CN113791289A - 一种抽水蓄能电站专用故障录波系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于抽水蓄能电站技术领域，具体涉及一种抽水蓄能电站专用故障录波系统，根据机组不同工况下电气量变化规律，在不同定值组内设置相适应的定值，可有效避免不必要的录波启动，同时新的故障录波定值与机组运行情况一致，机组发现微小故障，故障录波也可灵敏启动，便于提前发现故障，将缺陷消除在萌芽状态，避免重大事故发生。
Description
技术领域
本发明属于抽水蓄能电站技术领域，具体涉及一种抽水蓄能电站专用故障录波系统。
背景技术
目前，国内故障录波系统可采集电压互感器、电流互感器、直流量等信息，现有国产故障录波系统只有一个定值组，只能设置一组定值，不能满足抽水蓄能电站运行需求。具体表现如下：
1）电力系统发生短路故障，故障现象一般为低电压、过电流，因此故障录波常规定值设置中，通常配置有电压低越限启动故障录波，电压低越限定值设置在变电站、常规发电机、抽水蓄能机组稳态（抽水、发电）时，不存在任何问题。但抽水蓄能抽水启动过程中，电压从0V，缓慢升高至额定电压，启动过程中大部分时间低压值低于电压低越限定值，导致故障录波频繁启动，每次抽水工况启机，故障录波因电压低越限可启动几百次，不便于现场查看录波情况，同时启机过程中发生故障启动的录波也都被这几百条无用录波所覆盖，影响缺陷提前发现处理。
2）电力系统发生不对称故障时，将会产生负序电流，因此故障录波常规定值设置中，通常配置负序电流高越限启动故障录波，负序电流高越限在变电站、常规发电机、抽水蓄能机组稳态（抽水、发电）时，不存在任何问题。但抽水蓄能机组抽水、发电时，机组转向不一样，抽水运行时旋转方向为顺时针（俯视），发电运行时旋转方向为逆时针（俯视），旋转方向不一样从而导致一次设备接线不一样，发电方向为A、B、C相序，抽水方向为C、B、A相序，因故障录波只接入一组电流互感器，该电流互感器所测电流在发电方向为正序，抽水方向则为负序，若系统内部设置负序电流高越限启动故障录波，则发电或抽水工况运行时，总有一种工况下负序电流高越限一直在启动系统，每天因此产生几万条录波，严重影响故障录波系统的正常使用。
基于此，研究一种抽水蓄能电站专用故障录波系统是必要的。
发明内容
针对现有设备存在的缺陷和问题，本发明提供一种抽水蓄能电站专用故障录波系统，有效的解决了现有设备中存在的发变电机组保护故障录波系统为通用型故障录波，且只有一组定值，在不同的工况转换时录波器频繁启动，给电站的故障分析带来了困难，电站的管理效率低的问题。
本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种抽水蓄能电站专用故障录波系统，包括机组工况接收模块、切换模块、定值组模块和故障录波模块；所述机组工况接收模块用于接收并记录机组发令指令，并向故障录波模块发送开关量信号，所述故障录波模块接收开关量信号，并根据开关量信号识别和记录所述发令指令；所述切换模块用于根据发令指令，将当前处于工作状态的工作线程切换至与发令指令对应的工作线程投入工作；所述定值组模块包括并列设置的默认定值组和多个转换定值组，每组定值组均设置有与对应发令指令适配的阈值信息，且每组定值组一一连接对应的所述工作线程，且能持续获取并储存当前机组的实时工作信息；当所述工作信息超出设定的阈值信息范围时，处于工作状态下的定值组向所述故障录波模块发出启动指令或者将处于工作状态的转换定值组自动切换至默认定值组。
进一步的，所述转换定值组包括一个通用性定值组和多个特殊性定值组；通用性定值组设置有与多个机组工作状态适配的阈值信息，所述特殊性定值组设置有一个或多个与机组工作状态适配的阈值信息。
进一步的，所述特殊性定值设置有四个，分别为发电转停机定值组、抽水转停机定值组、抽水调相工况启机定值组和抽水调相工况启机定值组，默认定值组设置有一个，通用性定值组设置有一个。
进一步的，所述阈值信息包括录波启动信息和切换信息，所述录波启动信息包括低电压、过电压、过电流、电流突变量、负序电流和负序电压，所述切换信息包括机组频率。
进一步的，所述定值组模块还包括备用定值组。
进一步的，所述定值组模块包括框架、隔离层、端子和定值组单元，所述定值组单元并列设置在框架内，且相邻的定值组之间设置有隔离层，每个定值组均设置有两个端子，所述工作线程与两个端子连接。
本发明的有益效果：本发明针对根据抽水蓄能电站运行特点，通过对在各个不同工况转换时，现场实测及软件仿真电流、电压等数据变化情况，提供了一种抽水蓄能电站专用故障录波系统，从而充分发挥故障录波系统的作用。
本发明根据抽水蓄能电站的运行工况多变的特点，设置了多个与运行工作对应且适配的定值组，为了每一种工况配置了对应的阈值信息，可应用于抽水蓄能机组不同工况，在对应的工况下，使用不同的定值组对对应的工况进行监控，避免了由于单一定值组造成录波器频繁启动的问题，提高了录波器的工作效率，且记录状态精准，便于寻找故障类型。
针对不同工况制定发变组保护故障录波定值，共配置5个定值组，每组定值完全适用于相应工况，可充分发挥故障录波系统的功能作用，及时发现记录发电电动机电气量的异常波动，通过分析录波记录，提早发现并消除设备隐患，确保机组安全稳定运行。
同时还设置了备用定值组，后期可根据现场需要，进一步分析各工况特定，为下一步细化预留空间。
由此，本发明根据机组不同工况下电气量变化规律，在不同定值组内设置相适应的定值，可有效避免不必要的录波启动，同时新的故障录波定值与机组运行情况一致，机组发现微小故障，故障录波也可灵敏启动，便于提前发现故障，将缺陷消除在萌芽状态，避免重大事故发生。
附图说明
图1为抽水蓄能机组工况转换示意图。
图2为静止转抽水调相过程录波图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：本实施例旨在提供一种抽水蓄能电站专用故障录波系统，主要用于抽水蓄能电站的故障录波，抽水蓄能电站具有发电、发电调相、抽水、抽水调相、停机稳态等多种工况，同时抽水蓄能机组启停频繁，工况转换复杂，不同工况下电流、电压、频率运行情况不同，但是现有故障录波系统只有一组定值，在不同的工况转换时录波器频繁启动，给电站的故障分析带来了困难，电站的管理效率低的问题，本实施例提供了一种抽水蓄能电站专用故障录波系统。
如图1中所示，抽水蓄能机组具有发电（GE）、抽水（PU）、发电调相（GC）、抽水调相（PC）、停机稳态（SS）、旋转备用（SR）、线路充电（CH）、黑启动（BS）八种稳定工况，另外还有TS、LA、NL三种中间工况。机组发电（发电、发电调相、拖动机及线路充电工况）运行时，机组旋转方向为逆时针（俯视），机组抽水（抽水、抽水调相工况）运行时，旋转方向为顺时针（俯视），抽水工况启动方式有：静止变频器（SFC）启动、背靠背启动。
常用工况转换有以下多种：静止转发电工况、发电工况转静止；静止转抽水工况、抽水工况转静止；静止转发电方向调相工况、发电方向调相工况转静止；静止转抽水方向调相工况、抽水方向调相工况转静止；静止转旋转备用工况，旋转备用工况转静止；静止转线路充电工况；静止转黑启动工况；发电工况转发电方向调相工况、发电方向调相工况转发电工况；抽水工况转抽水方向调相工况、抽水方向调相工况转抽水工况；抽水工况转发电工况。
各工况具有不同的工作状态和特点，本实施例根据不同工况提供了一种抽水蓄能电站专用故障录波系统，下面对定值组设置及切换进行详细说明：一种抽水蓄能电站专用故障录波系统，包括机组工况接收模块、切换模块、定值组模块和故障录波模块；其中机组工况接收模块用于接收并记录机组发令指令，并向故障录波模块发送开关量信号，故障录波模块接收开关量信号，并根据开关量信号识别和记录所述发令指令，对当前机组的工况进行记录，以便于故障发生时对故障所处工况和故障类型进行判定。
切换模块用于根据发令指令，将当前处于工作状态的工作线程切换至与发令指令对应的工作线程投入工作，切换模块内设置有多个相互独立的工作线程，且工作线程与机组工况适配，当机组工况切换时，选择对应的工作线程工作。
定值组模块包括并列设置的默认定值组和多个转换定值组，其中默认定值组为默认工作状态下的工作定值组，转转定值组为工况转换过程中用于对实时工况进行监控的定值组，判别转换过程中的故障类型；每组定值组均设置有与对应发令指令适配的阈值信息，且每组定值组一一连接对应的所述工作线程，且能持续获取并储存当前机组的实时工作信息；即对于每一种工况设定了对应的定值组，且各定值组的阈值信息设定不同，从而适配不同的工况。
具体的，阈值信息包括录波启动信息和切换信息，所述录波启动信息包括低电压、过电压、过电流、电流突变量、负序电流和负序电压，所述切换信息包括机组频率；当所述工作信息超出设定的阈值信息范围时，即当阈值信息中任意一个信息超出设定范围，即表示当前工况处于故障状态，处于工作状态下的定值组向所述故障录波模块发出启动指令或者将处于工作状态的转换定值组自动切换至默认定值组。
本实施例中转换定值组包括一个通用性定值组和多个特殊性定值组；通用性定值组设置有与多个机组工作状态适配的阈值信息，所述特殊性定值组设置有一个或多个与机组工作状态适配的阈值信息。
具体的特殊性定值设置有四个，分别为发电转停机定值组、抽水转停机定值组、抽水调相工况启机定值组和抽水调相工况启机定值组，默认定值组设置有一个，通用性定值组设置有一个。
通过仿真及现场数据测试，各工况转换时电气量变化存在以下规律：具体数据见下表：
从表1、表2和附图2中可以看出如下内容：
1）静止转发电工况和抽水调相转抽水工况：没有复杂的低频电磁暂态过程，定子线电压和定子电流相整体较稳定、波动较小。
2）发电转停机状态和抽水转停机状态工况：在脱离电网灭磁操作后定子线电压都迅速下降到零，在电磁制动频率从50Hz下降到1.5Hz的过程中，定子相电流有效值基本恒定，没有出现波动。
3）静止转抽水调相工况：SFC起动过程中由于换相导致定子线电压有效值波动明显，定子相电流有效值在并网过程中出现剧烈波动；BTB起动过程中定子线电压有效值保持恒定，在4Hz以下未实现同步时定子相电流有效值出现明显波动，此外在并网过程中出现剧烈波动。
下面以具体实例说明，本实施例中将抽水蓄能电站专用故障录波系统设置5个定值组，每组定值可设置不同的定值，具体的结构中，定值组模块包括框架、隔离层、端子和定值组单元，所述定值组单元并列设置在框架内，且相邻的定值组之间设置有隔离层，每个定值组均设置有两个端子，所述工作线程与两个端子连接。
机组正常运行时，默认工作在定值组1，当定值组1定值不满足要求时，采用以下开关量定值组切换方法，将定值组自动切换至其它定值组，当机组流程执行结束后，达到稳态后，将定值组切换至默认定值组。
1）发电转停机定值组切换
机组执行发电转停机时，监控发令执行停机流程的同时，向故障录波系统发送一开关量信号，接入故障录波SW2板卡（1、2端子），用于将故障录波自动切换至定值组2，定值组2根据发电转停机时，电流电压量变化情况设置具体定值。当机组频率降为0HZ时，自动从定值组2切换至定值组1，发电转停机定值组具体见表3所示。
2）抽水转停机定值组切换
机组执行抽水转停机时，监控发令执行停机流程的同时，向故障录波系统发送一开关量信号，接入故障录波SW2板卡（3、4端子），用于将故障录波自动切换至定值组3，定值组3根据抽水转停机时，电流电压量变化情况设置具体定值。当机组频率降为0HZ时，自动从定值组3切换至定值组1，抽水转停机定值组具体见表4所示。
3）抽水调相工况启机(SFC)定值组切换
机组执行抽水调相工况启机时，监控发令执行启机流程的同时，向故障录波系统发送一开关量信号，接入故障录波SW2板卡（5、6端子），用于将故障录波自动切换至定值组4，定值组4根据抽水启机时，电流电压量变化情况设置具体定值。当机组频率升至49.900HZ时，自动从定值组4切换至定值组1，抽水调相工况启机定值组具体见表5。
4）抽水调相工况启机(BKB)定值组切换
机组执行抽水调相工况启机(BKB)时，监控发令执行启机流程的同时，向故障录波系统发送一开关量信号，接入故障录波SW2板卡（7、8端子），用于将故障录波自动切换至定值组5，定值组5根据抽水启机时，电流电压量变化情况设置具体定值。当机组频率升至49.900HZ时，自动从定值组5切换至定值组1。
由此，本实施例根据机组不同工况下电气量变化规律，在不同定值组内设置相适应的定值，可有效避免不必要的录波启动，同时新的故障录波定值与机组运行情况一致，机组发现微小故障，故障录波也可灵敏启动，便于提前发现故障，将缺陷消除在萌芽状态，避免重大事故发生。
实施例2：本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例对定值组进一步说明。
本实施例中抽水蓄能电站专用故障录波系统设置6个定值组，每组定值可设置不同的定值。本实施例使用5个定值组，剩余一个备用，后期可根据现场需要，进一步分析各工况特定，为下一步细化预留空间。
Claims (6)
1.一种抽水蓄能电站专用故障录波系统，其特征在于：包括机组工况接收模块、切换模块、定值组模块和故障录波模块；所述机组工况接收模块用于接收并记录机组发令指令，并向故障录波模块发送开关量信号，所述故障录波模块接收开关量信号，并根据开关量信号识别和记录所述发令指令；所述切换模块用于根据发令指令，将当前处于工作状态的工作线程切换至与发令指令对应的工作线程投入工作；所述定值组模块包括并列设置的默认定值组和多个转换定值组，每组定值组均设置有与对应发令指令适配的阈值信息，且每组定值组一一连接对应的所述工作线程，且能持续获取并储存当前机组的实时工作信息；当所述工作信息超出设定的阈值信息范围时，处于工作状态下的定值组向所述故障录波模块发出启动指令或者将处于工作状态的转换定值组自动切换至默认定值组。
2.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站专用故障录波系统，其特征在于：所述转换定值组包括一个通用性定值组和多个特殊性定值组；通用性定值组设置有与多个机组工作状态适配的阈值信息，所述特殊性定值组设置有一个或多个与机组工作状态适配的阈值信息。
3.根据权利要求2所述的抽水蓄能电站专用故障录波系统，其特征在于：所述特殊性定值设置有四个，分别为发电转停机定值组、抽水转停机定值组、抽水调相工况启机定值组和抽水调相工况启机定值组，默认定值组设置有一个，通用性定值组设置有一个。
4.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站专用故障录波系统，其特征在于：所述阈值信息包括录波启动信息和切换信息，所述录波启动信息包括低电压、过电压、过电流、电流突变量、负序电流和负序电压，所述切换信息包括机组频率。
5.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站专用故障录波系统，其特征在于：所述定值组模块还包括备用定值组。
6.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站专用故障录波系统，其特征在于：所述定值组模块包括框架、隔离层、端子和定值组单元，所述定值组单元并列设置在框架内，且相邻的定值组之间设置有隔离层，每个定值组均设置有两个端子，所述工作线程与两个端子连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211214 |
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