CN107294063B - 异步整流发电机励磁保护控制判断系统及实施方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种异步整流发电机励磁保护控制判断系统及实施方法，该系统包括电流电压检测模块、锁相环、短路保护模块、发电机延时自动启动模块、励磁模块。发电机励磁系统实时测量发电机输出电压和电流，当发电机输出短路时，对发电机相位和输出电压电流进行分析，根据已知的电压电流短路曲线，分析短路过程和发展趋势，发送短路保护指令，对短路点进行分断处理、按预先设定延时自动启动发动机恢复处理或者发电机停机，避免发生大面积失电、电网设备损毁等事故。

Description

异步整流发电机励磁保护控制判断系统及实施方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术、电机控制技术领域，具体地指一种异步整流发电机励磁保护控制判断系统及实施方法。
背景技术
在电力系统中，异步整流发电机的短路会引起发电机停机，从而造成大面积失电、电网设备损毁等事故。发电机的励磁保护通常采用直接测量电压量U和频率量f，根据U/f值计算动作门限ts，然后将动作门限ts与计时器tj比较，tj≥ts，则启动励磁保护。但是，有些短路故障并不能通过U/f值反映出来，而且不能对短路现象进行提前预防，长期运行，对发电机使用寿命造成影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提出一种能全面判断短路故障、避免发电机频繁停机的异步整流发电机励磁保护控制判断系统及实施方法。
为实现上述目的，本发明所设计的异步整流发电机励磁保护控制判断系统，其特殊之处在于，包括电流电压检测模块、锁相环、短路保护模块、发电机延时自动启动模块、励磁模块，
所述电流电压检测模接入异步整流发电机与主电网之间，用于采集发电机输出的电压电流值和相位，将电压电流值发送至短路保护模块，将相位发送至锁相环；
所述锁相环用于监控发电机输出电压电流的相位；
所述短路保护模块用于根据电压电流值判断发生电路短路故障并发送分断励磁指令、延时启动指令；
所述发电机延时自动启动模块用于根据延时启动指令启动发电机；
所述励磁模块用于根据分断励磁指令分断短路点。
进一步地，还包括电路故障切除模块，用于在所述短路保护模块判断发生电路短路故障发送切除指令时切除短路点。
更进一步地，所述电流电压检测模块为若干个，分别采集主电网中各个负载的电压电流值。
更进一步地，所述电流电压检测模块采用电压电流传感器。
更进一步地，所述电路故障切除模块采用爆炸桥或者熔断器。
本发明提出一种基于上述异步整流发电机励磁保护控制判断系统的实施方法，特殊之处在于，包括如下步骤：
1)对所需监控主电网进行空间范围界定，建立基于所监控主电网的坐标图；
2)根据电网系统保护特点，安装电流电压检测模块、锁相环、短路保护模块、发电机延时自动启动模块和励磁模块；
3)对所述电流电压检测模块进行编号；
4)对所述电流电压检测模块的信号进行实时测量；
5)由所述电流电压检测模块与励磁模块实时通信，确定主电网的实时工作状态；
6)由所述短路保护模块分析电网电压、发电机电压和电流信息，根据短路电流上升率、电网电压、电机电压，提供短路判断信息并报警；
7)根据电网短路信息，短路保护模块向发电机延时自动启动模块和励磁模块发送励磁指令、延时启动指令。
优选地，所述步骤6)中短路保护模块分析短路判断的条件为：
条件1：正常输出时输出电流io>保护设定值；
条件2：正常输出时输出电流的微分值大于设定值；
条件3：正常输出时输出电压小于设定工作值的50％；
条件4：正常输出时电压的微分值小于设定值；
条件5：励磁模块判断励磁频率超出±20％范围；
条件6：励磁电流大于保护设定值；
当同时满足条件1、条件3、条件6时，所述短路保护模块发送分断励磁指令；当满足条件2或者条件4时，所述短路保护模块计算延时时间，发送分断励磁；当同时满足条件3、条件5、条件6时，所述短路保护模块发送分断励磁指令，并发送延时启动指令；发电机励磁按照指令进行操作，以分断短路点，外部短路点分断后，发电机延时自动启动模块按照延时指令启动发电机，恢复系统供电。
本发明提供一种异步整流发电机励磁保护控制判断系统及其实施方法；发电机励磁系统实时测量发电机输出电压和电流，当发电机输出短路时，对发电机相位和输出电压电流进行分析，根据已知的电压电流短路曲线，分析短路过程和发展趋势，发送短路保护指令，对短路点进行分断处理、按预先设定延时自动启动发动机恢复处理或者发电机停机，避免发生大面积失电、电网设备损毁等事故。
附图说明
图1为本发明系统的结构框图；
图2为本发明方法的流程图；
图3为本发明工作时短路电压、电流曲线图；
图4为本发明工作时电压、电流恢复时间示意图。
图中：电流电压检测模块1，锁相环2，短路保护模块3，发电机延时自动启动模块4，励磁模块5，异步整流发电机6，主电网7，负载7-1。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本发明一种异步整流发电机励磁保护控制判断系统，包括电流电压检测模块1、锁相环2、短路保护模块3、发电机延时自动启动模块4、励磁模块5、电路故障切除模块。
电流电压检测模1接入异步整流发电机6与主电网7之间，用于采集发电机6输出的电压电流值和相位，将电压电流值发送至短路保护模块3，将相位发送至锁相环2。电流电压检测模块1采用若干个电压电流传感器实现，分别采集主电网7中各个负载7-1的电压电流值。
锁相环2用于监控发电机6输出电压电流的相位；
短路保护模块3用于根据电压电流值判断发生电路短路故障并发送分断励磁指令、延时启动指令。
发电机延时自动启动模块4用于根据延时启动指令启动发电机6。
励磁模块5用于根据分断励磁指令分断短路点。
电路故障切除模块，用于在短路保护模块3判断发生电路短路故障发送切除指令时切除短路点。电路故障切除模块采用爆炸桥或者熔断器。
如图2所示，一种基于上述异步整流发电机励磁保护控制判断系统的实施方法，包括如下步骤：
1)对所需监控主电网7进行空间范围界定，建立基于所监控主电网7及其各个负载7-1的坐标图。
2)根据电网系统保护特点，安装电流电压检测模块1、锁相环2、短路保护模块3、发电机延时自动启动模块4和励磁模块5。
3)对电流电压检测模块1进行编号。
4)对电流电压检测模块1的信号进行实时测量。
5)由电流电压检测模块1与励磁模块5实时通信，确定主电网7的实时工作状态。
6)由短路保护模块3分析电网电压、发电机电压和电流信息，根据短路电流上升率、电网电压、电机电压，提供短路判断信息并报警。短路保护模块3分析短路判断的条件为：
条件1：正常输出时输出电流io>保护设定值；
条件2：正常输出时输出电流的微分值大于设定值；
条件3：正常输出时输出电压小于设定工作值的50％；
条件4：正常输出时电压的微分值小于设定值；
条件5：励磁模块判断励磁频率超出±20％范围；
条件6：励磁电流大于保护设定值；
当同时满足条件1、条件3、条件6时，短路保护模块3发送分断励磁指令；当满足条件2或者条件4时，短路保护模块3计算延时时间，发送分断励磁指令；当同时满足条件3、条件5、条件6时，短路保护模块3发送分断励磁指令，并发送延时启动指令；发电机励磁5按照指令进行操作，以分断短路点，外部短路点分断后，发电机延时自动启动模块4按照延时启动指令启动发电机6，恢复系统供电。
7)根据短路判断信息，短路保护模块3向发电机延时自动启动模块4和励磁模块5分别发送分断励磁指令、延时启动指令。
本发明工作时，电流电压测量模块1测量到的电压电流变化如图3所示，短路保护模块3根据电流激增、电压跌落的曲线计算条件1-6中各项数值，经处理，下达恢复指令，测定的异步整流发电机励磁保护控制判断系统恢复时间如图4所示。本发明还可以应用于其他电源短路保护控制。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种异步整流发电机励磁保护控制判断系统，其特征在：包括电流电压检测模块(1)、锁相环(2)、短路保护模块(3)、发电机延时自动启动模块(4)、励磁模块(5)，
所述电流电压检测模(1)接入异步整流发电机(6)与主电网(7)之间，用于采集发电机(6)输出的电压电流值和相位，将电压电流值发送至短路保护模块(3)，将相位发送至锁相环(2)；
所述锁相环(2)用于监控发电机(6)输出电压电流的相位；
所述短路保护模块(3)用于根据电压电流值判断发生电路短路故障并发送分断励磁指令、延时启动指令；所述发电机延时自动启动模块(4)用于根据延时启动指令启动发电机(6)；
所述励磁模块(5)用于根据分断励磁指令分断短路点；
短路保护模块(3)分析短路判断的条件为：
条件1：正常输出时输出电流io>保护设定值；
条件2：正常输出时输出电流的微分值大于设定值；
条件3：正常输出时输出电压小于设定工作值的50％；
条件4：正常输出时电压的微分值小于设定值；
条件5：励磁模块判断励磁频率超出±20％范围；
条件6：励磁电流大于保护设定值；
当同时满足条件1、条件3、条件6时，所述短路保护模块(3)发送分断励磁指令；当满足条件2或者条件4时，所述短路保护模块(3)计算延时时间，发送分断励磁指令；当同时满足条件3、条件5、条件6时，所述短路保护模块(3)发送分断励磁指令，并发送延时启动指令；发电机励磁模块(5)按照指令进行操作，以分断短路点，外部短路点分断后，发电机延时自动启动模块(4)按照延时启动指令启动发电机(6)，恢复系统供电。
2.根据权利要求1所述的异步整流发电机励磁保护控制判断系统，其特征在于：还包括电路故障切除模块，用于在所述短路保护模块(3)判断发生电路短路故障发送切除指令时切除短路点。
3.根据权利要求1所述的异步整流发电机励磁保护控制判断系统，其特征在于：所述电流电压检测模块(1)为若干个，分别采集主电网(7)中各个负载(7-1)的电压电流值。
4.根据权利要求1所述的异步整流发电机励磁保护控制判断系统，其特征在于：所述电流电压检测模块(1)采用电压电流传感器。
5.根据权利要求2所述的异步整流发电机励磁保护控制判断系统，其特征在于：所述电路故障切除模块采用爆炸桥或者熔断器。
6.一种根据权利要求1所述的异步整流发电机励磁保护控制判断系统的实施方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)对所需监控主电网(7)进行空间范围界定，建立基于所监控主电网(7)的坐标图；
2)根据电网系统保护特点，安装电流电压检测模块(1)、锁相环(2)、短路保护模块(3)、发电机延时自动启动模块(4)和励磁模块(5)；
3)对所述电流电压检测模块(1)进行编号；
4)对所述电流电压检测模块(1)的信号进行实时测量；
5)由所述电流电压检测模块(1)与励磁模块(5)实时通信，确定主电网(7)的实时工作状态；
6)由所述短路保护模块(3)分析电网电压、发电机电压和电流信息，根据短路电流上升率、电网电压、电机电压，提供短路判断信息并报警；
7)根据短路判断信息，短路保护模块(3)向发电机延时自动启动模块(4)和励磁模块(5)分别发送励磁指令、延时启动指令。
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