CN107016481A - 发电厂励磁系统与发变组保护定值配合关系校核系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电力系统计算方法中的一种发电厂励磁系统与发变组保护定值配合关系校核系统。方案如下：收集励磁系统自动调节装置内部参数清单，收集发变组保护整定计算书及保护定值单，将校核内容对应的函数计算公式输入Excel单元格中作为一纵列，在生成图片中，点击鼠标右键，选择“选择数据”，在窗口中选择“添加”，进行命名、X轴系列值选择、Y轴系列值选择；图片生成曲线。将繁琐的指数函数公式手工计算交给Excel办公软件进行计算，这样可以比较比手工计算量多数倍的数据点，既能够保证数据的准确性，又能使比较的数据增大数倍，使数据比较更加全面。

Description

发电厂励磁系统与发变组保护定值配合关系校核系统
技术领域
本发明属于电力系统及其自动化中的电力系统计算方法中的一种发电厂励磁系统与发变组保护定值配合关系校核系统。
背景技术
随着电网对于励磁系统的逐渐重视，在《防止电力生产事故的二十五项重点要求》文件及各项风险评估检查的要求中，都有明确要求对发电厂励磁系统的各限制环节与发变组保护中的相关保护定值相配合;在继电保护整定计算中，对发电厂励磁系统与发变组保护定值配合关系的校核，通常需要校核的内容有：励磁系统低励限制与发变组失磁保护配合关系、励磁系统伏/赫限制与发变组过励限制配合关系、励磁系统定子过电流限制与发变组定子过负荷配合关系、励磁系统转子过励限制与发变组转子过负荷配合关系、励磁系统强励限制与发变组励磁变高压侧过流配合关系，要求励磁系统的限制环节应在发变组保护之前动作；发电厂励磁系统与发变组保护定值配合关系的校核计算中，一般通过查询发变组保护定值、励磁系统参数，通过手工进行计算，在配合关系的校核中存在较多反时限曲线比较，使用手工计算，过程比较繁琐，反时限曲线的校核通常采用随机取点进行比较，其方法易出错，比较点较少，配合关系体现不够全面，不够直观。
例如大唐黄岛发电有限公司，核算方法的情况如下：
一、1、励磁系统低励限制的定值：我厂5号机组已完成进相试验，其中5号发电机最大进相试验深度数据如下：
有功（MW） 660 500 390
无功（MVar） -80.8 -80 80.8
电科院按照进相试验的结果，给我厂励磁调节器低励限制曲线设定为折算到励磁AVR中P-Q限制点设定为：
有功（MW） 730 547.5 365 182.5 0
无功（MVar） -73 -73 -36.5 -36.5 -36.5
2、发变组失磁保护与励磁系统低励限制的比较的验算：低励发制为反时限曲线，有功P为0时，Q计算值为-36.5，实测值为-37.73，而失磁保护异步圆在Q轴上计算值为-264.144，实测值为-265。
3、结论：通过上述理论计算和实际验算，说明我厂电机低励失磁保护和励磁调节的P-Q限制曲线是相配合的，当励磁调节器的P-Q限制失效时，则发变组失磁保护动作跳闸，满足相关规程规定。
二、1、励磁系统伏赫限制定值：1.05限制
说明：1.05为V/HZ的比值，若比值大于某个设定值则启动伏/赫限制控制程序，使机端电压下降，V/HZ的比值达到设定值，并同时发伏赫限制动作标志；
2、发变组保护中过励磁保护定值：
过励磁定时限Ｉ段定值 1.3
过励磁定时限Ｉ段延时s 1
过励磁定时限Ｉ段跳闸控制字 063F
过励磁报警定值 1.07
过励磁报警信号延时S 5
过励磁反时限上限定值 1.25
过励磁反时限上限延时S 12
过励磁反时限定值Ｉ 1.2
过励磁反时限定值Ｉ延时S 60
过励磁反时限定值Ⅱ 1.16
过励磁反时限Ⅱ延时S 240
过励磁反时限定值Ⅲ 1.14
过励磁反时限Ⅲ延时S 480
过励磁反时限定值Ⅳ 1.12
过励磁反时限Ⅳ延时S 1020
过励磁反时限定值Ⅴ 1.1
过励磁反时限Ⅴ延时S 1800
过励磁反时限定值Ⅵ 1.08
过励磁反时限Ⅵ延时S 2800
过励磁反时限定值 1.07
过励磁反时限下限延时S 3000
过励磁反时限跳闸控制字 063F
说明：发电机过励磁保护定时限与反时限保护均投入保护反时限特性曲线
U*/f* 1.07 1.1 1.13 1.15 1.18 1.2 1.25 1.3
T(s) 3600 1000 680 300 100 70 30 16
3、结论：发变组保护V/HZ的比值到1.07时延时5s发信，延时3000s程序跳闸，V/HZ的比值达到1.05时启动励磁限制程序，V/HZ的比值达到1.3时发变组保护延时1s程序跳闸，励磁系统与发变组保护间有配合关系。
发明内容
为解决传统校核方法带来的计算繁琐、易出现错误，比较点较少，数据随机取点比较带来的数据比较不够全面、不够直观的情况，研发出一种发电厂励磁系统与发变组保护定值配合关系校核系统。
技术方案：
实施方案如下：
a.收集励磁系统自动调节装置内部参数清单，收集发变组保护整定计算书及保护定值单，根据励磁系统装置参数及发变组保护定值的内容，确定哪些励磁系统限制环节与发变组保护定值需要进行配合计算，根据需要校验励磁系统及发变组保护设备的型号，收集励磁系统及发变组保护的技术说明书；
b.根据需要校核的内容，从励磁系统及发变组保护的技术说明书中，将校核内容对应的函数计算公式输入Excel单元格中作为一纵列，假如为B列；
c.另取一列，假如为A列，作为B列公式中的变量，A列中的数据量越大，后期生成的曲线就会越平滑、越接近真实；
d.使用“插入”→“散点图”→“所有图表类型”→“X Y（散点图）” →“带平滑线的散点图”或“带直线的散点图”生成图片；
e.在生成图片中，点击鼠标右键，选择“选择数据”，在窗口中选择“添加”，进行命名、X轴系列值选择、Y轴系列值选择；
f.图片生成曲线。
上述技术方案还可以进一步改进为：机组投运后相关实验完成，后续部分机组参数修改；将修改的变量数值输入Excel表格变量数值的纵列；图片生成曲线。
发明效果：
将繁琐的指数函数公式手工计算交给Excel办公软件进行计算，这样可以比较比手工计算量多数倍的数据点，既能够保证数据的准确性，又能使比较的数据增大数倍，使数据比较更加全面，同时，利用Excel办公软件的图表工具，将生成的数据转化到坐标图上，直观生动，经过改进计算方法，即使出现后期相关的数据有变更，只要在创建好的Excel表格中修改部分数据，就可以重新生成曲线进行比较，不需要再进行重新计算及比较，节约大量人力、时间成本，提升工作效率，整定计算人员的计算难度大大降低，校核的曲线生动直观，便于比较，同时，由于大唐滨州发电有限公司为新建电厂，在机组投运前就需要对曲线进行校核，检验机组是否具备试运条件，机组投运后相关实验完成，部分机组参数需要进行修改，需对励磁系统与发变组保护定值配合关系进行重新校核，由于采用了该校核方法，大唐滨州发电有限公司设备部继电保护班整定计算人员将新修改的参数输入进Excel表格中的变量中，校核曲线直接重新生成，原先繁琐的校核工作大大简化，在大唐滨州发电有限公司设备部继电保护班励磁系统定值与发变组保护定值配合关系校核的工作中节约了人力、时间成本，提升工作效率。
使用上述方法，同样的，将其他需要校核的励磁系统装置参数及发变组保护定值按照此方法放入同一图片中，生成出各自的曲线；通过各自生成曲线的直观比较，即可以分辨出励磁系统装置参数及发变组保护定值的配合情况是否满足要求，要求励磁系统的限制环节应在发变组保护之前动作，若励磁系统装置参数及发变组保护定值的配合情况不满足要求，则对励磁系统装置或发变组保护装置内相应的参数或保护定值进行调整，调整后的数据按照上述方法输入Excel表格中，由于公式已经输入Excel表格，因此无需再进行反复计算，可以很快生成曲线再次进行比较，如此，通过该方法不断地修正参数或保护定值，即可快速达到我们需求的配合关系。
附图说明：附图1 是本发明的操作流程框架示意图，附图2是实施例1中生成的低励限制与失磁保护校核曲线，附图3是实施例2中生成的V/F限制与过激磁保护校核曲线，附图4是实施例3中生成的定子过流限制与定子过负荷保护校核曲线，附图5是实施例4中生成的过励限制与转子过负荷保护校核曲线。
具体实施方式：
本发明主要实施方案如下：
a.收集励磁系统自动调节装置内部参数清单，收集发变组保护整定计算书及保护定值单，根据励磁系统装置参数及发变组保护定值的内容，确定哪些励磁系统限制环节与发变组保护定值需要进行配合计算，根据需要校验励磁系统及发变组保护设备的型号，收集励磁系统及发变组保护的技术说明书；
b.根据需要校核的内容，从励磁系统及发变组保护的技术说明书中，将校核内容对应的函数计算公式输入Excel单元格中作为一纵列，假如为B列；
c.另取一列，假如为A列，作为B列公式中的变量，A列中的数据量越大，后期生成的曲线就会越平滑、越接近真实；
d.使用“插入”→“散点图”→“所有图表类型”→“X Y（散点图）” →“带平滑线的散点图”或“带直线的散点图”生成图片；
e.在生成图片中，点击鼠标右键，选择“选择数据”，在窗口中选择“添加”，进行命名、X轴系列值选择、Y轴系列值选择；
f.图片生成曲线；
g.机组投运后相关实验完成，后续部分机组参数修改；
h.将修改的变量数值输入Excel表格变量数值的纵列；
i.图片生成曲线。
实施例1：低励限制与失磁保护定值的配合：
该配合关系的验证需要验证失磁保护阻抗圆判据和励磁调节器的P-Q限制曲线的配合关系，通常发变组失磁保护所给判据是基于发电机机端R-X测量阻抗圆平面上计算，为使失磁阻抗圆与励磁调节器的P-Q限制曲线能够互相比较，必须将二者转换在一个坐标平面下分析，将失磁阻抗圆转换为P-Q平面曲线，对于大唐滨州发电有限公司失磁保护为静稳圆的特点，需要使用公式：圆心坐标为，半径为，（Xs为发电机与系统的联系电抗；Xd为发电机同步电抗），将失磁保护的阻抗圆转换在P-Q平面曲线；
将上述圆心坐标、半径公式输入Excel表格中，利用公式功能，输入失磁保护定值所提供的Xs与Xd即可以得出圆心与半径的数值；
本专利是利用Excel表格“X Y（散点图）”功能绘制曲线，则需要对得出的圆心与半径进行坐标转换，转换利用三角函数勾股定理进行计算，我们已知半径、圆心、P坐标，并且知道低励限制的范围只存在在P-Q坐标轴的第四象限，由此我们可以根据公式（为失磁保护在Q轴上的坐标；为圆心在Q轴上的坐标；R为半径；为失磁保护在P轴上的坐标，根据用户的需求取值，所取数值越密集，所得到的曲线会越平滑）；
将上面的公式输入Excel表格，根据的取值，会得到一系列的数值，可以在Excel中得到失磁保护对应的曲线。
同理，使用同样的方法，将低励限制定值添加到“失磁保护”所绘制曲线的图表中，在同一图标中生成两条曲线，互相进行比较。
实施例2：V/F限制与过激磁保护定值的配合：
V/F限制曲线的生成方法：我们根据励磁装置技术说明书中提供的公式（T为V/F限制的时间坐标；M为V/F的数值坐标，M根据用户的需求取值，所取数值越密集，所得到的曲线会越平滑）；
将上面的公式输入Excel表格，根据M的取值，T会得到一系列的数值，即可以在Excel中得到V/F限制对应的曲线。
同理，使用同样的方法，将过激磁定值添加到“V/F限制”所绘制曲线的图表中，在同一图标中生成曲线，互相进行比较。
实施例3：励磁定子过电流限制与定子过负荷保护定值的配合：
励磁定子过电流限制曲线的生成方法：我们根据励磁装置技术说明书中提供的公式（T为励磁定子过电流限制的时间坐标；为定子过电流反时限计算基值时间，通常取10；为定子电流标幺值的坐标，根据用户的需求取值，所取数值越密集，所得到的曲线会越平滑）；
将上面的公式输入Excel表格，根据的取值，T会得到一系列的数值，即可以在Excel中得到励磁定子过电流限制曲线对应的曲线。
同理，使用同样的方法，将定子过负荷保护定值添加到“励磁定子过电流限制”所绘制曲线的图表中，根据发变组保护装置技术说明书中提供的定子过负荷保护公式（T为定子过负荷保护的时间坐标；为定子电流标幺值的坐标，根据用户的需求取值，所取数值越密集，所得到的曲线会越平滑），在同一图标中生成曲线，互相进行比较。
实施例4：励磁过励限制与转子过负荷保护定值的配合：
励磁过励磁限制曲线的生成方法：我们根据励磁装置技术说明书中提供的公式（T为励磁过励磁限制的时间坐标；为转子电流标幺值的坐标，根据用户的需求取值，所取数值越密集，所得到的曲线会越平滑）；
将上面的公式输入Excel表格，根据的取值，T会得到一系列的数值，即可以在Excel中得到励磁过励限制曲线对应的曲线；
同理，使用同样的方法，将转子过负荷保护定值添加到“励磁定子过电流限制”所绘制曲线的图表中，根据发变组保护装置技术说明书中提供的转子过负荷保护公式（T为转子过负荷保护的时间坐标；为转子电流标幺值的坐标，根据用户的需求取值，所取数值越密集，所得到的曲线会越平滑），在同一图标中生成曲线，互相进行比较。
使用本专利中描述的方法，在大唐滨州发电有限公司机组投运前的曲线校核中进行了实践，在机组投运前，对临时定值使用该方法进行了校核。在机组投运后相关实验完成，对部分机组参数进行修改，需对励磁系统与发变组保护定值配合关系进行重新校核。采用了该方法，大唐滨州发电有限公司设备部继电保护班整定计算人员将经过修正后的新参数输入进Excel表格，非常方便的生成新校核曲线，将原先繁琐的校核工作大大简化，无需再次进行大量计算，节约了人力、时间成本，提升工作效率，在大唐滨州发电有限公司继电保护班整定计算的应用中得到推广。

Claims (2)

1.发电厂励磁系统与发变组保护定值配合关系校核系统，其特征是：实施方案如下：
a.收集励磁系统自动调节装置内部参数清单，收集发变组保护整定计算书及保护定值单，根据励磁系统装置参数及发变组保护定值的内容，确定哪些励磁系统限制环节与发变组保护定值需要进行配合计算，根据需要校验励磁系统及发变组保护设备的型号，收集励磁系统及发变组保护的技术说明书；
b.根据需要校核的内容，从励磁系统及发变组保护的技术说明书中，将校核内容对应的函数计算公式输入Excel单元格中作为一纵列，假如为B列；
c.另取一列，假如为A列，作为B列公式中的变量，A列中的数据量越大，后期生成的曲线就会越平滑、越接近真实；
d.使用“插入”→“散点图”→“所有图表类型”→“X Y（散点图）” →“带平滑线的散点图”或“带直线的散点图”生成图片；
e.在生成图片中，点击鼠标右键，选择“选择数据”，在窗口中选择“添加”，进行命名、X轴系列值选择、Y轴系列值选择；
f.图片生成曲线。
2.根据权利要求1所述的发电厂励磁系统与发变组保护定值配合关系校核系统，其特征是：所述机组投运后相关实验完成，后续部分机组参数修改；将修改的变量数值输入Excel表格变量数值的纵列；图片生成曲线。
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