CN106357181A - 一种发电机继电保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种发电机继电保护装置，该装置包括：水位采集单元、流量采集单元、闸门数据采集及控制单元、调速器数据采集及控制单元、励磁数据采集及控制单元、同期控制单元、综合继电保护单元。本发明实施例通过检测进水口水位及流量进行判断，按照预先设定的流量和水位运行曲线，实时自动调节发电机运行功率，集发电机保护、闸门、调速器及励磁控制为一体综合保护，从而大大减少中小型水电站项目建设的设备需求，降低因设备多带来的故障点多的风险，同时也降低对运行人员的专业技能的要求，进而有效减少水电站项目建设投资额及风险，达到少人甚至无人值守的要求，提高发电站智能化水平。
Description
技术领域
本发明涉及发电机控制领域，尤其涉及一种发电机继电保护装置。
背景技术
电力系统中的发电机装置中，继电保护和自动化控制是保证发电机智能、安全运行的两大主要工作，目前中小型水电站项目，尤其400V低压发电机组，依然按照中大型水轮机系统设计思路，即拥有独立的调速器控制系统、发电机励磁系统和其他辅助设备控制系统，这种系统的设备多，故障率高，并且对运行人员专业技术能力要求高，也大大增加了投资建设资金，不符合中小型水电站投资建设的实际需求。
针对目前中小型水电站项目小、操作人员专业技能低的情况，如何通过检测进水口水位及流量进行判断，按照预先设定的流量和水位运行曲线，实时自动调节发电机运行功率并也降低对运行人员的专业技能的要求，进而有效减少水电站项目建设投资额及风险，达到少人甚至无人值守的目的，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种发电机继电保护装置，该装置可通过对水电站的水位及流量数据采集，实现根据水位及流量全自动开停机，以及在水电站运行过程中调节发电负荷。
本发明提供一种发电机继电保护装置，包括：水位采集单元、流量采集单元、与所述水位采集单元及所述流量采集单元连接的闸门数据采集及控制单元、与所述闸门数据采集及控制单元连接的调速器数据采集及控制单元、与所述调速器数据采集及控制单元连接的励磁数据采集及控制单元、与所述励磁数据采集及控制单元连接的同期控制单元、与所述同期控制单元连接的综合继电保护单元。
优选的，所述水位采集单元用于：接收水位传感器传回的水位信号信息。
优选的，所述流量采集单元用于：接收流量传感器传回的流量信号信息。
优选的，所述闸门数据采集及控制单元用于：通过检测闸门行程开关位置信号及闸门开度所采集的闸门开度信息，控制开/关闸阀和调节闸阀开度大小。
优选的，调速器数据采集及控制单元用于：通过检测调速器控制的导叶开度信号实时判断发电机运行状态，控制调速器投入/退出和调节发电机开度大小。
优选的，励磁数据采集及控制单元用于：通过检测励磁电流及励磁电压实时判断励磁运行状态，控制励磁投入/退出和调节励磁大小。
优选的，所述同期控制单元用于：通过检测发电机电压及系统电压并进行比对捕捉同期，控制发电机进行同期合闸并网。
优选的，所述综合继电保护单元用于：通过实时测量发电机电流及电压，判断发电机是否工作正常，并为发电机提供过电压保护、欠电压保护、3U0定子接地保护、3I0定子接地保护、过负荷保护、控制回路异常告警功能。
优选的，所述发电机继电保护装置的开机工作流程包括以下步骤：
通过水位采集单元监测水位是否达到预设开机水位；
若达到开机水位，则发出开机命令；
依次开闸阀、开调速器、开励磁、投周期；
通过水位采集单元及流量采集单元监测进水口及出水口水流情况，根据监测数据，实时调节发电机负荷。
优选的，所述发电机继电保护装置的关机工作流程包括以下步骤：
通过水位采集单元、流量采集单元实时采集水位/流量数据，判断是否满足预设的停机条件；
若满足，则通过调速器数据采集及控制单元和励磁数据采集及控制单元500控制调速系统关机；
通过闸门数据采集及控制单元关闸阀，收到闸阀全关位置信号后，退出停机控制流程。
本发明实施例通过检测进水口水位及流量进行判断，按照预先设定的流量和水位运行曲线，实时自动调节发电机运行功率，集发电机保护、闸门、调速器及励磁控制为一体综合保护，从而大大减少中小型水电站项目建设的设备需求，降低因设备多带来的故障点多的风险，同时也降低对运行人员的专业技能的要求，进而有效减少水电站项目建设投资额及风险，达到少人甚至无人值守的要求，提高发电站智能化水平。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例发电机继电保护装置结构框图；
图2是本发明实施例发电机运行功率与进水口及流量曲线图；
图3是本发明实施例发电机继电保护装置开机工作流程示意图；
图4是本发明实施例发电机继电保护装置关机工作流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参考图1，图1是本发明实施例发电机继电保护装置结构框图，该装置10，包括：
水位采集单元100、流量采集单元200、与所述水位采集单元100连接的闸门数据采集及控制单元300、与所述闸门数据采集及控制单元300及所述流量采集单元200连接的调速器数据采集及控制单元400、与所述调速器数据采集及控制单元400连接的励磁数据采集及控制单元500、与所述励磁数据采集及控制单元500连接的同期控制单元600、与所述同期控制单元600连接的综合继电保护单元700，其中，
水位采集单元100用于：接收水位传感器传回的水位信号信息。
流量采集单元200用于：接收流量传感器传回的流量信号信息。
闸门数据采集及控制单元300用于：通过检测闸门行程开关位置信号及闸门开度所采集的闸门开度信息，控制开/关闸阀和调节闸阀开度大小。
调速器数据采集及控制单元400用于：通过检测调速器控制的导叶开度信号实时判断发电机运行状态，控制调速器投入/退出和调节发电机开度大小。
励磁数据采集及控制单元500用于：通过检测励磁电流及励磁电压实时判断励磁运行状态，控制励磁投入/退出和调节励磁大小。
综合继电保护单元600用于：通过实时测量发电机电流及电压，判断发电机是否工作正常，并为发电机提供过电压保护、欠电压保护、3U0定子接地保护、3I0定子接地保护、过负荷保护、控制回路异常告警功能。
同期控制单元700用于：通过检测发电机电压及系统电压并进行比对捕捉同期，控制发电机进行同期合闸并网。
本发明实施例通过检测进水口水位及流量进行判断，按照预先设定的流量和水位运行曲线，实时自动调节发电机运行功率，集发电机保护、闸门、调速器及励磁控制为一体综合保护，从而大大减少中小型水电站项目建设的设备需求，降低因设备多带来的故障点多的风险，同时也降低对运行人员的专业技能的要求，进而有效减少水电站项目建设投资额及风险，达到少人甚至无人值守的要求，提高发电站智能化水平。
请参见图2，图2是本发明实施例发电机运行功率与进水口及流量曲线图，通过上述曲线图可对发电机继电保护装置10进行参数设置。
请参见图3，图3是本发明实施例发电机继电保护装置开机工作流程示意图，开机工作流程包括以下步骤：
S1、通过水位采集单元100监测水位是否达到预设开机水位。
S2、若达到开机水位，则发出开机命令。
S3、依次开闸阀、开调速器、开励磁、投周期。
S4、通过水位采集单元100及流量采集单元200监测进水口及出水口水流情况，根据监测数据，实时调节发电机负荷。
应当理解，本发明实施例发电机继电保护装置10通过水位采集单元100实时监测发电机进水口水位信号，当水位达到图2开机水位时并且监测到发电机导叶为全关位置、调速器数据采集及控制单元400采集到转速小于5％、发电机出口断路器为分闸位置，以及发电机此时无故障信号，闸门数据采集及控制单元300发出开闸阀命令。闸阀控制系统收到开启命令后，开启闸阀。闸门数据采集及控制单元300实时监测闸阀位置信号，当收到闸阀行程开关反馈回来的闸阀全开位置信号时，调速器数据采集及控制单元400发出开启调速器系统。驱动调速器数据采集及控制单元400实时监测发电机导叶位置信号及转速信号，当收到发电机转速大于95％信号时，励磁数据采集及控制单元500发出投入励磁系统命令。综合继电保护单元600监测到发电机机端电压达到额定值时，表示发电机已在空载位置，可以投入同期合闸流程。同期控制单元700用于进行同期合闸判断，当发电机电压与系统侧电压压侧、频率差及相位角在合适位置时，进行同期合闸。当发电机继电保护装置10收到发电机断路器合闸位置信号时，发电机并网合闸成功，发电机处于发电状态。发电机继电保护装置通过设置在保护装置内部的水位采集单元100、流量采集单元200实时监测发电机进水口的水位及水流情况，按照发电功率曲线图实时调节发电负荷。
本发明实施例通过检测进水口水位及流量进行判断，按照预先设定的流量和水位运行曲线，实时自动调节发电机运行功率，集发电机保护、闸门、调速器及励磁控制为一体综合保护，从而大大减少中小型水电站项目建设的设备需求，降低因设备多带来的故障点多的风险，同时也降低对运行人员的专业技能的要求，进而有效减少水电站项目建设投资额及风险，达到少人甚至无人值守的要求，提高发电站智能化水平。
请参见图4，图4是本发明实施例发电机继电保护装置关机工作流程示意图，关机工作流程包括以下步骤：
S11、通过水位采集单元100、流量采集单元200实时采集水位/流量数据，判断是否满足预设的停机条件。
S22、若满足，则通过调速器数据采集及控制单元400和励磁数据采集及控制单元500控制调速系统关机。
S33、通过闸门数据采集及控制单元300关闸阀，收到闸阀全关位置信号后，退出停机控制流程。
应当理解，在本发明实施例中，通过水位采集单元100、流量采集单元200的水位传感器及流量计实时采集水位/流量数据，分析数据判断不满足发电需求时，进入停机流程。
通过调速器数据采集及控制单元400和励磁数据采集及控制单元500控制调速器及励磁装置，将发电机有功/无功负荷调整至趋近0的位置，发出分发电机出口断路器命令至发电机出口开关柜。收到开关柜断路器反馈的分闸位置信号后，通过励磁数据采集及控制单元500控制励磁系统灭磁命令。当检查到发电机机端电压为零时，再通过调速器数据采集及控制单元400控制调速器系统关机，发电机继电保护装置10收到转速信号装置反馈的转速信号小于35％信号后，发出制动投入命令至制动柜，投入制动刹车系统，收到转速信号小于5％信号后再通过闸门数据采集及控制单元300关闸阀，收到闸阀全关位置信号后，停机控制流程。
本发明实施例通过检测进水口水位及流量进行判断，按照预先设定的流量和水位运行曲线，实时自动调节发电机运行功率，集发电机保护、闸门、调速器及励磁控制为一体综合保护，从而大大减少中小型水电站项目建设的设备需求，降低因设备多带来的故障点多的风险，同时也降低对运行人员的专业技能的要求，进而有效减少水电站项目建设投资额及风险，达到少人甚至无人值守的要求，提高发电站智能化水平。
本发明实施例通过检测进水口水位及流量进行判断，按照预先设定的流量和水位运行曲线，实时自动调节发电机运行功率，集发电机保护、闸门、调速器及励磁控制为一体综合保护，从而大大减少中小型水电站项目建设的设备需求，降低因设备多带来的故障点多的风险，同时也降低对运行人员的专业技能的要求，进而有效减少水电站项目建设投资额及风险，达到少人甚至无人值守的要求，提高发电站智能化水平。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种发电机继电保护装置，其特征在于，包括：水位采集单元、流量采集单元、与所述水位采集单元及所述流量采集单元连接的闸门数据采集及控制单元、与所述闸门数据采集及控制单元连接的调速器数据采集及控制单元、与所述调速器数据采集及控制单元连接的励磁数据采集及控制单元、与所述励磁数据采集及控制单元连接的同期控制单元、与所述同期控制单元连接的综合继电保护单元。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水位采集单元用于：接收水位传感器传回的水位信号信息。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述流量采集单元用于：接收流量传感器传回的流量信号信息。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述闸门数据采集及控制单元用于：通过检测闸门行程开关位置信号及闸门开度所采集的闸门开度信息，控制开/关闸阀和调节闸阀开度大小。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，调速器数据采集及控制单元用于：通过检测调速器控制的导叶开度信号实时判断发电机运行状态，控制调速器投入/退出和调节发电机开度大小。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，励磁数据采集及控制单元用于：通过检测励磁电流及励磁电压实时判断励磁运行状态，控制励磁投入/退出和调节励磁大小。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述同期控制单元用于：通过检测发电机电压及系统电压并进行比对捕捉同期，控制发电机进行同期合闸并网。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述综合继电保护单元用于：通过实时测量发电机电流及电压，判断发电机是否工作正常，并为发电机提供过电压保护、欠电压保护、3U0定子接地保护、3I0定子接地保护、过负荷保护、控制回路异常告警功能。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发电机继电保护装置的开机工作流程包括以下步骤：
通过水位采集单元(100)监测水位是否达到预设开机水位；
若达到开机水位，则发出开机命令；
依次开闸阀、开调速器、开励磁、投周期；
通过水位采集单元(100)及流量采集单元(200)监测进水口及出水口水流情况，根据监测数据，实时调节发电机负荷。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发电机继电保护装置的关机工作流程包括以下步骤：
通过水位采集单元(100)、流量采集单元(200)实时采集水位/流量数据，判断是否满足预设的停机条件；
若满足，则通过调速器数据采集及控制单元(400)和励磁数据采集及控制单元(500)控制调速系统关机；
通过闸门数据采集及控制单元(300)关闸阀，收到闸阀全关位置信号后，退出停机流程。
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| CN201610854060.9A CN106357181A (zh) | 2016-09-27 | 2016-09-27 | 一种发电机继电保护装置 |
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- 2016-09-27 CN CN201610854060.9A patent/CN106357181A/zh active Pending
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |