CN203193265U - 电网优先脱扣控制设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电网优先脱扣控制设备，包括：采集分析模块，获取并分析电网系统的实时状态信号；故障预判模块，确定可能发生的预故障； 卸载预算模块，确定发生所述预故障时的应卸负载；卸载执行模块，当发生所述预故障时，卸载所述应卸负载。本实用新型的电网优先脱扣控制设备，专门针对电网系统，根据电网系统的实时状态，预先估计可能发生的故障，并针对预估的故障，确定卸载方案。当故障到来时，能及时根据卸载方案完成系统保护，节省了故障处理时间，有效提升了海上电网安全性、稳定性和可靠性。

Description

电网优先脱扣控制设备

技术领域

本实用新型涉及一种系统安稳装置，特别涉及一种可预先估计故障并及时给出脱扣方案的电网优先脱扣控制设备。

背景技术

目前，随着海上石油平台的不断增加，用电负荷越来越大，原有的单电站供电的模式已经不能满足对用电可靠性的需求，海上电网已经成为一个大趋势。设计有效的安稳系统是保证电网系统安全、稳定工作的必要组成部分。

与陆地上的电网系统比较，由于陆地上电网被视为无穷大功率，其优先脱扣系统是根据各个支线设计的；而海上电网是局部小电网，当发生故障时如果不能及时有效处理很可能会造成整个电网崩溃，海上电网的优先脱扣系统需要从整个电网的角度考虑。目前海上电网优先脱扣系统主要有以下两种方式：根据发电机电流达到门限值，固定分组卸掉相应的负荷，主要用在单平台电站系统内；或者根据在线发电机的数量及TRIP（故障跳机）信号，固定分组切掉相应的负荷。因此，现有的单平台有限脱扣系统已不能满足电网稳定性的需求。此外，海上电网对安全性、可靠性的要求极高，是陆地上电网所不能比拟的，因此设计一种安全、可靠的海上电网优先脱扣系统，成为亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种专门针对海上电网的、保证海上电网安全性与可靠性的电网优先脱扣控制设备。

本实用新型提出一种电网优先脱扣控制设备，包括：

采集分析模块，获取并分析电网系统的实时状态信号；

故障预判模块，确定可能发生的预故障；

卸载预算模块，确定发生所述预故障时的应卸负载；

卸载执行模块，当发生所述预故障时，卸载所述应卸负载。

优选地，所述采集分析模块，具体包括：

数据采集子模块，获取电网系统的实时状态信号；

数据处理子模块，对所述实时状态信号进行数据处理；

模型建立子模块，根据处理后的实时状态信号，建立系统模型。

优选地，所述卸载预算模块，具体包括：

可卸负载判断子模块，根据所述系统模型，确定发生该预故障时的可卸负载；

优先级管理子模块，根据预设的优先级，排列所述可卸负载的优先级顺序；

应卸负载确定子模块，根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，确定应卸负载。

优选地，所述卸载预算模块，还具体包括：

备用发电机等待子模块，判断卸载所有可卸负载后，是否满足系统稳定；如果满足，则利用所述优先级管理子模块，根据预设的优先级，排列所述可卸负载的优先级顺序；否则，等待启动备用发电机；

备用发电机启动子模块，判断是否启动备用发电机，当确认启动备用发电机时，启动备用发电机；否则，卸载所有可卸负载，并报警。

优选地，所述优先级管理子模块，具体包括：

优先级预设单元，预设电网系统的所有负载的优先级；

优先级排列单元，根据预设的优先级，排列所述可卸负载的优先级顺序。

优选地，所述应卸负载确定子模块，具体包括：

应卸负载选择单元，根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，选择优先级低的可卸负载，确定为应卸负载；

系统稳定判断单元，判断卸载所述应卸负载后，是否满足电网系统稳定；如果不满足，则通过所述应卸负载选择单元，重新确定应卸负载。

优选地，所述应卸负载确定子模块，还具体包括：

热备用余量确定单元，根据所述系统模型，确定热备用余量。

本实用新型的电网优先脱扣控制设备，专门针对电网系统，根据电网系统的实时状态，预先估计可能发生的故障，并针对预估的故障，确定卸载方案。当故障到来时，能及时根据卸载方案完成系统保护，节省了故障处理时间，有效提升了海上电网安全性、稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型一实施例中电网优先脱扣控制设备的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例中采集分析模块的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例的一实施方案中卸载预算模块的结构示意图；

图4是本实用新型一实施例的另一实施方案中卸载预算模块的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例中优先级管理子模块的结构示意图；

图6是本实用新型一实施例的一实施方案中应卸负载确定子模块的结构示意图；

图7是本实用新型一实施例的另一实施方案中应卸负载确定子模块的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型一实施例提出的电网优先脱扣控制设备，包括：

采集分析模块1，获取并分析电网系统的实时状态信号；

故障预判模块2，确定可能发生的预故障；

卸载预算模块3，确定发生所述预故障时的应卸负载；

卸载执行模块4，当发生所述预故障时，卸载所述应卸负载。

本实施例利用上述采集分析模块1将采集分析后的电网系统的实时状态信号输出到故障预判模块2和卸载预算模块3。

上述故障预判模块2根据电网系统的实时状态，预估当前状态下可能会发生的所有故障类型，即预故障，预故障的总数可以是1个或多个。

上述卸载预算模块3根据故障类型分别确定各个预故障发生时，为保证系统稳定应该卸载的负载，即应卸负载。当预故障的总数为1个时，针对该预故障，应卸负载的总数可以是1个或多个；当预故障的总数为多个时，分别预估各个预故障的所有应卸负载。

当故障发生时，上述卸载执行模块4根据故障类型找到匹配的预故障，并卸载该预故障的应卸负载，使系统重新恢复稳定。当预故障的总数为1个时，卸载该预故障的所有应卸负载，使系统恢复稳定；当预故障的总数为多个时，当发生其中一个预故障时，卸载该已发生的预故障的所有应卸负载，使系统恢复稳定；当发生其中多个预故障时，卸载该已发生的多个预故障的所有应卸负载，使系统恢复稳定；当发生所有预故障时，卸载所有应卸负载。

本实施例通过各个模块的有效配合，根据电网系统的实时状态，预先估计所有可能发生的故障，并给出相应的脱扣解决方案，当实际发生故障时，可针对相应的故障及时卸载，减轻电网系统负荷，避免因局部故障致使整个电网系统崩溃，有效保证系统的安全性、可靠性和稳定性。

如图2所示，上述实施例中，所述采集分析模块1，具体包括：

数据采集子模块11，获取电网系统的实时状态信号；

数据处理子模块12，对所述实时状态信号进行数据处理；

模型建立子模块13，根据处理后的实时状态信号，建立系统模型。

上述数据采集子模块11通过硬接线、总线采集的方式，获得电网系统的实时状态信号，并利用上述数据处理子模块12对实时状态信号进行量程转换、尖峰过滤、坏值剔除等数据处理, 获得要实现优先脱扣功能所需的数值、数组和结构化变量，主要包括系统所有节点的状态信息（如断路器位置、故障信息等）和电气量信息（如电流、电压、功率等）。同时，本实施例还考虑到通讯故障时数据纠错应对措施，具体包括数据分类、叠加、结构化处理等处理方法，过滤错误数据。经过数据处理与分析，获得电网系统当前所处的实时工况，即为新的系统模型，为进一步预估预故障和确定应卸负载提供基础数据。

本实施例是利用模型建立子模块13建立系统模型，作为后续预故障判断和应卸负载确定的前提，根据系统模型进行预估计，可在发生故障需要卸载时，尽可能靠近故障点进行卸载操作，系统更容易恢复稳定。

如图3所示，上述实施例中，所述卸载预算模块3，具体包括：

可卸负载判断子模块31，根据所述系统模型，确定发生该预故障时的可卸负载；

优先级管理子模块32，根据预设的优先级，排列所述可卸负载的优先级顺序；

应卸负载确定子模块33，根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，确定应卸负载。

上述可卸负载判断子模块31分别针对上述故障预判模块2确定的每一个预故障进行分析，综合考虑电网系统的实时发电能力、负载情况、系统工况、故障类型、故障前后系统热备用量变化、可卸负载排列和计算等因素，初步预估出为保持系统稳定需要卸载的所有可卸负载。

上述优先级管理子模块32根据预设的优先级，按照负载的重要程度完成对上述可卸负载判断子模块31确定的可卸负载进行优先级排序，在尽可能保证重要的负载正常工作的情况下，优先考虑先卸载次要的负载，也可根据其他选择方式排列卸载的先后顺序。

为保证系统恢复稳定，上述应卸负载确定子模块33根据优先级管理子模块32排列的可卸负载顺序，按照合理的选择方式选择进行，确定为应卸负载。

如图4所示，上述实施例中，所述卸载预算模块3，还具体包括：

备用发电机等待子模块34，判断卸载所有可卸负载后，是否满足系统稳定；如果满足，则利用所述优先级管理子模块，根据预设的优先级，排列所述可卸负载的优先级顺序；否则，等待启动备用发电机；

备用发电机启动子模块35，判断是否启动备用发电机，当确认启动备用发电机时，启动备用发电机；否则，卸载所有可卸负载，并报警。

上述备用发电机等待子模块34根据当前系统模型进行判断，当预估发生预故障时，即使卸载了所有可卸负载，仍无法满足系统稳定，则提示工作人员新增一台发电机备用。

上述备用发电机启动子模块35根据操作人员指令决定是否启动备用发电机，当操作人员考虑到安全问题认为可以启动备用发电机时，则在故障发生前启动备用发电机，提高电网系统的稳定性；如果操作人员未给出备用发电机启动指令，当实际发生故障时，卸载所有可卸负载，并报警提示操作人员，保证海上电网的系统安全。

如图5所示，上述实施例中，所述优先级管理子模块32，具体包括：

优先级预设单元321，预设电网系统的所有负载的优先级；

优先级排列单元322，根据预设的优先级，排列所述可卸负载的优先级顺序。

上述优先级预设单元321设置有人机界面接口，可与外部人机界面连接，操作人员通过人机界面预先设置所有卸载的优先级别。同时，操作人员还可以通过人机界面可以及时观测到发生故障时可能会被卸载的负载，此时，操作人员可根据系统实时状态，调整可卸负载的优先级顺序，或选择增加或减少可卸负载，通过人机结合的方式，更加有效地提高了电网系统的可靠性和稳定性。

上述优先级排列单元322根据预设的优先级别，按照负载的重要程度完成对上述可卸负载判断子模块31确定的所有可卸负载进行优先级排序，确定卸载的先后顺序。这样可以在尽可能保证重要的负载正常工作的情况下，优先考虑先卸载次要的负载。

如图6所示，上述实施例中，所述应卸负载确定子模块33，具体包括：

应卸负载选择单元331，根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，选择优先级低的可卸负载，确定为应卸负载；

系统稳定判断单元332，判断卸载所述应卸负载后，是否满足电网系统稳定；如果不满足，则通过所述应卸负载选择单元，重新确定应卸负载；否则，利用所述卸载执行模块4，当发生所述预故障时，卸载所述应卸负载。

上述应卸负载选择单元331按照优先级别由低到高的选择方式，选取优先级别较低的可卸负载先卸载，即较次要的负载先卸载，尽量保证重要的负载正常工作，有效保证系统的可靠性。

上述系统稳定判断单元332经过反复修正，在满足系统的安全性和稳定性的前提下，尽量使卸载数量为最少。

如图7所示，上述实施例中，所述应卸负载确定子模块33，还具体包括：

热备用余量确定单元333，根据所述系统模型，确定热备用余量。

为尽量避免卸载动作的发生，上述热备用余量确定单元333将热备用余量输出给上述系统稳定判断单元332，系统稳定判断单元332根据可卸负载优先级和热备用余量共同确定最少量的应卸负载。通过对热备用余量的实时监测，方便操作人员有效把握电网中各发电机组的有功出力和无功出力，进而根据机组最大出力、机组热备用余量来调整电网运行方式，如果热备用余量能够满足系统稳定，尽量避免卸载动作的发生。

上述实施例通过各模块的有效配合，采集并分析电网系统的实时状态，预先估计所有可能发生的故障，针对每一个预故障，本实施例均给出独立的脱扣解决方案，即针对预故障类型预估所有可卸负载，在保证系统稳定及尽量减少卸载数量的前提下，按照负载优先级顺序，较低优先级的负载首先纳入应卸负载范围内，当实际发生故障时，可按照故障类型及时卸载，有效保证整个电网系统安全、稳定和可靠的工作。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种电网优先脱扣控制设备，其特征在于，包括：

采集分析模块，获取并分析电网系统的实时状态信号；

故障预判模块，确定可能发生的预故障；

卸载预算模块，确定发生所述预故障时的应卸负载；

卸载执行模块，当发生所述预故障时，卸载所述应卸负载。

2.根据权利要求1所述的电网优先脱扣控制设备，其特征在于，所述采集分析模块，具体包括：

数据采集子模块，获取电网系统的实时状态信号；

数据处理子模块，对所述实时状态信号进行数据处理；

模型建立子模块，根据处理后的实时状态信号，建立系统模型。

3.根据权利要求2所述的电网优先脱扣控制设备，其特征在于，所述卸载预算模块，具体包括：

可卸负载判断子模块，根据所述系统模型，确定发生该预故障时的可卸负载；

优先级管理子模块，根据预设的优先级，排列所述可卸负载的优先级顺序；

应卸负载确定子模块，根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，确定应卸负载。

4.根据权利要求3所述的电网优先脱扣控制设备，其特征在于，所述卸载预算模块，还具体包括：

备用发电机等待子模块，判断卸载所有可卸负载后，是否满足系统稳定；如果满足，则利用所述优先级管理子模块，根据预设的优先级，排列所述可卸负载的优先级顺序；否则，等待启动备用发电机；

备用发电机启动子模块，判断是否启动备用发电机，当确认启动备用发电机时，启动备用发电机；否则，卸载所有可卸负载，并报警。

5.根据权利要求3所述的电网优先脱扣控制设备，其特征在于，所述优先级管理子模块，具体包括：

优先级预设单元，预设电网系统的所有负载的优先级；

优先级排列单元，根据预设的优先级，排列所述可卸负载的优先级顺序。

6.根据权利要求3所述的电网优先脱扣控制设备，其特征在于，所述应卸负载确定子模块，具体包括：

应卸负载选择单元，根据所述系统模型，在已排列优先级顺序的可卸负载中，选择优先级低的可卸负载，确定为应卸负载；

系统稳定判断单元，判断卸载所述应卸负载后，是否满足电网系统稳定；如果不满足，则通过所述应卸负载选择单元，重新确定应卸负载。

7.根据权利要求6所述的电网优先脱扣控制设备，其特征在于，所述应卸负载确定子模块，还具体包括：

热备用余量确定单元，根据所述系统模型，确定热备用余量。

Images