CN205911756U - 一种外挂型pss装置 - Google Patents

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卢岑岑
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陆海清
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Abstract

本实用新型公开了一种外挂型PSS装置。目前有一定数量的励磁调节器,未配置PSS或者仍采用PSS‑1A模型运行,由于未到改造年限无法整体改造。本实用新型的特征在于,DSP插件通过总线板与AC输入插件、DA输出插件和智能I/O插件相连,获得发电机定子电压电流模拟量采集信号、开关量开入信号,进行PSS模型计算、逻辑控制,并将模拟量计算结果通过模拟量总线输送至DA输出插件的模拟量端口及DSP插件的光纤通讯端口、将状态量信号通过I/O总线输送至智能I/O插件开出端口输出。本实用新型在调节器外配置独立的PSS装置,降低对励磁调节器内PSS模型的要求;相对励磁调节器成本更低,对于PSS不满足要求的已投运励磁系统,能够减少励磁系统PSS改造的设备投资。

Description

一种外挂型PSS装置
技术领域
本实用新型涉及电力系统控制装置领域,尤其是一种应用于同步发电机励磁系统的外挂型PSS装置。
背景技术
电力系统稳定器(Power System Stabilizer,PSS)作为同步发电机励磁调节器的一种附加控制功能,能够增强电力系统正阻尼特性,有效抑制系统低频振荡(0.1-2.0Hz),是当代励磁调节器不可缺少的功能,特别在应用于大型发电机组时。PSS通常作为励磁调节器一个内部软件功能模块,采用附加控制的方式,通过将PSS计算输出叠加在同步发电机定子电压上起调节作用。
国内励磁调节器一般配置PSS-1A、PSS-2B等1-2种模型。早期励磁调节器采用PSS-1A模型,该模型输入为有功功率等单变量,能够实现系统低频振荡抑制效果,但是在有功功率快速连续调节时,存在无功功率“反调”问题。PSS-2B模型输入为发电机有功功率、转速等双变量,有效解决了无功功率“反调”问题,但是在实际工程应用中,PSS2B模型在振荡高频段(1.0Hz以上)抑制有功振荡效果明显,在中低频段抑制效果则普遍较差,仅依靠参数整定很难在整个有功低频振荡范围内都提供较强阻尼。大电网的区域电网间和大型水电机组长距离输电引起的低频振荡频率多处于低频率段(0.1-0.8Hz),PSS模型还有进一步改进完善的空间,以适应大电网对电力系统稳定器的需求。针对以上不足,业界后续不断又有一些新型PSS模型,如PSS3B、PSS4B、PSS4B-W(吴跨宇、吴龙、卢岑岑等,一种改进型PSS4B电力系统稳定器工程化应用研究,电力系统保护与控制,2015(7))和PSS-NEW-B(吴跨宇、卢岑岑、吴龙等,一种新型双信号电力系统稳定器PSS及其仿真研究,电网技术,2016(5))等模型的研究和提出。随着新模型的成熟及推广应用,励磁调节器存在可预期的PSS模型升级需求。
PSS作为电网调度等电力系统管理部门对励磁调节器的考核对象,对模型的选择以及模型的性能指标有着严格的要求。行业标准对模型传递函数进行了定义,但每个厂家具体软件实现方法不同。经过现场测试,部分厂家模型配置及性能存在无法满足运行要求的问题。以应用较广的PSS2B为例,部分厂家在发电机转速测量环节,以发电机机端电压频率代替发电机转速测量,该方法忽略了定子电流对电机转速的影响,在发电机有功、无功变化时,存在测量偏差,可能导致模型整体特性不满足稳定运行要求的问题。
另外,现场还有一定数量的励磁调节器,未配置PSS或者仍采用PSS-1A模型运行,由于未到改造年限无法整体改造,因此随着管理要求的提高,也有进行PSS功能改造的必要。
对于PSS模型的升级、改造需求,有以下问题:PSS模型,特别是如PSS4B等新型模型,结构复杂、运算量较大,软件模块的升级面临原励磁调节器设备硬件运算能力、硬件接口条件及厂家技术水平等诸多限制,部分厂家励磁调节器的PSS功能软件升级存在一定技术难度;另一方面,将励磁调节器整体更换升级方案,能够满足模型要求,但是成本较高。因此,需要一种功能齐全、易于实现、价格经济的PSS功能升级、改造技术方案。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种应用于同步发电机励磁系统的外挂型PSS装置,以外置的独立装置实现励磁调节器的PSS控制功能,并将计算值传输至励磁调节器,解决励磁调节器无PSS或者PSS性能不满足运行要求的问题;在励磁调节器不做软件改动或者小改动的情况下,实现励磁调节器PSS功能升级、改造。
为了达到上述目的,本实用新型采用的技术方案如下:一种外挂型PSS装置,包括箱体、安装在箱体上的面板和位于箱体内的CPU插件、DSP插件、AC输入插件、DA输出插件、智能I/O插件、电源插件、总线板、显示板;
所述的总线板包括定时复用同步的通信总线、电源总线、模拟量总线和I/O总线;各插件通过总线板的电源总线与电源插件连接,获得供电电源,并通过总线板的通信总线相互连接,实现相互之间信息报文交换;DSP插件为集成至少一个PSS模型计算模块的DSP插件,DSP插件通过总线板与AC输入插件、DA输出插件和智能I/O插件相连,获得发电机定子电压电流模拟量采集信号、开关量开入信号,进行PSS模型计算、逻辑控制,并将模拟量计算结果通过模拟量总线输送至DA输出插件的模拟量端口及DSP插件的光纤通讯端口、将状态量信号通过I/O总线输送至智能I/O插件开出端口输出;CPU插件通过通信接口(以太网、RS-485串口)与监控设备连接,实现装置信息的远程查看、控制定值远方修改等功能;显示板与DSP插件及CPU插件基于总线板通过串口通讯连接。
进一步地,所述的DA输出插件将PSS模型计算值以模拟量的形式传输给励磁调节器AD输入端口,完成本实用新型向励磁调节器的信息传输。
进一步地,本实用新型还集成光纤网络通讯模块,支持电力行业通讯标准IEC61850和IEEE Std C37.118,能与监控系统配合使用,实现以数字量形式向电厂PMU装置实时传输PSS计算值,进而实现调度对励磁系统PSS功能的实时监测。
进一步地,所述的CPU插件采用CPU芯片、现场可编程门阵列芯片FPGA和PCI以太网控器,支持2路RJ-45百兆以太网接口、2路RS-485外部通信接口、1路PPS/IRIG-B差分对时接口和1路RS-232打印机接口。
进一步地,所述的AC输入插件配置电流变换器和电压变换器,支持6路电流和6路电压采集,支持定子电压双重化采样。
进一步地,所述的智能I/O插件提供4对空接点输出和13路开入。
进一步地,所述的电源插件支持24V~220V交直流电源输入。
进一步地,所述的显示板上设有键盘操作模块和显示液晶模块。
进一步地,所述的显示板上设有信号灯指示模块。
进一步地,所述的显示板上设有至少一个通讯网口。
本实用新型具有的有益效果如下:本实用新型提供了一种在励磁调节器外进行PSS计算的功能升级、改造方案,在励磁调节器外配置独立的PSS装置,降低对励磁调节器内PSS模型的要求;相对励磁调节器成本更低,对于PSS不满足要求的已投运励磁系统,能够减少励磁系统PSS改造的设备投资;可配置PSS2B、PSS4B、PSS4B-W、PSS-NEW-B多种PSS模型,实现以数字量通讯的形式向PMU装置实时传输PSS计算值,实现电网调度对励磁系统PSS功能的实时监测。
附图说明
图1为本实用新型的组成示意图。
图2为本实用新型面板的示意图。
图3为本实用新型与励磁调节器接口图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本实用新型的组成如图1所示,其由电源插件、CPU插件、DSP插件、AC输入插件、DA输出插件、智能I/O插件、总线板、显示板、面板及箱体组成。
所述的总线板由定时复用同步的通信总线、电源总线、模拟量总线和I/O总线组成;各插件通过总线板的电源总线与电源插件连接,获得供电电源,并通过总线板的通信总线相互连接,实现相互之间信息报文交换;DSP插件通过总线板与AC输入插件、DA输出插件、智能I/O插件相连,获得发电机定子电压电流模拟量采集信号、开关量开入信号,进行PSS模型计算、逻辑控制,并将模拟量计算结果通过模拟量总线输送至DA输出插件的模拟量端口及DSP插件的光纤通讯端口、将状态量信号通过I/O总线输送至智能I/O插件开出端口输出;CPU插件通过通信接口(如以太网、RS-485串口等)与监控设备连接,实现装置信息的远程查看、控制定值远方修改等功能;显示板与DSP及CPU插件基于总线板通过串口通讯连接,提供通讯连接调试口和人机信息接口,显示定值和信息,提供装置状态指示灯(LED灯)。
本实用新型可配置PSS2B、PSS4B、PSS4B-W、PSS-NEW-B多种PSS模型计算模块,集成于DSP插件中。DSP插件根据所接入的发电机定子电压电流输入计算发电机有功功率、转速等模拟量,完成PSS2B、PSS4B、PSS4B-W、PSS-NEW-B多种PSS模型计算;模型可在线投退、类型可切换。
DA输出插件实现装置向励磁调节器的信息传输,将PSS模型计算值以模拟量的形式传输给励磁调节器。
本实用新型与励磁调节器的接口如图3所示,本实用新型输出连接至励磁调节器AD输入端口,励磁调节器只需选择将该值叠加至定子电压调节环节即可。
本实用新型配有以太网通信(100Mbps、超五类线或光纤通信)接口,支持电力行业通讯标准IEC61850和IEEE Std C37.118,可以接入站控层网络,也实现以数字量型式向PMU装置实时传输PSS计算值,进而实现调度对励磁系统PSS功能的实时监测。
CPU插件采用高性能CPU芯片、现场可编程门阵列芯片FPGA和PCI以太网控器,支持2路RJ-45百兆以太网接口、2路RS-485外部通信接口、1路PPS/IRIG-B差分对时接口和1路RS-232打印机接口。
DSP插件采用高性能的数字信号处理器、16位高精度ADC,支持2路光纤发送/接收接口。
AC输入插件配置电流变换器和电压变换器,支持6路电流和6路电压采集,可采集发电机定子电压及电流,支持定子电压的双重化采样。
DA插件配置16路±10V模拟量输出端口,支持向主备两套励磁调节器同时传输PSS计数值。
智能I/O插件可采集PSS投入、退出等13路开入量信号,可输出PSS有效、装置异常等4路开出量信号。
电源插件能够自适应AC/DC24V~220V交直流电压输入,实现AC/DC或DC/DC变换,从而为各板卡提供稳定可靠的3V~12V直流电源。
本实用新型的显示面板如图2所示:
板卡上设有键盘操作模块和显示液晶模块,以及信号灯指示模块,一个通讯网口。
结构上:
采用4U半层机箱,后插拔式,强弱电分离;加强型单元机箱,按照工业级抗强振动、强干扰设计,满足励磁行业复杂的抗干扰要求。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式,任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品,但不论在其形状或结构上作任何变化,凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案,均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种外挂型PSS装置,包括箱体、安装在箱体上的面板和位于箱体内的CPU插件、DSP插件、AC输入插件、DA输出插件、智能I/O插件、电源插件、总线板、显示板;其特征在于:
所述的总线板包括定时复用同步的通信总线、电源总线、模拟量总线和I/O总线;各插件通过总线板的电源总线与电源插件连接,获得供电电源,并通过总线板的通信总线相互连接,实现相互之间信息报文交换;DSP插件为集成至少一个PSS模型计算模块的DSP插件,DSP插件通过总线板与AC输入插件、DA输出插件和智能I/O插件相连,获得发电机定子电压电流模拟量采集信号、开关量开入信号,进行PSS模型计算、逻辑控制,并将模拟量计算结果通过模拟量总线输送至DA输出插件的模拟量端口及DSP插件的光纤通讯端口、将状态量信号通过I/O总线输送至智能I/O插件开出端口输出;CPU插件通过通信接口与监控设备连接;显示板与DSP插件及CPU插件基于总线板通过串口通讯连接。
2.根据权利要求1所述的外挂型PSS装置,其特征在于:所述的DA输出插件将PSS模型计算值以模拟量的形式传输给励磁调节器AD输入端口。
3.根据权利要求1所述的外挂型PSS装置,其特征在于:它还集成光纤网络通讯模块,支持电力行业通讯标准IEC61850和IEEE Std C37.118。
4.根据权利要求1所述的外挂型PSS装置,其特征在于:所述的CPU插件采用CPU芯片、现场可编程门阵列芯片FPGA和PCI以太网控器,支持2路RJ-45百兆以太网接口、2路RS-485外部通信接口、1路PPS/IRIG-B差分对时接口和1路RS-232打印机接口。
5.根据权利要求1所述的外挂型PSS装置,其特征在于:所述的AC输入插件配置电流变换器和电压变换器,支持6路电流和6路电压采集,支持定子电压双重化采样。
6.根据权利要求1所述的外挂型PSS装置,其特征在于:所述的智能I/O插件提供4对空接点输出和13路开入。
7.根据权利要求1所述的外挂型PSS装置,其特征在于:所述的电源插件支持24V~220V交直流电源输入。
8.根据权利要求1所述的外挂型PSS装置,其特征在于:所述的显示板上设有键盘操作模块和显示液晶模块。
9.根据权利要求1所述的外挂型PSS装置,其特征在于:所述的显示板上设有信号灯指示模块。
10.根据权利要求1所述的外挂型PSS装置,其特征在于:所述的显示板上设有至少一个通讯网口。
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