CN107231108B - 一种核电站发电机励磁调节装置及方法 - Google Patents

一种核电站发电机励磁调节装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种核电站发电机励磁调节装置及方法，该装置通过信号采集模块采集发电机定子电流信号输出至测量比较模块，测量比较模块计算主通道定子电流中任意两相电流之间的幅值偏差，当其超过预设的幅值偏差时输出第一信号；第一延时模块接收第一信号并延时预设时长T1后输出第二信号；第一逻辑控制模块判断测量主通道定子电流时有出现故障时，控制第一报警模块发出故障报警，并通过主通道励磁调节器控制励磁功率单元停止向发电机输出励磁电流，备用通道励磁调节器开始控制励磁功率单元向发电机输出励磁电流。本发明避免了在发电机机组外部近端短路故障下误发的发电机定子电流测量故障报警，以及由此而引发的机组跳机和重大设备损坏的严重后果。

Description

一种核电站发电机励磁调节装置及方法
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种核电站发电机励磁调节装置及方法。
背景技术
主发电机励磁调节系统对于任何一个发电厂来说都是关键敏感系统，该系统主要作用是给发电机提供空间磁场以建立电压，它的调节性能的好坏能直接影响区域电力系统的稳定。核电机组容量大，在电力系统中占有特殊的地位，如果核电站主发电机励磁调节系统出现故障，将可能导致核电站大型发电设备的损坏，并危及该区域电力系统安全，同时给核电站的核安全也带来风险。所以核电站主发电机励磁调节系统的安全稳定运行显得尤为重要，该系统要求设计必须安全可靠。
目前核电站主发电机励磁调节系统均为无刷型励磁系统，为了保证该系统的可靠性，励磁调节器一般均配置3个调节通道(主通道、备用通道、紧急备用MCR通道)，每个通道励磁调节器配置有发电机定子电流测量故障逻辑。在现有技术中该逻辑的初始设计存在如下两个缺陷：一、在近端电网故障导致主发电机定子电流突变时由于调节器未设计延时或延时设计不当，调节器会误报定子电流测量故障报警；二、现有技术中定子电流测量故障报警出现后，励磁调节器主通道切换顺序异常，本应切换至备用通道运行，而现有技术中直接切至紧急备用MCR通道。
从以上可以看出，现有技术中励磁调节系统的发电机定子电流测量故障逻辑存在设计缺陷，对核电站发电机组的安全可靠运行带来了很大的风险。根据国内某核电站的反馈，该电站就因为外电网故障时该逻辑误动切换到了紧急备用MCR通道，而引发了机组跳机和重大设备损坏的严重后果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种核电站发电机励磁调节装置及方法，可以避免发电机定子电流测量故障误动而引发的机组跳机和重大设备损坏的严重后果。
本发明提供的一种核电站发电机励磁调节装置，包括有主通道励磁调节器、备用通道励磁调节器、励磁功率单元、信号采集模块、至少一个测量比较模块、至少一个第一延时模块、至少一个第一逻辑控制模块、第一报警模块；
所述励磁功率单元，与发电机电连接，用于向发电机输出励磁电流；
所述信号采集模块，用于采集发电机定子电流信号并输出；
所述主通道励磁调节器、备用通道励磁调节器，分别与所述励磁功率单元电连接，所述主通道励磁调节器用于控制所述励磁功率单元向发电机输出励磁电流，对应的发电机定子电流设为主通道定子电流；
所述测量比较模块，用于接收来自所述信号采集模块的发电机定子电流信号，并计算所述主通道定子电流中任意两相电流之间的幅值偏差，当该幅值偏差超过预设的幅值偏差时，输出第一信号；
所述第一延时模块，用于接收所述第一信号并进行延时处理，延时预设时长T1后输出第二信号，其中，所述预设时长T1的整定值与发电机变压器组继电保护相配合；
所述第一逻辑控制模块，与所述第一报警模块通讯连接，用于接收所述第二信号，并根据所述第二信号判断测量所述主通道定子电流时是否有出现故障，若是，则控制所述第一报警模块发出主通道定子电流测量故障报警，并输出第一控制切换指令至所述主通道励磁调节器、备用通道励磁调节器，所述主通道励磁调节器根据所述第一控制切换指令停止控制所述励磁功率单元向发电机输出励磁电流，所述备用通道励磁调节器根据所述第一控制切换指令开始控制所述励磁功率单元向发电机输出励磁电流。
优选地，还包括至少一个第二延时模块、以及至少一个第二逻辑控制模块，所述备用通道励磁调节器包括有第一自动调节器；
当所述备用通道励磁调节器控制所述励磁功率单元向发电机输出励磁电流时，对应的发电机定子电流设为备用通道定子电流；其中，所述测量比较模块还用于根据所述备用通道定子电流计算对应任意两相电流之间的幅值偏差，当该幅值偏差超过预设的幅值偏差时，输出第三信号；所述第一延时模块还用于接收所述第三信号并进行延时处理，延时预设时长T1后输出第四信号；
所述第二延时模块，用于接收所述第四信号并进行延时处理，延时预设时长T2后输出第五信号；
所述第二逻辑控制模块，用于根据所述第二信号和所述第五信号进行逻辑与运算后取非，输出第一结果，并根据所述第一结果判断测量所述主通道定子电流和所述备用通道定子电流时是否有出现故障，当测量所述主通道定子电流时有出现故障，而测量所述备用通道定子电流时没有出现故障，则输出自动调节开始指令至所述第一自动调节器，所述第一自动调节器根据所述自动调节开始指令控制所述励磁功率单元向发电机输出励磁电流，并且，还根据所述第四信号和所述第一结果进行逻辑与运算，输出第二结果，根据所述第二结果判断测量所述主通道定子电流、备用通道定子电流时是否均有出现故障，若是，则输出自动调节停止指令至所述第一自动调节器，所述第一自动调节器根据所述自动调节停止指令控制所述励磁功率单元停止向发电机输出励磁电流。
优选地，所述备用通道励磁调节器还包括有第一手动调节器，所述核电站发电机励磁调节装置还包括有至少一个第三逻辑控制模块；
所述第三逻辑控制模块，用于根据所述第二结果判断测量所述主通道定子电流、备用通道定子电流时是否均有出现故障，若是，则输出手动调节开始指令至所述第一手动调节器，所述第一手动调节器根据所述手动调节开始指令控制所述励磁功率单元向发电机输出励磁电流。
优选地，还包括有第二报警模块、至少一个第四逻辑控制模块；
所述第四逻辑控制模块，与第二报警模块通讯连接，用于根据所述第二结果和所述第五信号进行逻辑或运算，输出第三结果，再根据所述第三结果判断测量所述主通道定子电流、备用通道定子电流是否均有出现故障，若是，控制所述第二报警模块发出备用通道定子电流测量故障报警。优选地，
所述预设时长T1的整定值与发电机变压器组继电保护相配合的方法如下：取发电机变压器组对应主保护最长故障切除时间值和主保护拒动时的失灵保护切除故障的时间值两者之间的最高值；
所述预设时长T2的整定值与所述信号采集模块采集发电机定子电流所需时间以及所述信号采集模块与所述备用通道励磁调节器之间的通讯时间相配合。
优选地，所述信号采集模块包括有至少两个相互独立的电流互感器。
本发明还提供一种核电站发电机励磁调节方法，包括下述步骤：
S100、主通道励磁调节器控制励磁功率单元向发电机输出励磁电流，该励磁电流设为主通道励磁电流；
S200、通过信号采集模块采集发所述主通道励磁电流信号并输出；
S300、接收来自信号采集模块的发电机定子电流信号，并计算所述主通道定子电流中任意两相电流之间的幅值偏差，当该幅值偏差超过预设的幅值偏差时，输出第一信号；
S400、接收所述第一信号并进行延时处理，延时预设时长T1后输出第二信号，其中，所述预设时长T1的整定值与发电机变压器组继电保护相配合；
S500、接收所述第二信号，并根据所述第二信号判断测量所述主通道定子电流时是否有出现故障，若是，则控制所述第一报警模块发出主通道定子电流测量故障报警，并输出第一控制切换指令至所述主通道励磁调节器、备用通道励磁调节器；
S600、所述主通道励磁调节器根据所述第一控制切换指令停止控制所述励磁功率单元向发电机输出励磁电流，所述备用通道励磁调节器根据所述第一控制切换指令开始控制所述励磁功率单元向发电机输出励磁电流，对应的发电机定子电流设为备用通道定子电流。
优选地，还包括下述步骤：
根据所述备用通道定子电流计算对应任意两相电流之间的幅值偏差，当该幅值偏差超过预设的幅值偏差时，生成第三信号；
接收所述第三信号并进行延时处理，延时预设时长T1后输出第四信号；
接收所述第四信号并进行延时处理，延时预设时长T2后输出第五信号；
根据所述第二信号和所述第五信号进行逻辑与运算后取非，输出第一结果，并根据所述第一结果判断测量所述主通道定子电流和所述备用通道定子电流时是否有出现故障，当测量所述主通道定子电流时有出现故障，而测量所述备用通道定子电流时没有出现故障，则输出自动调节开始指令至所述第一自动调节器，所述第一自动调节器根据所述自动调节开始指令控制所述励磁功率单元向发电机输出励磁电流，并且，还根据所述第四信号和所述第一结果进行逻辑与运算，输出第二结果，根据所述第二结果判断测量所述主通道定子电流、备用通道定子电流时是否均有出现故障，若是，则输出自动调节停止指令至所述第一自动调节器，所述第一自动调节器根据所述自动调节停止指令控制所述励磁功率单元停止向发电机输出励磁电流。
优选地，还包括下述步骤：
根据所述第二结果判断测量所述主通道定子电流、备用通道定子电流时是否均有出现故障，若是，则输出手动调节开始指令至所述第一手动调节器，所述第一手动调节器根据所述手动调节开始指令控制所述励磁功率单元向发电机输出励磁电流。
优选地，还包括下述步骤：
根据所述第二结果和所述第五信号进行逻辑或运算，输出第三结果，再根据所述第三结果判断测量所述主通道定子电流、备用通道定子电流是否均有出现故障，若是，控制所述第二报警模块发出备用通道定子电流测量故障报警。实施本发明，具有如下有益效果：本发明通过计算发电机定子电流中三相电流中任意两项的幅值差值的结果进行一个延时处理后，再根据延时处理后的结果判断发电机定子电流测量是否有故障，从而避免了在发电机机组外部近端短路故障下误发的发电机定子电流测量故障报警，并且当判断发电机定子电流测量有故障时，切换至备用通道励磁调节器而不是紧急备用MCR通道，避免了发电机定子电流测量故障误动而引发的机组跳机和重大设备损坏的严重后果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的核电站发电机励磁调节装置的原理框图。
图2是本发明提供的核电站发电机励磁调节装置中备用通道励磁调节器的原理框图。
图3是本发明提供的核电站发电机励磁调节方法的流程图。
图4是本发明提供的核电站发电机励磁调节装置中一实施例的逻辑框图。
图5是本发明提供的核电站发电机励磁调节装置中一实施例的逻辑应用图。
具体实施方式
本发明提供一种核电站发电机励磁调节装置，如图1所示，该装置包括有主通道励磁调节器100、备用通道励磁调节器200、励磁功率单元300、信号采集模块400、至少一个测量比较模块500、至少一个第一延时模块600、至少一个第一逻辑控制模块700、第一报警模块800。
励磁功率单元300与发电机电连接，用于向发电机输出励磁电流。
信号采集模块400用于采集发电机定子电流信号并输出。
主通道励磁调节器100、备用通道励磁调节器200，分别与励磁功率单元300电连接，主通道励磁调节器100用于控制励磁功率单元300向发电机输出励磁电流，对应的发电机定子电流设为主通道定子电流。
测量比较模块500用于接收来自信号采集模块400的发电机定子电流信号，并根据对应的主通道定子电流信号，计算主通道定子电流中三相IA、IB、Ic中的任意两相电流之间的幅值偏差，当该幅值偏差超过预设的幅值偏差时，输出第一信号。例如，预设的幅值偏差可以为30％。
需要说明的是，测量比较模块500可以设置在主通道励磁调节器100和备用通道励磁调节器200内部，也可以设置在主通道励磁调节器100和备用通道励磁调节器200外部，当测量比较模块500设置在主通道励磁调节器100和备用通道励磁调节器200内部时，主通道励磁调节器100和备用通道励磁调节器200中分别至少设置有一个测量比较模块500，例如备用通道励磁调节器200内部有自动调节器和手动调节器时，可以在自动调节器和手动调节器中均设置一个测量比较模块500，也可以让自动调节器和手动调节器共用一个测量比较模块500。当测量比较模块500设置在主通道励磁调节器100和备用通道励磁调节器200外部时，核电站发电机励磁调节装置可以共用一个测量比较模块500。
第一延时模块600用于接收第一信号，并进行延时处理，延时预设时长T1后输出第二信号。其中，预设时长T1的整定值与发电机变压器组继电保护相配合。
第一延时模块600可以设置在主通道励磁调节器100和备用通道励磁调节器200内部或者外部，当主通道励磁调节器100和备用通道励磁调节器200为微机型的励磁调节器，可以将第一延时模块600设置在主通道励磁调节器100和备用通道励磁调节器200内部，反之，则可以将第一延时模块600设置在主通道励磁调节器100和备用通道励磁调节器200外部。当第一延时模块600设置在励磁调节器的外部时，核电站发电机励磁调节装置可以共用一个第一延时模块600。
第一逻辑控制模块700与第一报警模块800通讯连接，用于接收第二信号，并根据该第二信号判断测量主通道定子电流时是否有出现故障，若是，则控制第一报警模块800发出主通道定子电流测量故障报警，并输出第一控制切换指令至主通道励磁调节器100、备用通道励磁调节器200，主通道励磁调节器100根据第一控制切换指令停止控制励磁功率单元300向发电机输出励磁电流，备用通道励磁调节器200则根据第一控制切换指令开始控制励磁功率单元300向发电机输出励磁电流，从而实现主通道励磁调节器100与备用通道励磁调节器200之间的切换，具体地，备用通道励磁调节器200的自动调节器根据第一控制切换指令开始控制励磁功率单元300向发电机输出励磁电流。
当励磁调节器为微机型的励磁调节器，可以将第一逻辑控制模块700设置在该励磁调节器内部，反之，则可以将第一逻辑控制模块700设置在该励磁调节器的外部，当该第一逻辑控制模块700设置在励磁调节器的外部时，核电站发电机励磁调节装置可以共用一个第一逻辑控制模块700。
例如，输出的第二信号为数字逻辑1，那么可以判断测量主通道定子电流时有出现故障，反之，如果输出的第二信号为数字逻辑0，那么可以判断测量主通道定子电流时没有出现故障。其中，将第一信号进行延时T1后输出第二信号，并根据第二信号进行判断，是为了防止调节通道在发电机机组外部近端短路故障模式下误发定子电流测量故障报警。
进一步地，如图2所示，该核电站发电机励磁调节装置还包括至少一个第二延时模块800、以及至少一个第二逻辑控制模块900，备用通道励磁调节器200包括有第一自动调节器1100。当备用通道励磁调节器200控制励磁功率单元300向发电机输出励磁电流时，对应的发电机定子电流设为备用通道定子电流；其中，测量比较模块500还用于根据备用通道定子电流计算对应任意两相电流之间的幅值偏差，当该幅值偏差超过预设的幅值偏差时，输出第三信号；第一延时模块600还用于接收第三信号，并进行延时处理，延时预设时长T1后输出第四信号。
第二延时模块800用于接收第四信号，并将第四信号进行延时处理，延时预设时长T2后输出第五信号。
第二延时模块800可以设置在备用通道励磁调节器200内部或者外部，当备用通道励磁调节器200为微机型的励磁调节器，可以将第二延时模块800设置在备用通道励磁调节器200内部，反之，则可以将第二延时模块800设置在备用通道励磁调节器200外部，当第二延时模块800设置在该备用通道励磁调节器200的外部时，其他通道的励磁调节器在有需要时，可以共用一个第二延时模块800。
上述的第一延时模块600和第二延时模块800分别包含有一个时间计时时钟，用于将输入的信号进行延时处理后输出，并且可以共用一个用于统一计时的时间晶振模块，时间计时时钟可以根据该时间晶振模块进行时间设定和校准。
第二逻辑控制模块900用于根据第二信号和第五信号进行逻辑与运算后取非，输出第一结果，并根据第一结果判断测量主通道定子电流和备用通道定子电流时是否有出现故障，当测量主通道定子电流时有出现故障，而测量备用通道定子电流时没有出现故障，则输出自动调节开始指令至第一自动调节器1100，第一自动调节器1100根据自动调节开始指令控制励磁功率单元300向发电机输出励磁电流，并且，还根据第四信号和第一结果进行逻辑与运算，输出第二结果，根据第二结果判断测量主通道定子电流、备用通道定子电流时是否均有出现故障，若是，则输出自动调节停止指令至第一自动调节器1100，第一自动调节器1100根据自动调节停止指令控制励磁功率单元300停止向发电机输出励磁电流。
第二逻辑控制模块900可以设置在励磁调节器内部或者外部，当励磁调节器为微机型的励磁调节器，可以将第二逻辑控制模块900设置在励磁调节器的内部，反之，则可以将第二逻辑控制模块900设置在励磁调节器的外部的集成电路板上，当第二逻辑控制模块900设置在该励磁调节器的外部时，其他的励磁调节器在有需要时，可以共用该第二逻辑控制模块900。
进一步地，备用通道励磁调节器200还包括有第一手动调节器1200，核电站发电机励磁调节装置还包括有至少一个第三逻辑控制模块1000。
第三逻辑控制模块1000用于根据第二结果判断测量主通道定子电流、备用通道定子电流时是否均有出现故障，若是，则输出手动调节开始指令至第一手动调节器1200，第一手动调节器1200根据手动调节开始指令控制励磁功率单元300向发电机输出励磁电流。
第三逻辑控制模块1000可以设置在励磁调节器内部或者外部，当励磁调节器为微机型的励磁调节器，可以将第三逻辑控制模块1000设置在励磁调节器的内部，反之，则可以将第三逻辑控制模块1000设置在励磁调节器的外部的集成电路板上，当第三逻辑控制模块1000设置在该励磁调节器的外部时，其他的励磁调节器在有需要时，可以共用该第三逻辑控制模块1000。
进一步地，该核电站发电机励磁调节装置还包括有第二报警模块1300、至少一个第四逻辑控制模块1400。
第四逻辑控制模块1400与第二报警模块1300通讯连接，用于根据第二结果和第五信号进行逻辑或运算，输出第三结果，再根据第三结果判断测量主通道定子电流、备用通道定子电流是否均有出现故障，若是，控制第二报警模块1300发出备用通道定子电流测量故障报警。
第四逻辑控制模块1400可以设置在励磁调节器内部或者外部，当励磁调节器为微机型的励磁调节器，可以将第四逻辑控制模块1400设置在励磁调节器的内部，反之，则可以将第四逻辑控制模块1400设置在励磁调节器的外部的集成电路板上，当第四逻辑控制模块1400设置在该励磁调节器的外部时，其他的励磁调节器在有需要时，可以共用该第四逻辑控制模块1400。
将第四信号进行延时预设时长T2处理后，才进行备用通道定子电流的测量故障判断，目的在于优化励磁调节器通道的切换顺序。在一些常见的发电机励磁调节通道中，通常包括有主通道、备用通道、紧急备用MCR通道等，在现有技术下，当主通道出现故障时，一般是直接切换到紧急备用MCR通道运行，并且紧急备用MCR通道的励磁调节器为手动调节器，也就算说，当主通道出现发电机定子电流测量故障，直接切换至手动的紧急备用MCR通道，然后由人工来操作该紧急备用MCR通道的手动调节器，而备用通道的励磁调节器(一般包括手动调节器和自动调节器)则没有被使用，造成核电站发电机励磁调节装置的误动，并因为发电机定子电流测量故障误动而引发的机组跳机和重大设备损坏的严重后果。，因此通过上述的励磁调节装置，当主通道定子电流测量出现故障时，可以直接切换至备用通道励磁调节器200，相当于现有的核电站发电机励磁调节系统中，增加了一层调节的屏障。
再结合图2，该核电站发电机励磁调节装置可以选取测量比较模块500、第一延时模块600、第二延时模块800、第一逻辑控制模块700、第二逻辑控制模块900设置在第一自动调节器1100中，还可以选取测量比较模块500、第一延时模块600、第二延时模块800、第二逻辑控制模块900、第三逻辑控制模块1000、第四逻辑控制模块1400设置在第一手动调节器1200中，且将第二报警模块1300设置在第一手动调节器1200中。
进一步地，预设时长T1的整定值与发电机变压器组继电保护相配合的方法如下：取发电机变压器组对应主保护最长故障切除时间值和主保护拒动时的失灵保护切除故障的时间值两者之间的最高值。
预设时长T2的整定值与信号采集模块400采集发电机定子电流所需时间以及信号采集模块400与备用通道励磁调节器200之间的通讯时间相配合。
进一步地，信号采集模块400包括有至少两个相互独立的电流互感器，采集主通道定子电流信号和备用通道定子电流信号时，分别使用不同的电流互感器采集。
当上述励磁调节器为微机型的励磁调节器，可以将第一逻辑控制模块700、第二逻辑控制模块900、第三逻辑控制模块1000、第四逻辑控制模块1400以及第五逻辑控制模块1600均设置在该励磁调节器内部，反之，则均可置在该励磁调节器的外部的集成电路板上。
本发明还通过一种核电站发电机励磁调节方法，如图3所示，该方法包括下述步骤：
S100、主通道励磁调节器100控制励磁功率单元300向发电机输出励磁电流，该励磁电流设为主通道励磁电流；
S200、通过信号采集模块400采集发所述主通道励磁电流信号并输出；
S300、接收来自信号采集模块400的发电机定子电流信号，并计算主通道定子电流中任意两相电流之间的幅值偏差，当该幅值偏差超过预设的幅值偏差时，输出第一信号；
S400、接收第一信号，并进行延时处理，延时预设时长T1后输出第二信号，其中，预设时长T1的整定值与发电机变压器组继电保护相配合；
S500、接收第二信号，并根据第二信号判断测量主通道定子电流时是否有出现故障，若是，则控制第一报警模块800发出主通道定子电流测量故障报警，并输出第一控制切换指令至主通道励磁调节器100、备用通道励磁调节器200；
S600、主通道励磁调节器100根据第一控制切换指令停止控制励磁功率单元300向发电机输出励磁电流，备用通道励磁调节器200根据第一控制切换指令开始控制励磁功率单元300向发电机输出励磁电流，对应的发电机定子电流设为备用通道定子电流。
进一步地，该核电站发电机励磁调节方法还包括下述步骤：
根据备用通道定子电流计算对应任意两相电流之间的幅值偏差，当该幅值偏差超过预设的幅值偏差时，生成第三信号；
接收第三信号，并进行延时处理，延时预设时长T1后输出第四信号；
接收第四信号，将第四信号进行延时处理，延时预设时长T2后输出第五信号；
根据第二信号和第五信号进行逻辑与运算后取非，输出第一结果，并根据第一结果判断测量主通道定子电流和备用通道定子电流时是否有出现故障，当测量主通道定子电流时有出现故障，而测量备用通道定子电流时没有出现故障，则输出自动调节开始指令至第一自动调节器1100，第一自动调节器1100根据自动调节开始指令控制励磁功率单元300向发电机输出励磁电流，并且，还根据第四信号和第一结果进行逻辑与运算，输出第二结果，根据第二结果判断测量主通道定子电流、备用通道定子电流时是否均有出现故障，若是，则输出自动调节停止指令至第一自动调节器1100，第一自动调节器1100根据自动调节停止指令控制励磁功率单元300停止向发电机输出励磁电流。
进一步地，该核电站发电机励磁调节方法还包括下述步骤：
根据第二结果判断测量主通道定子电流、备用通道定子电流时是否均有出现故障，若是，则输出手动调节开始指令至第一手动调节器1200，第一手动调节器1200根据手动调节开始指令控制励磁功率单元300向发电机输出励磁电流。
进一步地，该核电站发电机励磁调节方法还包括下述步骤：
根据第二结果和第五信号进行逻辑或运算，输出第三结果，再根据第三结果判断测量主通道定子电流、备用通道定子电流是否均有出现故障，若是，控制第二报警模块1300发出备用通道定子电流测量故障报警。
图4所示为本发明涉及核电站发电机励磁调节装置的另一实施例的逻辑框图，该逻辑框图包括如下四个部分：逻辑信号输入部分，延时模块，逻辑与或模块(图中AND、OR模块)，逻辑输出部分(图中方框汉字部分)。IA、IB、Ic代表发电机定子A、B、C三相电流。
核电站主发电机励磁调节系统通常设置有3个调节通道，即主通道、备用通道、紧急备用MCR通道(本逻辑图没有画出)，紧急备用MCR通道也即是手动MCR通道，其中主通道和备用通道均有自动和手动控制模式，即对应的励磁调节器内部的手动调节器和自动调节器工作模式，发电机组正常运行时，励磁调节系统均运行在自动控制模式。结合图5解释该逻辑图流程如下：核电站调节器初始运行为主通道自动模式，当主通道检测到发电机定子三相电流IA、IB、Ic任两相间幅值偏差超过30％三相电流平均值时，经过T1时间模块延时，输出主通道定子电流测量故障报警，该报警用A表示。主通道产生的该报警，备用通道检测到发电机定子三相电流IA、IB、Ic任两相间幅值偏差超过30％三相电流平均值时，经过T1时间模块延时输出为B，B再经过T2时间延时输出为D。若A与D取非相与(即A与D进行逻辑与运算后的值再取非)后输出为C，若C为1，则调节器切换至备用通道自动模式运行。C与B相与后输出为E，若E为1，则调节器切换至备用通道手动模式运行。E和D相或后，输出为G，若G为1，则备用通道发出定子电流测量故障报警。
图5所示为本发明涉及核电站发电机励磁调节装置的另一实施例的逻辑应用图，下面结合该逻辑应用图介绍本实施例提供的核电站发电机励磁调节装置应用中的具体过程。本实施例中核电站发电机励磁调节装置的新型逻辑为：励磁调节器通道采样模块采集发电机定子三相电流IA、IB、Ic，内部运算判断任两相间幅值偏差超过30％三相电流平均值，DFIS逻辑点输出为1，经过励磁开关和发电机出口开关的逻辑闭锁模块4，5后作为逻辑模块12的输入，该输入经过时间延时模块13延时TMPDFIST后，分两路输出：如果该调节通道为主通道，则立即输出主通道定子电流测量故障报警，并启动通道切换至备用通道；另一路经过延时模块18延时TMPSHIFT延时后输出，如果通道为备用通道，则输出备用通道定子电流测量故障报警。如果通道已经切换至备用通道自动模式，如果备用通道采样模块采集发电机定子三相电流IA、IB、Ic任两相间幅值偏差超过30％三相电流平均值也满足，则立即切换至备用通道手动模式，并输出备用通道定子电流测量故障报警。
TMPDFIST时间定值的整定需要与核电站发电机变压器组继电保护相配合，整定原则如下：TMPDFIST整定值与相应主保护最长故障切除时间值配合，同时与主保护拒动时由失灵保护切除故障的时间值配合，取二者的高值。TMPDFIST在本实施例中的时间定值计算过程如下表1所述：核电站设备相应主保护动作时间小于失灵保护动作时间，TMPDFIST时间选取考虑与失灵保护动作时间相配合，根据近端电网故障导致主发电机定子电流突变时的故障模式，选取相邻主变压器及相邻发电机故障考虑。考虑单一故障情况下，相邻主变压器失灵保护动作时间包括如下部分：主保护动作时间为40ms，500kV开关失灵保护延时为250ms，断路器分闸时间20ms，采用时间延时及留取少量裕度40ms,总计350ms。相邻主变压器失灵保护动作时间包括如下部分：主保护动作时间为40ms，500kV开关失灵保护延时为200ms，断路器分闸时间35ms，采用时间延时及留取少量裕度40ms,总计315ms。TMPDFIST选取二者高值，即选取350ms。
表1 TMPDFIST时间定值计算表
TMPSHIFT时间定值的整定需要与励磁调节器的采样时间及主备通道通讯时间相配合，并留有少量裕度；在本实施例中，考虑励磁调节器采样2个周波周期为40ms，主备通道通讯时间10ms，裕度留取50ms。所以TMPSHIFT选为100ms。
综上所述，本发明所提供的发电机励磁调节器电流测量故障新型逻辑在现有技术上做了改进，解决了现有技术中逻辑未设计延时或延时设计不当导致的调节器误判定子电流测量故障问题。同时该新型逻辑优化了现有技术中由调节器定子电流测量故障报警引发调节器通道切换顺序，使通道能从主通道运行切换至备用通道运行，而非切换至紧急备用MCR通道。本发明的这两个改进，保证了核电站发电机励磁系统的良好运行状态，同时给核电站主设备安全和核安全也提供了保障。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种核电站发电机励磁调节装置，其特征在于，包括有主通道励磁调节器(100)、备用通道励磁调节器(200)、励磁功率单元(300)、信号采集模块(400)、至少一个测量比较模块(500)、至少一个第一延时模块(600)、至少一个第一逻辑控制模块(700)、第一报警模块(800)；
所述励磁功率单元(300)，与发电机电连接，用于向发电机输出励磁电流；
所述信号采集模块(400)，用于采集发电机定子电流信号并输出；
所述主通道励磁调节器(100)、备用通道励磁调节器(200)，分别与所述励磁功率单元(300)电连接，所述主通道励磁调节器(100)用于控制所述励磁功率单元(300)向发电机输出励磁电流，对应的发电机定子电流设为主通道定子电流；
所述测量比较模块(500)，用于接收来自所述信号采集模块(400)的发电机定子电流信号，并计算所述主通道定子电流中任意两相电流之间的幅值偏差，当该幅值偏差超过预设的幅值偏差时，输出第一信号；
所述第一延时模块(600)，用于接收所述第一信号并进行延时处理，延时预设时长T1后输出第二信号，其中，所述预设时长T1的整定值与发电机变压器组继电保护相配合；
所述第一逻辑控制模块(700)，与所述第一报警模块(800)通讯连接，用于接收所述第二信号，并根据所述第二信号判断测量所述主通道定子电流时是否有出现故障，若是，则控制所述第一报警模块(800)发出主通道定子电流测量故障报警，并输出第一控制切换指令至所述主通道励磁调节器(100)、备用通道励磁调节器(200)，所述主通道励磁调节器(100)根据所述第一控制切换指令停止控制所述励磁功率单元(300)向发电机输出励磁电流，所述备用通道励磁调节器(200)根据所述第一控制切换指令开始控制所述励磁功率单元(300)向发电机输出励磁电流；
核电站发电机励磁调节装置还包括至少一个第二延时模块、以及至少一个第二逻辑控制模块(900)，所述备用通道励磁调节器(200)包括有第一自动调节器(1100)；
当所述备用通道励磁调节器(200)控制所述励磁功率单元(300)向发电机输出励磁电流时，对应的发电机定子电流设为备用通道定子电流；其中，所述测量比较模块(500)还用于根据所述备用通道定子电流计算对应任意两相电流之间的幅值偏差，当该幅值偏差超过预设的幅值偏差时，输出第三信号；所述第一延时模块(600)还用于接收所述第三信号并进行延时处理，延时预设时长T1后输出第四信号；
所述第二延时模块，用于接收所述第四信号并进行延时处理，延时预设时长T2后输出第五信号；
所述第二逻辑控制模块(900)，用于根据所述第二信号和所述第五信号进行逻辑与运算后取非，输出第一结果，并根据所述第一结果判断测量所述主通道定子电流和所述备用通道定子电流时是否有出现故障，当测量所述主通道定子电流时有出现故障，而测量所述备用通道定子电流时没有出现故障，则输出自动调节开始指令至所述第一自动调节器(1100)，所述第一自动调节器(1100)根据所述自动调节开始指令控制所述励磁功率单元(300)向发电机输出励磁电流，并且，还根据所述第四信号和所述第一结果进行逻辑与运算，输出第二结果，根据所述第二结果判断测量所述主通道定子电流、备用通道定子电流时是否均有出现故障，若是，则输出自动调节停止指令至所述第一自动调节器(1100)，所述第一自动调节器(1100)根据所述自动调节停止指令控制所述励磁功率单元(300)停止向发电机输出励磁电流。
2.根据权利要求1所述的核电站发电机励磁调节装置，其特征在于，所述备用通道励磁调节器(200)还包括有第一手动调节器(1200)，所述核电站发电机励磁调节装置还包括有至少一个第三逻辑控制模块(1000)；
所述第三逻辑控制模块(1000)，用于根据所述第二结果判断测量所述主通道定子电流、备用通道定子电流时是否均有出现故障，若是，则输出手动调节开始指令至所述第一手动调节器(1200)，所述第一手动调节器(1200)根据所述手动调节开始指令控制所述励磁功率单元(300)向发电机输出励磁电流。
3.根据权利要求2所述的核电站发电机励磁调节装置，其特征在于，还包括有第二报警模块(1300)、至少一个第四逻辑控制模块(1400)；
所述第四逻辑控制模块(1400)，与第二报警模块(1300)通讯连接，用于根据所述第二结果和所述第五信号进行逻辑或运算，输出第三结果，再根据所述第三结果判断测量所述主通道定子电流、备用通道定子电流是否均有出现故障，若是，控制所述第二报警模块(1300)发出备用通道定子电流测量故障报警。
4.根据权利要求3所述的核电站发电机励磁调节装置，其特征在于，
所述预设时长T1的整定值与发电机变压器组继电保护相配合的方法如下：取发电机变压器组对应主保护最长故障切除时间值和主保护拒动时的失灵保护切除故障的时间值两者之间的最高值；
所述预设时长T2的整定值与所述信号采集模块(400)采集发电机定子电流所需时间以及所述信号采集模块(400)与所述备用通道励磁调节器(200)之间的通讯时间相配合。
5.根据权利要求1～4任一项所述的核电站发电机励磁调节装置，其特征在于，所述信号采集模块(400)包括有至少两个相互独立的电流互感器。
6.一种核电站发电机励磁调节方法，其特征在于，包括下述步骤：
S100、主通道励磁调节器(100)控制励磁功率单元(300)向发电机输出励磁电流，该励磁电流设为主通道励磁电流；
S200、通过信号采集模块(400)采集发所述主通道励磁电流信号并输出；
S300、接收来自信号采集模块(400)的发电机定子电流信号，并计算所述主通道定子电流中任意两相电流之间的幅值偏差，当该幅值偏差超过预设的幅值偏差时，输出第一信号；
S400、接收所述第一信号并进行延时处理，延时预设时长T1后输出第二信号，其中，所述预设时长T1的整定值与发电机变压器组继电保护相配合；
S500、接收所述第二信号，并根据所述第二信号判断测量所述主通道定子电流时是否有出现故障，若是，则控制第一报警模块(800)发出主通道定子电流测量故障报警，并输出第一控制切换指令至所述主通道励磁调节器(100)、备用通道励磁调节器(200)；
S600、所述主通道励磁调节器(100)根据所述第一控制切换指令停止控制所述励磁功率单元(300)向发电机输出励磁电流，所述备用通道励磁调节器(200)根据所述第一控制切换指令开始控制所述励磁功率单元(300)向发电机输出励磁电流，对应的发电机定子电流设为备用通道定子电流；
核电站发电机励磁调节方法还包括下述步骤：
根据所述备用通道定子电流计算对应任意两相电流之间的幅值偏差，当该幅值偏差超过预设的幅值偏差时，生成第三信号；
接收所述第三信号并进行延时处理，延时预设时长T1后输出第四信号；
接收所述第四信号并进行延时处理，延时预设时长T2后输出第五信号；
根据所述第二信号和所述第五信号进行逻辑与运算后取非，输出第一结果，并根据所述第一结果判断测量所述主通道定子电流和所述备用通道定子电流时是否有出现故障，当测量所述主通道定子电流时有出现故障，而测量所述备用通道定子电流时没有出现故障，则输出自动调节开始指令至第一自动调节器(1100)，所述第一自动调节器(1100)根据所述自动调节开始指令控制所述励磁功率单元(300)向发电机输出励磁电流，并且，还根据所述第四信号和所述第一结果进行逻辑与运算，输出第二结果，根据所述第二结果判断测量所述主通道定子电流、备用通道定子电流时是否均有出现故障，若是，则输出自动调节停止指令至所述第一自动调节器(1100)，所述第一自动调节器(1100)根据所述自动调节停止指令控制所述励磁功率单元(300)停止向发电机输出励磁电流。
7.根据权利要求6所述的核电站发电机励磁调节方法，其特征在于，还包括下述步骤：
根据所述第二结果判断测量所述主通道定子电流、备用通道定子电流时是否均有出现故障，若是，则输出手动调节开始指令至第一手动调节器(1200)，所述第一手动调节器(1200)根据所述手动调节开始指令控制所述励磁功率单元(300)向发电机输出励磁电流。
8.根据权利要求7所述的核电站发电机励磁调节方法，其特征在于，还包括下述步骤：
根据所述第二结果和所述第五信号进行逻辑或运算，输出第三结果，再根据所述第三结果判断测量所述主通道定子电流、备用通道定子电流是否均有出现故障，若是，控制第二报警模块(1300)发出备用通道定子电流测量故障报警。
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