CN110880792A - 电气系统一次通压同期核相快速切换检验系统及检验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电气系统一次通压同期核相快速切换检验系统及检验方法。属于电气系统一次通压同期核相检验技术领域，该系统及检验方法是在电气系统受电之前开展一次通压及同期核相检验，确保电气系统同电源同期核相及运行正常。发电机的输出端和高压厂变的一端分别连接在主变压器的输入端上；工作电源进线开关DL1的闸刀端和工作电源进线电压互感器PT1的检测端分别连接在高压厂变的另一端上；低压厂变的两端分别连接在三相调压器上和馈线开关DL3的一端上，三相实验电源与三相调压器相连接；备用电源进线开关DL2的闸刀端和备用电源进线电压互感器PT2的检测端分别连接在高压备变的一端上。

Description

电气系统一次通压同期核相快速切换检验系统及检验方法

技术领域

本发明涉及电气系统一次通压同期核相检验技术领域，具体涉及电气系统一次通压同期核相快速切换检验系统及检验方法。

背景技术

大容量火电发电机组的特点之一是采用机、炉、电单元的集控方式，其厂用电系统的安全可靠对整个发电机组乃至整个电厂运行有着相当重要的影响，而厂用电切换则是整个厂用电系统一个重要环节。

大容量火电发电机组的另一个特点是电动机数量多、容量大，使得厂用母线来断电后电压衰减较慢。发电机组对厂用电切换的基本要求是安全可靠。其安全性体现在切换过程中不能造成设备损坏，而可靠性则体现在提高切换成功率，减少备用变过流或重要辅机跳闸造成锅炉汽机停运的事故。

厂用电切换方式决定了厂用负荷的运行方式，影响设备运行的安全性，同时极大影响发电机组的运行经济性。由于过去厂用电系统广泛采用SN型少油断路器，跳合闸时间长，一般采用慢速切换。而随着真空及SF6断路器的广泛应用，厂用电源均采用新一代的快速切换。

目前,厂用电切换一般采用工作开关辅助接点来直接启动备用电源投入，或经低压继电器来延时继电器的启动备用电源投入，这种方式若合闸瞬间厂用母线反馈电压与备用电源电压间相角差较大或可能接近180°将对电动机造成很大的合闸冲击，对于固定延时的切换方式也因切换时电气系统运行方式的厂用负荷故障类型等因素影响而不能可靠保证躲过反相点合闸。如待残压衰减到一定幅值后投入备用电源，则由于断电时间过长而导致母线电压和电动机的转速都下降很大，这将严重影响锅炉运行工况，在这种情况下，一方面有些辅机势必退出运行，另一方面备用电源合上后由于电动机成组自启动电流很大，厂用母线的电压将可能难以恢复从而导致自启动困难，甚至被迫停机停炉。因此，目前广泛使用的厂用电快速切换装置均采用具有同期功能的快速切换，按切换速度分类有：快速切换、短延时切换、同期捕捉切换、残压切换等。由于采用具有同期功能的厂用电快速切换装置，对厂用电源段各电压互感器引出的极性提出了严格的要求。

发电机组并网及带上负荷之后，主变压器在运行情况下，高压厂变和高压备变都带电运行，厂用工作段由高压备变提供电源。此时，电气系统不具备进行一次系统同期电源核相以进行厂用电切换装置电压回路同期检查的条件，无法进行电压回路同期核相检查。若采取一次核相进行同期检查，现场运行状态操作量较大，检查操作风险较高，且只能通过一次核相和二次核相来间接检查确认厂用电切换装置的电压回路的正确性。因此设计一种电气系统一次通压同期核相快速切换检验系统及检验方法，在电气系统受电之前开展一次通压及同期核相检验，确保电气系统同电源同期核相及运行正常显得非常必要。

发明内容

本发明是为了解决电气系统一次电压通电试验及同期核相检查存在的上述问题，提供一种电气系统一次通压同期核相快速切换检验系统及检验方法，该系统及检验方法是在电气系统受电之前开展一次通压及同期核相检验，确保电气系统同电源同期核相及运行正常，并在电气系统一次通电试验及同期核相的检查正确后，开展厂用电快速切换装置联动试验,得出最终试验结果，在发电机组并网后不需再次确认快切电压回路的同期电源核相便可执行厂用电切换试验，保证厂用电切换试验之前可以针对工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2电压、厂用母线电压互感器PT3电压进行同期电源核相检查正确，确保厂用电切换试验合格，防止电气系统非同期切换而造成电气系统故障及电气设备损坏的情况出现，保证电气系统安全稳定运行，并能对主变压器的异常响动进行检测。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：

电气系统一次通压同期核相快速切换检验系统,包括发电机、主变压器、高压厂变、工作电源进线开关DL1、工作电源进线电压互感器PT1、厂用工作段母线电压互感器PT3、馈线开关DL3、低压厂变、三相实验电源、备用电源进线开关DL2、备用电源进线电压互感器PT2、高压备变、厂用电快速切换装置和厂用工作段母线；发电机的输出端和高压厂变的一端分别连接在主变压器的输入端上；工作电源进线开关DL1的闸刀端和工作电源进线电压互感器PT1的检测端分别连接在高压厂变的另一端上；低压厂变的两端分别连接在三相调压器上和馈线开关DL3的一端上，三相实验电源与三相调压器相连接；备用电源进线开关DL2的闸刀端和备用电源进线电压互感器PT2的检测端分别连接在高压备变的一端上；工作电源进线开关DL1的控制端、工作电源进线电压互感器PT1的信号上传端、厂用工作段母线电压互感器PT3的信号上传端、备用电源进线电压互感器PT2的信号上传端和备用电源进线开关DL2的控制端分别与厂用电快速切换装置相连接；工作电源进线开关DL1的受刀端、厂用工作段母线电压互感器PT3的检测端、馈线开关DL3的另一端和备用电源进线开关DL2的受刀端分别与厂用工作段母线相连接。

系统还包括变压器故障监控平台和设置在主变压器的油箱上能检测油箱内部异常响动的异常检测装置；异常检测装置与变压器故障监控平台通信连接。

电气系统一次通压同期核相快速切换检验系统的检测方法，在进行厂用电快速切换试验时，厂用电快速切换装置对工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压进行幅值与相位的比较，并进行同期检验与捕捉；厂用电快速切换装置在收到启动快切指令时进行同期核相检查，在满足幅值与相位的同期条件下，厂用电快速切换装置发出切换动作指令，对工作电源进线开关DL1、备用电源进线开关DL2进行相应的分合闸，以完成厂用供电的切换。

本方案是在电气系统受电之前开展一次通压及同期核相检验，确保电气系统同电源同期核相及运行正常，并在电气系统一次通电试验及同期核相的检查正确后，开展厂用电快速切换装置联动试验,得出最终试验结果，在发电机组并网后不需再次确认快切电压回路的同期电源核相便可执行厂用电切换试验，保证厂用电切换试验之前可以针对工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2电压、厂用母线电压互感器PT3电压进行同期电源核相检查正确，确保厂用电切换试验合格，防止电气系统非同期切换而造成电气系统故障及电气设备损坏的情况出现，保证电气系统安全稳定运行，并能对主变压器的异常响动进行检测。

作为优选，异常检测装置包括竖直管，竖直管的下管口密闭固定连接在变压器的油箱的上表面上；竖直管的上管口朝下弯折形成管口朝下布置的防雨口；

异常检测装置还包括分别设置在竖直管内的控制器、存储器、无线模块、垫圈、截面呈拱形且为圆环形的弹性悬边和呈喇叭状的鼓膜；垫圈的下表面密闭固定连接在竖直管的下管口所包围的油箱的上表面上；弹性悬边的开口朝下布置，弹性悬边的外边缘密闭固定连接垫圈的上表面上，鼓膜的喇叭口密闭固定连接在弹性悬边的内边缘上，从而在鼓膜与垫圈所包围的油箱的上表面之间形成膜腔；

异常检测装置还包括分别设置在膜腔内的一号吊绳、下表面为水平反光面的圆锥块、定向照射灯、一号凸透镜、设有一号地址编码器的一号光电传感器、二号凸透镜和设有二号地址编码器的二号光电传感器；

一号吊绳的上端固定连接在鼓膜的内顶面上，圆锥块的锥尖固定连接在一号吊绳的下端，并且圆锥块的下表面始终与水平面平行；定向照射灯设置在位于圆锥块左侧下方的膜腔内，定向照射灯与鼓膜之间为不接触设置；并且定向照射灯的光束斜向上成45度角倾斜照射在圆锥块的下表面上；

一号凸透镜和二号凸透镜布置在位于圆锥块下方的膜腔内，并且一号凸透镜的右端面与二号凸透镜的左端面接触连接；

一号凸透镜的中心线与定向照射灯的光束的中心线之间的夹角为90度，二号凸透镜的中心线与定向照射灯的光束的中心线之间的夹角也为90度；

一号光电传感器的感光面设置在位于一号凸透镜下方的一号凸透镜的焦点处；二号光电传感器的感光面设置在位于二号凸透镜下方的二号凸透镜的焦点处；

一号凸透镜的中心线、二号凸透镜的中心线和照射灯的光束的中心线均落在同一个竖直平面内；定向照射灯的控制端、一号光电传感器、二号光电传感器、存储器、无线模块、一号地址编码器和二号地址编码器分别与控制器相连接，控制器通过无线模块与变压器故障监控平台无线连接。

当变压器的油箱内部出现上下振动时，因弹性悬边具有弹性作用，鼓膜在油箱内振动声波的作用下就会上下振动，鼓膜上下振动就会带动一号吊绳上下移动，一号吊绳上下移动就会带动圆锥块上下移动，圆锥块上下移动就会改变定向照射灯的光束斜照射在圆锥块的下表面上的位置；

圆锥块越向上移动则定向照射灯的光束斜照射在圆锥块的下表面上的位置就越靠近圆锥块的下表面右端；圆锥块越向下移动则定向照射灯的光束斜照射在圆锥块的下表面上的位置就越靠近圆锥块的下表面左端；

在同一个时间断面内，定向照射灯的光束经圆锥块的下表面反射后只能被反射到一号凸透镜和二号凸透镜这两个凸透镜之中的其中一个凸透镜上并被其对应的光电传感器检测到相应的信息后上传给控制器；

如果在设定时间段内控制器多次交替收到上述这两个光电传感器上传的信息，并且在这个设定时间段内控制器交替收到的上述这两个光电传感器上传的信息次数大于设定次数，则说明在这个设定时间段内变压器的油箱内具有异常振动状态故障，说明变压器的健康状态不好；控制器将变压器存在的故障信息和健康状态不好的信息通过无线模块上传给变压器故障监控平台，由变压器故障监控平台及时做出相应处理；

如果在设定时间段内控制器只收到上述这两个光电传感器中的其中一个光电传感器上传的信息，则控制器判定在这个设定时间段内变压器的油箱内部没有异常振动，说明此时的变压器健康状态良好，并由控制器将此时变压器健康状态良好的信息上传给变压器故障监控平台。

变压器健康状态的良好程度由在设定时间段内控制器收到上述这两个光电传感器交替上传给控制器的信息次数的多少来确定；如果在设定时间段内控制器收到上述这两个光电传感器交替上传给控制器的信息次数越多则说明变压器的油箱内部异常振动越频繁，变压器此时的健康状态越差；

反之，如果在设定时间段内控制器收到上述这两个光电传感器交替上传给控制器的信息次数越少或者在这个设定时间段内控制器只收到上述这两个光电传感器中的其中一个光电传感器上传的信息，则说明变压器此时的健康状态良好。

从而实现对主变压器的异常响动进行检测。

作为优选，定向照射灯、一号光电传感器和二号光电传感器均设置在垫圈所包围的油箱的上表面上；一号凸透镜和二号凸透镜都通过一个支架分别与一号光电传感器的外壳和二号光电传感器的外壳固定连接；入射光线和反射光线之间的夹角为90度。

作为优选，将低压厂变的高压侧的馈线开关DL3改为合闸位置，从而使得低压厂变的高压侧与厂用工作段母线相连通；

将工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2、厂用工作段母线电压互感器PT3改为母线上运行位置；通过在低压厂变低压侧连接一个容量为10kVA的三相调压器，三相调压器的输入端一个连接400V的三相实验电源，人工调节三相调压器的输出电压幅值，低压厂变高压侧会产生一个高电压，通过馈线开关DL3传输至厂用工作段母线，使工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2和厂用工作段母线电压互感器PT3同时带上同一个电源；人工调节三相调压器的输出电压幅值为低压厂变额定400V时，相应的二次电压采集至厂用电快速切换装置的工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压的输入通道同时感应到由同电源提供的电压互感器二次电压，即可对工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2电压、厂用工作段母线电压互感器PT3的二次绕组电压进行测量，开展幅值与相位比较，检查厂用电快速切换装置工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压的同期比较结果。

作为优选，工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2电压、厂用工作段母线电压互感器PT3同时带上同一个电源，相应的二次电压采集至厂用电快速切换装置的工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压的输入通道同时感应到由同电源提供的电压互感器二次电压,对工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2电压、厂用工作段母线电压互感器PT3的二次绕组电压进行测量，开展幅值与相位比较，检查厂用电快速切换装置检测到的工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压的同期比较结果；在对厂用电快速切换装置的工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压开展幅值与相位比较，检查厂用电快速切换装置工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压的同期正常之后，具备开展厂用电快速切换装置联动试验的条件。

作为优选，先将工作电源进线开关DL1改为母线运行状态，备用电源进线开关DL2改母线热备用状态，将工作电源进线开关DL1的闸刀和备用电源进线开关DL2的闸刀切换至远方控制位置，手动启动厂用电快速切换装置进行工作电源→备用电源切换，厂用电快速切换装置在收到启动快切指令时进行同期核相检查，在满足幅值与相位的同期条件下，厂用电快速切换装置发备用电源进线开关DL2合闸指令，在确认备用电源进线开关DL2已合闸后，经过整定的一个固定延时后，厂用电快速切换装置发工作电源进线开关DL1分闸指令，完成工作电源→备用电源切换过程；

其次将备用电源进线开关DL2改母线运行状态，工作电源进线开关DL1改母线热备用状态，将开关控制把手切换至远方控制位置，手动启动厂用电快速切换装置进行备用电源→工作电源切换，厂用电快速切换装置在收到启动快切指令时进行同期核相检查，在满足幅值与相位的同期条件下，厂用电快速切换装置发工作电源进线开关DL1合闸指令，在确认工作电源进线开关DL1已合闸后，经过整定的一个固定延时后，厂用电快速切换装置发备用电源进线开关DL2分闸指令，完成备用电源→工作电源切换过程。

作为优选，在厂用受电之前要针对工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2和厂用工作段母线电压互感器PT3的电压进行同期电源核相检查，并开展厂用电快速切换装置联动试验，联动试验正确后，在发电机组并网后不需再次确认快切电压回路的同期电源核相便可执行厂用电切换试验；

在发电机组厂用受电前，通过设备状态的调整，使工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2电压、厂用工作段母线电压互感器PT3同时在运行工作位，采用电气系统一次通压，实现电气系统一次电压通电及同期核相检查；

采用在低压厂变低压侧施加电压进行“反升压”的试验方法，使工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2电压、厂用工作段母线电压互感器PT3同电源带电；

对同期核相检查数据进行对比分析，并开展厂用电快速切换装置联动试验,得出最终试验结果。

本发明能够达到如下效果：

本专利在厂用电切换试验之前，针对工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2电压、厂用母线电压互感器PT3电压进行同期电源核相检查，开展厂用电快速切换装置联动试验，突破了因试验设备的限制而无法进行电气系统一次通电试验及同期核相检查的难点；电气系统一次通电试验及同期核相检查正确后，在发电机组并网后不需再次确认快切电压回路的同期电源核相便可执行厂用电切换试验，提高了施工效益；因新方法不受电压等级的限制，对各种电压等级的厂用母线电气系统一次通电试验及同期核相检查均有参考意义，具有普遍的推广性。并能对主变压器的异常响动进行检测，结构简单，安全性好，可靠性高。

附图说明

图1为本发明的一种电路原理连接结构示意图。

图2为本发明定向照射灯的光束经圆锥块的下表面反射后只能被反射到二号凸透镜上被二号凸透镜聚焦后再被二号光电传感器检测到，并且聚声罩设置在变压器的油箱的侧表面上的一种位置布置连接结构示意图。

图3为本发明定向照射灯的光束经圆锥块的下表面反射后只能被反射到一号凸透镜上被一号凸透镜聚焦后再被一号光电传感器检测到，并且聚声罩设置在变压器的油箱的侧表面上的一种位置布置连接结构示意图。

图4为本发明异常检测装置处的一种电路原理连接结构示意框图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

实施例：电气系统一次通压同期核相快速切换检验系统,参见图1-4所示。包括发电机、主变压器、高压厂变、工作电源进线开关DL1、工作电源进线电压互感器PT1、厂用工作段母线电压互感器PT3、馈线开关DL3、低压厂变、三相实验电源、备用电源进线开关DL2、备用电源进线电压互感器PT2、高压备变、厂用电快速切换装置和厂用工作段母线；

发电机的输出端和高压厂变的一端分别连接在主变压器的输入端上；

工作电源进线开关DL1的闸刀端和工作电源进线电压互感器PT1的检测端分别连接在高压厂变的另一端上；

低压厂变的两端分别连接在三相调压器上和馈线开关DL3的一端上，三相实验电源与三相调压器相连接；

备用电源进线开关DL2的闸刀端和备用电源进线电压互感器PT2的检测端分别连接在高压备变的一端上；

工作电源进线开关DL1的控制端、工作电源进线电压互感器PT1的信号上传端、厂用工作段母线电压互感器PT3的信号上传端、备用电源进线电压互感器PT2的信号上传端和备用电源进线开关DL2的控制端分别与厂用电快速切换装置相连接；

工作电源进线开关DL1的受刀端、厂用工作段母线电压互感器PT3的检测端、馈线开关DL3的另一端和备用电源进线开关DL2的受刀端分别与厂用工作段母线相连接。

电气系统一次通压同期核相快速切换检验系统的检测方法，检测方法如下：

在进行厂用电快速切换试验时，厂用电快速切换装置对工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压进行幅值与相位的比较，并进行同期检验与捕捉；厂用电快速切换装置在收到启动快切指令时进行同期核相检查，在满足幅值与相位的同期条件下，厂用电快速切换装置发出切换动作指令，对工作电源进线开关DL1、备用电源进线开关DL2进行相应的分合闸，以完成厂用供电的切换。

将低压厂变的高压侧的馈线开关DL3改为合闸位置，从而使得低压厂变的高压侧与厂用工作段母线相连通；

将工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2、厂用工作段母线电压互感器PT3改为母线上运行位置；通过在低压厂变低压侧连接一个容量为10kVA的三相调压器，三相调压器的输入端一个连接400V的三相实验电源，人工调节三相调压器的输出电压幅值，低压厂变高压侧会产生一个高电压，通过馈线开关DL3传输至厂用工作段母线，使工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2和厂用工作段母线电压互感器PT3同时带上同一个电源；人工调节三相调压器的输出电压幅值为低压厂变额定400V时，相应的二次电压采集至厂用电快速切换装置的工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压的输入通道同时感应到由同电源提供的电压互感器二次电压，即可对工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2电压、厂用工作段母线电压互感器PT3的二次绕组电压进行测量，开展幅值与相位比较，检查厂用电快速切换装置工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压的同期比较结果。

工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2电压、厂用工作段母线电压互感器PT3同时带上同一个电源，相应的二次电压采集至厂用电快速切换装置的工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压的输入通道同时感应到由同电源提供的电压互感器二次电压,对工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2电压、厂用工作段母线电压互感器PT3的二次绕组电压进行测量，开展幅值与相位比较，检查厂用电快速切换装置检测到的工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压的同期比较结果；在对厂用电快速切换装置的工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压开展幅值与相位比较，检查厂用电快速切换装置工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压的同期正常之后，具备开展厂用电快速切换装置联动试验的条件。

先将工作电源进线开关DL1改为母线运行状态，备用电源进线开关DL2改母线热备用状态，将工作电源进线开关DL1的闸刀和备用电源进线开关DL2的闸刀切换至远方控制位置，手动启动厂用电快速切换装置进行工作电源→备用电源切换，厂用电快速切换装置在收到启动快切指令时进行同期核相检查，在满足幅值与相位的同期条件下，厂用电快速切换装置发备用电源进线开关DL2合闸指令，在确认备用电源进线开关DL2已合闸后，经过整定的一个固定延时后，厂用电快速切换装置发工作电源进线开关DL1分闸指令，完成工作电源→备用电源切换过程；

其次将备用电源进线开关DL2改母线运行状态，工作电源进线开关DL1改母线热备用状态，将开关控制把手切换至远方控制位置，手动启动厂用电快速切换装置进行备用电源→工作电源切换，厂用电快速切换装置在收到启动快切指令时进行同期核相检查，在满足幅值与相位的同期条件下，厂用电快速切换装置发工作电源进线开关DL1合闸指令，在确认工作电源进线开关DL1已合闸后，经过整定的一个固定延时后，厂用电快速切换装置发备用电源进线开关DL2分闸指令，完成备用电源→工作电源切换过程。

在厂用受电之前要针对工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2和厂用工作段母线电压互感器PT3的电压进行同期电源核相检查，并开展厂用电快速切换装置联动试验，联动试验正确后，在发电机组并网后不需再次确认快切电压回路的同期电源核相便可执行厂用电切换试验；

在发电机组厂用受电前，通过设备状态的调整，使工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2电压、厂用工作段母线电压互感器PT3同时在运行工作位，采用电气系统一次通压，实现电气系统一次电压通电及同期核相检查；

采用在低压厂变低压侧施加电压进行“反升压”的试验方法，使工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2电压、厂用工作段母线电压互感器PT3同电源带电；

对同期核相检查数据进行对比分析，并开展厂用电快速切换装置联动试验,得出最终试验结果。

以某电厂三期2×1000MW工程为例，厂用电源共设有4段，针对每段各设置一套厂用电快速切换装置。厂用电快速切换装置是用于对厂用段的工作电源和备用电源进行切换；

在发电机组并网运行后，厂用电快速切换装置通过控制工作电源进线开关DL1的跳合闸和备用电源进线开关DL2的跳合闸将厂用电源段上的负荷切换到工作电源上，从而实现厂用电切换。

厂用电快速切换装置需要采集的信号有：工作电源进线开关DL1的位置辅助接点、备用电源进线开关DL2的位置辅助接点、工作电源进线电压互感器PT1的电压、备用电源进线电压互感器PT2的电压和厂用母线电压互感器PT3的电压。

由于厂用电快速切换装置具有同期功能，因此在进行厂用电切换动作之前，厂用电快速切换装置需要对工作电源进线电压互感器PT1的电压、备用电源进线电压互感器PT2的电压和厂用母线电压互感器PT3的电压进行同期核相检查，所述同期核相检查就是同期电源核相检查。

发电机组并网及带上负荷之后，发变组单元制接线运行情况下，高压厂变和高压备变都带电运行，厂用工作段由高压备变提供电源。

此时，电气系统不具备进行一次系统同期电源核相来进行厂用电切换装置的电压回路同期检查的条件，无法进行电压回路同期核相检查。

若此时采取一次核相进行同期检查，则现场运行状态的操作量较大，检查操作的风险较高，并且只能通过一次核相和二次核相来间接检查和确认厂用电切换装置的电压回路是否正确，施工效益不高。

在发电机组厂用负荷受电前，通过设备状态的调整，使工作电源进线电压互感器PT1的电压、备用电源进线电压互感器PT2的电压和厂用母线电压互感器PT3的电压同时运行在工作位，采用电气系统一次通压，可较好地实现电气系统一次电压通电及同期核相检查。

采用交流耐压设备直接在中压母线上缓慢升压来检查中压母线设备的安装及接线情况；

该常规的一次电压通电试验方法的特点有：设备简单可靠，能够缓慢升压，有利于控制整个升压过程；

一般交流耐压设备都是单相的，因此升压是三相分开的，试验需要分A，B，C三相分三次执行；由于是单相升压，每次TV二次侧的电压只能检查一相，相序无法测出，同时母线低电压跳闸回路无法实际模拟。

采用400V低电压进行三相一次通电试验，电压互感器二次电压幅值偏小，不能良好的检查电压互感器引出极性与相序。

通过上述分析可知，采用常规的一次电压通电试验方法不能良好地校验电压互感器引出的极性及同期核相。主要原因是：仪用互感器变比较大，传变后的电压信号幅值较小，导致现场很难通过仪器测录电压信号进行相位分析；受试验设备的限制，使用高压试验设备进行通电只能分相进行，不能良好的检查相序等弊端，且工作效率较低。

因此，需要设计一种既能验证电压互感器的引出极性，又能弥补试验仪器限制的方法来进行电气系统一次通压及同期核相检查。

采用在低压厂变低压侧施加电压进行反升压的试验方法就能较为方便地解决常规的一次电压通电试验方法不足的问题，能够较好地进行电气系统一次电压通电及同期核相检查。

根据具体工程实际情况，采取如下方法来实施反升压试验对电压互感器的引出极性进行校验。

首先，在厂用受电切换之前，检查确认工作电源进线开关DL1与高压厂变低压侧的连接是在断开位置，备用电源进线开关DL2与高压备变低压侧的连接是在断开位置；

其次，将工作电源进线开关DL1与备用电源进线开关DL2都改为合闸位置；将工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2、厂用母线电压互感器PT3都改运行位置；

将低压厂变高压侧（6.3kV）的馈线开关DL3改为合闸位置，从而使得低压厂变的高压侧与高压侧的（6.3kV）厂用母线相连通；

然后，在低压厂变低压侧（400V）的母线段上通过三相调压器缓慢调节输出电压，直至调节输出电压为400V时，此时6.3kV厂用母线上的电压升至额定值。

然后，分别进行如下项目的检查确认：

对工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2和厂用母线电压互感器PT3的电压幅值及相序分别进行检查；

对工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2和厂用母线电压互感器PT3的二次电压分别进行同期电源核相检查；

对低压厂变400V母线段电压幅值及相序进行检查，同时检查400V母线电压互感器电压幅值、相序以及其二次回路；

对连接在6.3kV厂用母线上的所有盘柜的带电显示器的指示正确性进行检查；

对厂用母线电压互感器PT3的低电压保护及各馈线的低电压联跳回路进行检查；

记录三相调压器的输入电流，计算低压厂变的空载损耗；

最后对同期电源核相检查的数据进行对比分析，得出最终试验结果后结束。

本实施例能在厂用电切换试验之前可以针对工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2电压、厂用母线电压互感器PT3电压进行同期电源核相检查，突破因试验设备的限制而无法进行电气系统一次通电试验及同期核相检查的难点；电气系统一次通电试验及同期核相检查正确后，并开展厂用电快速切换装置联动试验，电气系统一次通电试验及同期核相检查及厂用电快速切换装置联动试验正确后,在发电机组并网后不需再次确认快切电压回路的同期电源核相便可执行厂用电切换试验，提高了施工效益；因新方法不受电压等级的限制，对各种电压等级的厂用母线电气系统一次通电试验及同期核相检查均有参考意义，具有普遍的推广性。结构简单，安全性好，可靠性高。

系统还包括变压器故障监控平台50和设置在主变压器17的油箱38上能检测油箱内部异常响动的异常检测装置；异常检测装置与变压器故障监控平台通信连接。

异常检测装置包括竖直管23，竖直管的下管口密闭固定连接在变压器的油箱的上表面上；竖直管的上管口朝下弯折形成管口朝下布置的防雨口24；

异常检测装置还包括分别设置在竖直管内的控制器55、存储器56、无线模块57、垫圈20、截面呈拱形且为圆环形的弹性悬边21和呈喇叭状的鼓膜22；垫圈的下表面密闭固定连接在竖直管的下管口所包围的油箱的上表面上；弹性悬边的开口朝下布置，弹性悬边的外边缘密闭固定连接垫圈的上表面上，鼓膜的喇叭口密闭固定连接在弹性悬边的内边缘上，从而在鼓膜与垫圈所包围的油箱的上表面之间形成膜腔45；

异常检测装置还包括分别设置在膜腔内的一号吊绳25、下表面为水平反光面的圆锥块26、定向照射灯33、一号凸透镜31、设有一号地址编码器58的一号光电传感器30、二号凸透镜28和设有二号地址编码器59的二号光电传感器29；

一号吊绳的上端固定连接在鼓膜的内顶面上，圆锥块的锥尖固定连接在一号吊绳的下端，并且圆锥块的下表面始终与水平面平行；定向照射灯设置在位于圆锥块左侧下方的膜腔内，定向照射灯与鼓膜之间为不接触设置；并且定向照射灯的光束斜向上成45度角倾斜照射在圆锥块的下表面上；

一号凸透镜和二号凸透镜布置在位于圆锥块下方的膜腔内，并且一号凸透镜的右端面与二号凸透镜的左端面接触连接；

一号凸透镜的中心线与定向照射灯的光束的中心线之间的夹角为90度，二号凸透镜的中心线与定向照射灯的光束的中心线之间的夹角也为90度；

一号光电传感器的感光面设置在位于一号凸透镜下方的一号凸透镜的焦点处；二号光电传感器的感光面设置在位于二号凸透镜下方的二号凸透镜的焦点处；

一号凸透镜的中心线、二号凸透镜的中心线和照射灯的光束的中心线均落在同一个竖直平面内；定向照射灯的控制端、一号光电传感器、二号光电传感器、存储器、无线模块、一号地址编码器和二号地址编码器分别与控制器相连接，控制器通过无线模块与变压器故障监控平台无线连接。

定向照射灯、一号光电传感器和二号光电传感器均设置在垫圈所包围的油箱的上表面上；一号凸透镜和二号凸透镜都通过一个支架46分别与一号光电传感器的外壳和二号光电传感器的外壳固定连接；入射光线32和反射光线27之间的夹角为90度。

当变压器的油箱内部出现上下振动时，因弹性悬边具有弹性作用，鼓膜在油箱内振动声波的作用下就会上下振动，鼓膜上下振动就会带动一号吊绳上下移动，一号吊绳上下移动就会带动圆锥块上下移动，圆锥块上下移动就会改变定向照射灯的光束斜照射在圆锥块的下表面上的位置；

圆锥块越向上移动则定向照射灯的光束斜照射在圆锥块的下表面上的位置就越靠近圆锥块的下表面右端；圆锥块越向下移动则定向照射灯的光束斜照射在圆锥块的下表面上的位置就越靠近圆锥块的下表面左端；

在同一个时间断面内，定向照射灯的光束经圆锥块的下表面反射后只能被反射到一号凸透镜和二号凸透镜这两个凸透镜之中的其中一个凸透镜上并被其对应的光电传感器检测到相应的信息后上传给控制器；

如果在设定时间段内控制器多次交替收到上述这两个光电传感器上传的信息，并且在这个设定时间段内控制器交替收到的上述这两个光电传感器上传的信息次数大于设定次数，则说明在这个设定时间段内变压器的油箱内具有异常振动状态故障，说明变压器的健康状态不好；控制器将变压器存在的故障信息和健康状态不好的信息通过无线模块上传给变压器故障监控平台，由变压器故障监控平台及时做出相应处理；

如果在设定时间段内控制器只收到上述这两个光电传感器中的其中一个光电传感器上传的信息，则控制器判定在这个设定时间段内变压器的油箱内部没有异常振动，说明此时的变压器健康状态良好，并由控制器将此时变压器健康状态良好的信息上传给变压器故障监控平台。

变压器健康状态的良好程度由在设定时间段内控制器收到上述这两个光电传感器交替上传给控制器的信息次数的多少来确定；如果在设定时间段内控制器收到上述这两个光电传感器交替上传给控制器的信息次数越多则说明变压器的油箱内部异常振动越频繁，变压器此时的健康状态越差；

反之，如果在设定时间段内控制器收到上述这两个光电传感器交替上传给控制器的信息次数越少或者在这个设定时间段内控制器只收到上述这两个光电传感器中的其中一个光电传感器上传的信息，则说明变压器此时的健康状态良好。

上面结合附图描述了本发明的实施方式，但实现时不受上述实施例限制，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变化或修改。

Claims (8)

1.电气系统一次通压同期核相快速切换检验系统,其特征在于，包括发电机、主变压器、高压厂变、工作电源进线开关DL1、工作电源进线电压互感器PT1、厂用工作段母线电压互感器PT3、馈线开关DL3、低压厂变、三相实验电源、备用电源进线开关DL2、备用电源进线电压互感器PT2、高压备变、厂用电快速切换装置和厂用工作段母线；发电机的输出端和高压厂变的一端分别连接在主变压器的输入端上；工作电源进线开关DL1的闸刀端和工作电源进线电压互感器PT1的检测端分别连接在高压厂变的另一端上；低压厂变的两端分别连接在三相调压器上和馈线开关DL3的一端上，三相实验电源与三相调压器相连接；备用电源进线开关DL2的闸刀端和备用电源进线电压互感器PT2的检测端分别连接在高压备变的一端上；工作电源进线开关DL1的控制端、工作电源进线电压互感器PT1的信号上传端、厂用工作段母线电压互感器PT3的信号上传端、备用电源进线电压互感器PT2的信号上传端和备用电源进线开关DL2的控制端分别与厂用电快速切换装置相连接；工作电源进线开关DL1的受刀端、厂用工作段母线电压互感器PT3的检测端、馈线开关DL3的另一端和备用电源进线开关DL2的受刀端分别与厂用工作段母线相连接；

系统还包括变压器故障监控平台（50）和设置在主变压器（17）的油箱（38）上能检测油箱内部异常响动的异常检测装置；异常检测装置与变压器故障监控平台通信连接。

2.根据权利要求1所述的电气系统一次通压同期核相快速切换检验系统,其特征在于，异常检测装置包括竖直管（23），竖直管的下管口密闭固定连接在变压器的油箱的上表面上；竖直管的上管口朝下弯折形成管口朝下布置的防雨口（24）；

异常检测装置还包括分别设置在竖直管内的控制器（55）、存储器（56）、无线模块（57）、垫圈（20）、截面呈拱形且为圆环形的弹性悬边（21）和呈喇叭状的鼓膜（22）；垫圈的下表面密闭固定连接在竖直管的下管口所包围的油箱的上表面上；弹性悬边的开口朝下布置，弹性悬边的外边缘密闭固定连接垫圈的上表面上，鼓膜的喇叭口密闭固定连接在弹性悬边的内边缘上，从而在鼓膜与垫圈所包围的油箱的上表面之间形成膜腔（45）；

异常检测装置还包括分别设置在膜腔内的一号吊绳（25）、下表面为水平反光面的圆锥块（26）、定向照射灯（33）、一号凸透镜（31）、设有一号地址编码器（58）的一号光电传感器（30）、二号凸透镜（28）和设有二号地址编码器（59）的二号光电传感器（29）；

一号吊绳的上端固定连接在鼓膜的内顶面上，圆锥块的锥尖固定连接在一号吊绳的下端，并且圆锥块的下表面始终与水平面平行；定向照射灯设置在位于圆锥块左侧下方的膜腔内，定向照射灯与鼓膜之间为不接触设置；并且定向照射灯的光束斜向上成45度角倾斜照射在圆锥块的下表面上；

一号凸透镜和二号凸透镜布置在位于圆锥块下方的膜腔内，并且一号凸透镜的右端面与二号凸透镜的左端面接触连接；

一号凸透镜的中心线与定向照射灯的光束的中心线之间的夹角为90度，二号凸透镜的中心线与定向照射灯的光束的中心线之间的夹角也为90度；

一号光电传感器的感光面设置在位于一号凸透镜下方的一号凸透镜的焦点处；二号光电传感器的感光面设置在位于二号凸透镜下方的二号凸透镜的焦点处；

一号凸透镜的中心线、二号凸透镜的中心线和照射灯的光束的中心线均落在同一个竖直平面内；定向照射灯的控制端、一号光电传感器、二号光电传感器、存储器、无线模块、一号地址编码器和二号地址编码器分别与控制器相连接，控制器通过无线模块与变压器故障监控平台无线连接。

3.根据权利要求2所述的电气系统一次通压同期核相快速切换检验系统,其特征在于，定向照射灯、一号光电传感器和二号光电传感器均设置在垫圈所包围的油箱的上表面上；一号凸透镜和二号凸透镜都通过一个支架（46）分别与一号光电传感器的外壳和二号光电传感器的外壳固定连接；入射光线（32）和反射光线（27）之间的夹角为90度。

4.电气系统一次通压同期核相快速切换检验系统的检测方法，其特征在于，在进行厂用电快速切换试验时，厂用电快速切换装置对工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压进行幅值与相位的比较，并进行同期检验与捕捉；厂用电快速切换装置在收到启动快切指令时进行同期核相检查，在满足幅值与相位的同期条件下，厂用电快速切换装置发出切换动作指令，对工作电源进线开关DL1、备用电源进线开关DL2进行相应的分合闸，以完成厂用供电的切换。

5.根据权利要求4所述的电气系统一次通压同期核相快速切换检验系统的检测方法，其特征在于，

将低压厂变的高压侧的馈线开关DL3改为合闸位置，从而使得低压厂变的高压侧与厂用工作段母线相连通；

将工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2、厂用工作段母线电压互感器PT3改为母线上运行位置；通过在低压厂变低压侧连接一个容量为10kVA的三相调压器，三相调压器的输入端一个连接400V的三相实验电源，人工调节三相调压器的输出电压幅值，低压厂变高压侧会产生一个高电压，通过馈线开关DL3传输至厂用工作段母线，使工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2和厂用工作段母线电压互感器PT3同时带上同一个电源；人工调节三相调压器的输出电压幅值为低压厂变额定400V时，相应的二次电压采集至厂用电快速切换装置的工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压的输入通道同时感应到由同电源提供的电压互感器二次电压，即可对工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2电压、厂用工作段母线电压互感器PT3的二次绕组电压进行测量，开展幅值与相位比较，检查厂用电快速切换装置工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压的同期比较结果。

6.根据权利要求4所述的电气系统一次通压同期核相快速切换检验系统的检测方法，其特征在于，工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2电压、厂用工作段母线电压互感器PT3同时带上同一个电源，相应的二次电压采集至厂用电快速切换装置的工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压的输入通道同时感应到由同电源提供的电压互感器二次电压,对工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2电压、厂用工作段母线电压互感器PT3的二次绕组电压进行测量，开展幅值与相位比较，检查厂用电快速切换装置检测到的工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压的同期比较结果；在对厂用电快速切换装置的工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压开展幅值与相位比较，检查厂用电快速切换装置工作电源进线电压、备用电源进线电压、厂用工作段母线电压的同期正常之后，具备开展厂用电快速切换装置联动试验的条件。

7.根据权利要求4所述的电气系统一次通压同期核相快速切换检验系统的检测方法，其特征在于，先将工作电源进线开关DL1改为母线运行状态，备用电源进线开关DL2改母线热备用状态，将工作电源进线开关DL1的闸刀和备用电源进线开关DL2的闸刀切换至远方控制位置，手动启动厂用电快速切换装置进行工作电源→备用电源切换，厂用电快速切换装置在收到启动快切指令时进行同期核相检查，在满足幅值与相位的同期条件下，厂用电快速切换装置发备用电源进线开关DL2合闸指令，在确认备用电源进线开关DL2已合闸后，经过整定的一个固定延时后，厂用电快速切换装置发工作电源进线开关DL1分闸指令，完成工作电源→备用电源切换过程；

其次将备用电源进线开关DL2改母线运行状态，工作电源进线开关DL1改母线热备用状态，将开关控制把手切换至远方控制位置，手动启动厂用电快速切换装置进行备用电源→工作电源切换，厂用电快速切换装置在收到启动快切指令时进行同期核相检查，在满足幅值与相位的同期条件下，厂用电快速切换装置发工作电源进线开关DL1合闸指令，在确认工作电源进线开关DL1已合闸后，经过整定的一个固定延时后，厂用电快速切换装置发备用电源进线开关DL2分闸指令，完成备用电源→工作电源切换过程。

8.根据权利要求4所述的电气系统一次通压同期核相快速切换检验系统的检测方法，其特征在于，在厂用受电之前要针对工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2和厂用工作段母线电压互感器PT3的电压进行同期电源核相检查，并开展厂用电快速切换装置联动试验，联动试验正确后，在发电机组并网后不需再次确认快切电压回路的同期电源核相便可执行厂用电切换试验；

在发电机组厂用受电前，通过设备状态的调整，使工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2电压、厂用工作段母线电压互感器PT3同时在运行工作位，采用电气系统一次通压，实现电气系统一次电压通电及同期核相检查；

采用在低压厂变低压侧施加电压进行“反升压”的试验方法，使工作电源进线电压互感器PT1、备用电源进线电压互感器PT2电压、厂用工作段母线电压互感器PT3同电源带电；

对同期核相检查数据进行对比分析，并开展厂用电快速切换装置联动试验,得出最终试验结果。

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