载误强励励磁电流阈值;
可控硅触发角大于90度。
得到发电机是否发生误强励的检测结果时,等待一个延时T输出所述检测结果;
所述T大于整流桥处于逆变角时,励磁电流从强励电流下降到误强励阀值电流的时间。
所述输出的检测结果为发电机发生误强励时,该方法还包括:检测发电机处于空载状态或负载状态。
检测到发电机处于空载状态时,该方法还包括:进行自动封脉冲灭磁。
检测到发电机处于负载状态时,该方法还包括:将当前励磁调节装置切换到备用的励磁调节装置。
一种发电机误强励检测装置,该装置包括:
采样模块,用于采集三相交流励磁电流瞬时值,并根据所述三相交流励磁电流瞬时值确定直流侧励磁电流平均值;
检测模块,用于根据所述直流侧励磁电流平均值、发电机是否并网和可控硅触发角,确定发电机是否发生误强励。
所述采样模块,还用于以预设的采样周期,对三相交流励磁电流进行采样,得到三相交流励磁电流瞬时值;所述采样周期满足在交流励磁电流的一个周期内具有相同的采样次数。
所述采样模块,还用于根据如下的公式确定直流侧励磁电流平均值:
I fa = Σ 1 N I · fa 2 N
I fb = Σ 1 N I · fb 2 N
I fc = Σ 1 N I · fc 2 N
I f = I fa 2 + I fb 2 + I fc 2 ( I fa + I fb + I fc ) × 0.816
其中,所述分别是单次采样采集的三相交流励磁电流瞬时值,所述N为正整数,是一个采样周期内的采样次数,所述Ifa、Ifb、Ifc分别是三相交流励磁电流有效值,所述If是直流侧励磁电流平均值,0.816是电感负载下交流侧电流有效值和直流侧电流平均值的比值。
所述检测模块,还用于检测到同时满足如下条件时,确定发电机发生误强励:
发电机未并网;
直流侧励磁电流平均值大于预设的空载误强励励磁电流阈值;
可控硅触发角大于90度。
所述检测模块,还用于检测到同时满足如下条件时,确定发电机发生误强励:
发电机并网;
直流侧励磁电流平均值大于预设的负载误强励励磁电流阈值;
可控硅触发角大于90度。
所述检测模块,还用于得到发电机是否发生误强励的检测结果时,等待一个延时T输出所述检测结果;
所述T大于整流桥处于逆变角时,励磁电流从强励电流下降到误强励阀值电流的时间。
该装置还包括:处理模块,用于在所述输出的检测结果为发电机发生误强励时,检测发电机处于空载状态或负载状态。
所述处理模块,还用于检测到发电机处于空载状态时,进行自动封脉冲灭磁。
所述处理模块,还用于检测到发电机处于负载状态时,将当前励磁调节装置切换到备用的励磁调节装置。
本发明实施例提供的发电机误强励检测方法和装置,通过采集三相交流励磁电流瞬时值,并根据三相交流励磁电流瞬时值确定直流侧励磁电流平均值;再根据直流侧励磁电流平均值、发电机是否并网和可控硅触发角,确定发电机是否发生误强励。由此实现了由同步回路问题引起的发电机误强励的检测。
附图说明
图1为本发明实施例提供的发电机误强励检测方法示意图一;
图2为发电机励磁拓扑结构示意图一;
图3为发电机励磁拓扑结构示意图二;
图4为发电机励磁拓扑结构示意图三;
图5为本发明实施例提供的发电机误强励检测方法示意图二;
图6为本发明实施例提供的发电机误强励检测装置结构示意图一;
图7为本发明实施例提供的发电机误强励检测装置结构示意图二。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。
本发明实施例提供的一种发电机误强励检测方法如图1所示,包括:
步骤101,采集三相交流励磁电流瞬时值,并根据三相交流励磁电流瞬时值确定直流侧励磁电流平均值。
步骤102,根据直流侧励磁电流平均值、发电机是否并网和可控硅触发角,确定发电机是否发生误强励。
常见的发电机励磁拓扑结构如图2、图3、图4所示,本发明中所指的同步回路问题引起的发电机误强励主要是指图2、图3、图4中虚线框部分(即同步部分)异常引起的发电机误强励,本发明实施例提供的上述发电机误强励检测方法即是对同步部分异常引起的发电机误强励进行检测。
下面来具体说明上述检测方法的实现过程。
对于步骤101,以预设的采样周期,对三相交流励磁电流进行采样,得到三相交流励磁电流瞬时值;采样周期满足在交流励磁电流的一个周期内具有相同的采样次数。
可以设置一个采样周期,定期对三相交流励磁电流瞬时值进行采集,采样周期根据三相励磁电流的周期自动进行调整。其中,三相交流励磁电流瞬时值是指图2、图3、图4中励磁电流互感器的三相交流励磁电流瞬时值,可以分别用表示。例如,三相励磁电流周期为20ms,一个周期内采集80个点,则采样周期为0.25ms,每次采样得到一组
将采集到的三相交流励磁电流瞬时值折算到直流侧,得到直流侧励磁电流平均值。具体的可以根据如下的公式进行计算:
I fa = Σ 1 N I · fa 2 N
I fb = Σ 1 N I · fb 2 N
I fc = Σ 1 N I · fc 2 N
I f = I fa 2 + I fb 2 + I fc 2 ( I fa + I fb + I fc ) × 0.816
其中,分别是单次采样采集的三相交流励磁电流瞬时值,N为正整数,是一个采样周期内的采样次数(分别对应的采样次数相同),Ifa、Ifb、Ifc分别是三相交流励磁电流有效值,If是直流侧励磁电流平均值,0.816是电感负载下交流侧电流有效值和直流侧电流平均值的比值。
对于步骤102,可以设置一个固定的检测周期,定期进行发电机是否发生误强励的检测,可以认为多个采样周期结束后即执行检测周期,当然,采样周期与检测周期之间没有必然的同步关系。检测的具体过程可分为两步:
第一步:检测发电机是否并网以及检测可控硅触发角。
其中,发电机是否并网的检测方式通常可采用以下两种:
一是:检测并网开关的状态,如果并网开关处于闭合的状态,则认为发电机并网;如果并网开关处于打开的状态,则认为发电机未并网。
一是:检测发电机输出的电流值,如果发电机输出的电流值等于或高于预设的电流阈值,则认为发电机并网;如果发电机输出的电流值低于预设的电流阈值,则认为发电机未并网。
可控硅触发角是由图2、图3、图4中的调节部分(即励磁调节装置)输出给可控硅整流部分的。励磁调节装置根据当前发电机的机端电压大小,会向可控硅整流部分输出一个可控硅触发角,可控硅整流部分依据该可控硅触发角输出直流电流给发电机转子,从而对发电机的机端电压进行调节,使其维持在一个恒定的值。
第二步:根据直流侧励磁电流平均值、发电机是否并网和可控硅触发角,确定发电机是否发生误强励,具体的:
当同时满足下面三个条件时,确定发电机发生误强励:
条件一:发电机未并网;
条件二:直流侧励磁电流平均值(If)大于预设的空载误强励励磁电流阈值;
条件三:可控硅触发角大于90度。
或者,同时满足下面三个条件时,确定发电机发生误强励:
条件一:发电机并网;
条件二:直流侧励磁电流平均值(If)大于预设的负载误强励励磁电流阈值;
条件三:可控硅触发角大于90度。
通过上述过程即可检测出发电机是否发生误强励。
如图5所示,本发明实施例提供的发电机误强励检测方法还包括:
步骤103,输出发电机是否发生误强励的检测结果。
考虑到由于转子的电流的惯性容易引起误动作,在本发明实施例中,当检测出发电机是否发生误强励时,不立即输出结果,而是等待一个延时T。T大于整流桥处于逆变角时,励磁电流从强励电流下降到误强励阀值电流的时间t,经验值显示该时间t不大于1秒。
步骤104,当输出的检测结果为发电机发生误强励时,检测发电机处于空载状态或负载状态,如果发电机处于空载状态,转入步骤105;如果发电机处于负载状态,转入步骤106。
步骤105,如果发电机处于空载状态,则进行自动封脉冲灭磁。其中,自动封脉冲灭磁由励磁调节装置实现(即图2、图3、图4中所示的调节部分)。
步骤106,如果发电机处于负载状态,则进行励磁调节装置的切换:在发电机的励磁拓扑结构中励磁调节装置采用双套配置,互为备用,当一套发生故障时,自动切换到另一套,故障的励磁调节装置退出运行,这里,发电机处于负载状态时,可以认为是当前的励磁调节装置故障,需切换到另一套励磁调节装置。
为了实现上述的检测方式,本发明实施例还提供了一种检测装置,需要说明的是,本发明实施例提供的是检测装置可以是励磁调节装置,位于图2、图3、图4所示的调节部分中。如图6所示,该装置包括:
采样模块10,用于采集三相交流励磁电流瞬时值,并根据所述三相交流励磁电流瞬时值确定直流侧励磁电流平均值。
其中,当预设的采样周期达到时,采样模块10进行一次三相交流励磁电流瞬时值的采样。例如,预设的采样周期为0.25ms,则每隔0.25ms采样一次,每次采样得到一组三相交流励磁电流瞬时值。
根据采集到的三相交流励磁电流瞬时值,采样模块10根据如下的公式确定直流侧励磁电流平均值:
I fa = Σ 1 N I · fa 2 N
I fb = Σ 1 N I · fb 2 N
I fc = Σ 1 N I · fc 2 N
I f = I fa 2 + I fb 2 + I fc 2 ( I fa + I fb + I fc ) × 0.816
其中,所述分别是单次采样采集的三相交流励磁电流瞬时值,所述N为正整数,是一个采样周期内的采样次数,所述Ifa、Ifb、Ifc分别是三相交流励磁电流有效值,所述If是直流侧励磁电流平均值,0.816是电感负载下交流侧电流有效值和直流侧电流平均值的比值。
检测模块20,用于根据所述直流侧励磁电流平均值、发电机是否并网和可控硅触发角,确定发电机是否发生误强励。
当预设的检测周期到达时,检测模块20检测发电机是否发生误强励包括:
一、检测发电机是否并网以及检测可控硅触发角,其中,发电机是否并网的检测方式以及可控硅触发角的检测参照步骤102中的详细描述,此处不再赘述。
二、根据直流侧励磁电流平均值、发电机是否并网和可控硅触发角,确定发电机是否发生误强励,具体的:
检测模块20检测到同时满足如下条件时,确定发电机发生误强励:
发电机未并网;
直流侧励磁电流平均值大于预设的空载误强励励磁电流阈值;
可控硅触发角大于90度。
或者,检测模块20检测到同时满足如下条件时,确定发电机发生误强励:
发电机并网;
直流侧励磁电流平均值大于预设的负载误强励励磁电流阈值;
可控硅触发角大于90度。
另外,检测模块,还用于得到发电机是否发生误强励的检测结果时,等待一个延时T输出所述检测结果;所述T大于整流桥处于逆变角时,励磁电流从强励电流下降到误强励阀值电流的时间。
如图7所示,该装置还包括:处理模块30,用于在检测模块20输出的检测结果为发电机发生误强励时,检测发电机处于空载状态或负载状态。
检测到发电机处于空载状态时,处理模块30进行自动封脉冲灭磁。
检测到发电机处于负载状态时,处理模块30将当前励磁调节装置切换到备用的励磁调节装置。
另外,为了实现发电机是否发生误强励的检测,该检测装置可与图2、图3、图4中所示的励磁电流互感器相连,以采集三相交流励磁电流瞬时值;还可以与图2、图3、图4中所示的发电机相连,以检测发电机是否并网;还可以与图2、图3、图4中所示的可控硅整流部分相连,以向其输出可控硅触发角,进行发电机机端电压的调节。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种发电机误强励检测方法,其特征在于,该方法包括:
采集三相交流励磁电流瞬时值,并根据所述三相交流励磁电流瞬时值确定直流侧励磁电流平均值;
根据所述直流侧励磁电流平均值、发电机是否并网和可控硅触发角,确定发电机是否发生误强励;
其中,所述采集三相交流励磁电流瞬时值,包括:
以预设的采样周期,对三相交流励磁电流进行采样,得到三相交流励磁电流瞬时值;所述采样周期满足在交流励磁电流的一个周期内具有相同的采样次数。
2.根据权利要求1所述发电机误强励检测方法,其特征在于,所述根据所述三相交流励磁电流瞬时值确定直流侧励磁电流平均值,包括:
I f a = Σ 1 N I · f a 2 N
I f b = Σ 1 N I · f b 2 N
I f c = Σ 1 N I · f c 2 N
I f = I f a 2 + I f b 2 + I f c 2 ( I f a + I f b + I f c ) × 0.816
其中,所述分别是单次采样采集的三相交流励磁电流瞬时值,所述N为正整数,是一个采样周期内的采样次数,所述Ifa、Ifb、Ifc分别是三相交流励磁电流有效值,所述If是直流侧励磁电流平均值,0.816是电感负载下交流侧电流有效值和直流侧电流平均值的比值。
3.根据权利要求1所述发电机误强励检测方法,其特征在于,所述根据所述直流侧励磁电流平均值、发电机是否并网和可控硅触发角,确定发电机是否发生误强励,包括:
同时满足如下条件时,确定发电机发生误强励:
发电机未并网;
直流侧励磁电流平均值大于预设的空载误强励励磁电流阈值;
可控硅触发角大于90度。
4.根据权利要求1所述发电机误强励检测方法,其特征在于,所述根据所述直流侧励磁电流平均值、发电机是否并网和可控硅触发角,确定发电机是否发生误强励,包括:
同时满足如下条件时,确定发电机发生误强励:
发电机并网;
直流侧励磁电流平均值大于预设的负载误强励励磁电流阈值;
可控硅触发角大于90度。
5.根据权利要求1所述发电机误强励检测方法,其特征在于,得到发电机是否发生误强励的检测结果时,等待一个延时T输出所述检测结果;
所述T大于整流桥处于逆变角时,励磁电流从强励电流下降到误强励阀值电流的时间。
6.根据权利要求5所述发电机误强励检测方法,其特征在于,所述输出的检测结果为发电机发生误强励时,该方法还包括:检测发电机处于空载状态或负载状态。
7.根据权利要求6所述发电机误强励检测方法,其特征在于,检测到发电机处于空载状态时,该方法还包括:进行自动封脉冲灭磁。
8.根据权利要求6所述发电机误强励检测方法,其特征在于,检测到发电机处于负载状态时,该方法还包括:将当前励磁调节装置切换到备用的励磁调节装置。
9.一种发电机误强励检测装置,其特征在于,该装置包括:
采样模块,用于采集三相交流励磁电流瞬时值,并根据所述三相交流励磁电流瞬时值确定直流侧励磁电流平均值;
检测模块,用于根据所述直流侧励磁电流平均值、发电机是否并网和可控硅触发角,确定发电机是否发生误强励;
所述采样模块,还用于以预设的采样周期,对三相交流励磁电流进行采样,得到三相交流励磁电流瞬时值;所述采样周期满足在交流励磁电流的一个周期内具有相同的采样次数。
10.根据权利要求9所述发电机误强励检测装置,其特征在于,
所述采样模块,还用于根据如下的公式确定直流侧励磁电流平均值:
I f a = Σ 1 N I · f a 2 N
I f b = Σ 1 N I · f b 2 N
I f c = Σ 1 N I · f c 2 N
I f = I f a 2 + I f b 2 + I f c 2 ( I f a + I f b + I f c ) × 0.816
其中,所述分别是单次采样采集的三相交流励磁电流瞬时值,所述N为正整数,是一个采样周期内的采样次数,所述Ifa、Ifb、Ifc分别是三相交流励磁电流有效值,所述If是直流侧励磁电流平均值,0.816是电感负载下交流侧电流有效值和直流侧电流平均值的比值。
11.根据权利要求9所述发电机误强励检测装置,其特征在于,所述检测模块,还用于检测到同时满足如下条件时,确定发电机发生误强励:
发电机未并网;
直流侧励磁电流平均值大于预设的空载误强励励磁电流阈值;
可控硅触发角大于90度。
12.根据权利要求9所述发电机误强励检测装置,其特征在于,所述检测模块,还用于检测到同时满足如下条件时,确定发电机发生误强励:
发电机并网;
直流侧励磁电流平均值大于预设的负载误强励励磁电流阈值;
可控硅触发角大于90度。
13.根据权利要求9所述发电机误强励检测装置,其特征在于,
所述检测模块,还用于得到发电机是否发生误强励的检测结果时,等待一个延时T输出所述检测结果;
所述T大于整流桥处于逆变角时,励磁电流从强励电流下降到误强励阀值电流的时间。
14.根据权利要求13所述发电机误强励检测装置,其特征在于,该装置还包括:处理模块,用于在所述输出的检测结果为发电机发生误强励时,检测发电机处于空载状态或负载状态。
15.根据权利要求14所述发电机误强励检测装置,其特征在于,
所述处理模块,还用于检测到发电机处于空载状态时,进行自动封脉冲灭磁。
16.根据权利要求14所述发电机误强励检测装置,其特征在于,
所述处理模块,还用于检测到发电机处于负载状态时,将当前励磁调节装置切换到备用的励磁调节装置。
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