CN206099309U - 发电机组的plu保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发电机组的PLU保护装置。该发电机组的PLU保护装置包括：测速传感变送器，与汽轮机相连接，用于采集汽轮机的转速；功率变送器，与发电机相连接，用于采集发电机的功率；采集机构，用于采集汽轮机的机械功率；硬件保护模块，与测速传感变送器、功率变送器和采集机构相连接，用于在汽轮机的转速、发电机的功率和汽轮机的机械功率符合预设条件时生成保护信号，并根据保护信号执行PLU保护，硬件保护模块为硬件回路。通过本实用新型，达到了提高发电机组PLU保护的可靠性的效果。

Description

发电机组的PLU保护装置

技术领域

本实用新型涉及电子领域，具体而言，涉及一种发电机组的PLU保护装置。

背景技术

目前，在大型火力发电汽轮机组中，由于汽轮机的转子时间常数较小，汽缸的容积时间常数较大，当发生甩负荷时，汽轮机的转速飞升很快，为了避免大型汽轮机组出现超速风险，汽轮机数字电液控制系统(Digital Electric Hydraulic Control System，简称为DEH)根据相关设计规范和行业标准，配置了汽轮机超速保护(OPC)，其中，OPC保护预测预控的一种触发条件为功率-负荷不平衡(PLU)保护。

按照国家和行业相关标准规范，触发PLU保护动作的条件有软件逻辑或者软硬件两重冗余设计。其中，日立数字电液控制系统(DEH)的PLU保护由3块专用模件实现，比如，浙江兰溪和嘉兴发电机组、国投钦州发电有限公司和河北大唐国际张家口热电机组；艾默生OVATION的DEH系统的PLU保护由控制器实现，比如，浙江台州和安徽凤台发电机组；东芝TOSMAP的DEH系统PLU保护由固化程序判断实现，比如，浙江北仑发电厂机组；ABB公司DEH的PLU保护由3块专用模件和控制器冗余实现，比如，神华重庆万州港电发电机组等等。

当外部线路故障、电网故障或者其它原因导致机组实际送出的功率瞬间变化，电气信号很可能瞬间受到影响，电流/功率变送器测量的发电机的功率，以及汽轮机的功率极易失真，另外，经常发生由于功率变送器故障或者测量失真，从而导致PLU保护误动，发电机组PLU保护的可靠性比较低。尽管，有个别发电机组增加转速判据，也即，转速卡件采集转速信号处理后，输入DEH控制器做逻辑判断，参与PLU保护，由于经过控制器处理的转速信号比转速直接卡件直接处理信号速度慢，至少延迟一个控制器处理周期，影响PLU保护动作的快速性，使发电机组PLU保护的可靠性比较低。

针对相关技术中发电机组PLU保护的可靠性比较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种发电机组的PLU保护装置，以至少解决相关技术中发电机组PLU保护的可靠性比较低的问题。

为了实现上述目的，该发电机组的PLU保护装置包括：测速传感变送器，与汽轮机相连接，用于采集汽轮机的转速；功率变送器，与发电机相连接，用于采集发电机的功率；采集机构，用于采集汽轮机的机械功率；硬件保护模块，与测速传感变送器、功率变送器和采集机构相连接，用于在汽轮机的转速、发电机的功率和汽轮机的机械功率符合预设条件时生成保护信号，并根据保护信号执行PLU保护，硬件保护模块为硬件回路。

进一步地，该硬件保护模块包括：第一判断机构，与测速传感变送器相连接，用于判断汽轮机的转速是否超过第一预设值；第一生成机构，与第一判断机构相连接，用于当汽轮机的转速超过第一预设值时生成第一保护信号，第一保护信号用于限制汽轮机的转速。

进一步地，该硬件保护模块包括：第二判断机构，与功率变送器相连接，用于判断发电机的功率是否降低了第二预设值；第二生成机构，与第二判断机构相连接，用于当发电机的功率降低了第二预设值时生成第二保护信号；第一执行机构，与第二生成机构相连接，用于根据第二保护信号关闭高压调节阀和中压调节阀。

进一步地，该第一执行机构为继电器，用于通过第二保护信号触发，控制高压调节阀和中压调节阀关闭。

进一步地，该采集机构为压力变送器，与再热器或者中压缸相连接，用于采集再热器的压力或者采集中压缸的压力。

进一步地，该硬件保护模块包括：第一计算机构，与压力变送器相连接，用于根据再热器的压力和再热器的额定压力计算机械功率，或者用于根据中压缸的压力和中压缸的额定压力计算机械功率；第二计算机构，与功率变送器相连接，用于根据发电机的功率和发电机的额定功率计算发电机的有功功率；第三判断机构，与第一计算机构和第二计算机构相连接，用于判断机械功率和有功功率的偏差是否超过第三预设值；第三生成机构，与第三判断机构相连接，用于当机械功率和有功功率的偏差超过第三预设值时生成第三保护信号；第二执行机构，与第三生成机构相连接，用于根据第三保护信号关闭高压调节阀和中压调节阀。

进一步地，该硬件保护模块还包括：延时机构，与第二执行机构相连接，用于延长高压调节阀和中压调节阀的关闭时间；第三执行机构，与第三判断机构和延时机构相连接，用于当机械功率和有功功率的偏差未超过第三预设值时，停止延长高压调节阀和中压调节阀的关闭时间，并开启高压调节阀和中压调节阀。

进一步地，该功率变送器包括：第一功率变送器、第二功率变送器和第三功率变送器，采集机构包括：第一采集机构、第二采集机构和第三采集机构，测速传感变送器包括：第一测速传感变送器、第二测速传感变送器和第三测速传感变送器，硬件保护模块包括：第一硬件保护模块，与第一功率变送器、第一采集机构和第一测速传感器相连接，用于根据第一功率变送器采集的有用功率、第一采集机构采集的机械功率和第一测速传感变送器采集的转速生成第四保护信号；第二硬件保护模块，与第二功率变送器、第二采集机构和第二测速传感器相连接，用于根据第二功率变送器采集的功率、第二采集机构采集的机械功率和第二测速传感变送器采集的转速生成第五保护信号；第三硬件保护模块，与第三功率变送器、第三采集机构和第三测速传感器相连接，用于根据第三功率变送器采集的有功功率、第三采集机构采集的机械功率和第三测速传感变送器采集的转速生成第六保护信号；第四判断机构，与第一硬件保护模块、第二硬件保护模块和第三硬件保护模块相连接，用于对第四保护信号、第五保护信号和第六保护信号执行判断；第四执行机构，与第四判断机构相连接，用于当第四保护信号、第五保护信号和第六保护信号中任意两个保护信号符合预设条件时，执行PLU保护。

进一步地，该硬件保护模块通过电路集成在固化电子线路模块中。

进一步地，该硬件保护模块集成在DEH控制系统中，DEH控制系统的处理速度超过预设处理速度。

在本实用新型中，采用测速传感变送器，与汽轮机相连接，用于采集汽轮机的转速；功率变送器，与发电机相连接，用于采集发电机的功率；采集机构，用于采集汽轮机的机械功率；硬件保护模块，与测速传感变送器、功率变送器和采集机构相连接，用于在汽轮机的转速、发电机的功率和汽轮机的机械功率符合预设条件时生成保护信号，并根据保护信号执行PLU保护。解决了相关技术中发电机组PLU保护的可靠性比较低的问题，进而达到提高发电机组PLU保护的可靠性的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的一种发电机组的PLU保护装置的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的另一种发电机组的PLU保护装置的示意图；以及

图3是根据本实用新型实施例的另一种发电机组的PLU保护装置的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、产品或设备固有的其它单元。

图1是根据本实用新型实施例的一种发电机组的PLU保护装置的示意图。如图1所示，该发电机组的PLU保护装置包括：测速传感变送器10、功率变送器20、采集机构30和硬件保护模块40。

测速传感变送器10，与汽轮机相连接，用于采集汽轮机的转速。

汽轮机，也即，汽轮发电机，是将蒸汽的能量转化为机械功的动力机械，具有转速、额定转速和转速定值，其中，转速定值为转速的限制值，具体由汽轮机本身的特性决定。测速传感变送器10与汽轮机相连接，可以用于采集汽轮机的转速。可选地，测速传感变送器10由探头和前置器组成，通过探头和前置器完成对发电机的转速的采集。

该测度传感变送器10采集的发电机的转速可以与转速定值进行判断，比如，转速上升趋势的判断，该转速上升趋势的判断采用转速定值小于103％额定转速，从而避免发电机功率信号或者汽轮机的功率信号故障而引起对发电机组PLU误保护的情况发生，并且实现了PLU保护的快速性。其中，PLU保护为是汽轮机功率与发电机负荷不平衡保护，也即，发电机组与电网联络的发电机并网的信号正常，但是发电机组由于外部线路故障、电网故障或者其它原因等导致发电机组实际送出的功率瞬间大幅度下降达到某一限值，汽轮机存在极大超速的风险，在这种情况下，对发电机组进行PLU保护，从而保护汽轮机和电网安全运行。

功率变送器20，与发电机相连接，用于采集发电机的功率。

发电机为将其它形式的能量转化为电能的机械设备。采集机构30与发电机相连接，用于采集发电机的功率，可以采集发电机的有功功率，该发电机为普通的发电机。可选地，发电机的功率由电气电流，或者功率的三相电流，或者有功功率来表征，输入信号可以为4～20mA。

采集机构30，用于采集汽轮机的机械功率。

采集机构30用于采集汽轮机的机械功率，该汽轮机的机械功率可以通过压力表征，比如，通过再热器中的压力来表征，或者通过中压缸的第一调节级压力来表征。可选地，该采集机构30为压力变送器，向该压力变送器输入的信号为4～20mA。

硬件保护模块40，与测速传感变送器10、功率变送器20和采集机构30相连接，用于在汽轮机的转速、发电机的功率和汽轮机的机械功率符合预设条件时生成保护信号，并根据保护信号执行PLU保护，硬件保护模块为硬件回路。

硬件保护模块40用于对发电机组执行保护，与测速传感变送器10、功率变送器20和采集机构30相连接，用于根据测速传感变送器10采集的汽轮机的转速、功率变送器20采集的发电机的功率和采集机构30采集的汽轮机的机械功率符合预设条件时，生成保护信号，并根据保护信号对发电机组执行PLU保护。其中，预设条件可以为汽轮机的转速与转速定值符合执行PLU保护的条件，也可以为汽轮机的机械功率与发电机的功率的偏差符合执行PLU保护的条件，也可以为发电机的功率减少值符合执行PLU保护的条件。

在该实施例中，发电机组可以为大型火力发电机组，该硬件保护模块采用全硬件回路，也即，全硬件电路，不经过DEH系统控制器处理，也即，不经过DEH系统控制器做逻辑判断以参与PLU保护，避免了经过DEH控制器处理的转速信号的速度缓慢的问题，从而提高了PLU保护动作的快速性，达到了提高发电机组PLU保护的可靠性的效果。

在本申请上述实施例中，通过测速传感变送器10与汽轮机相连接，用于采集汽轮机的转速，通过功率变送器20与发电机相连接，用于采集发电机的功率，通过采集机构30用于采集汽轮机的机械功率，通过硬件保护模块40与测速传感变送器10、功率变送器20和采集机构30相连接，用于在汽轮机的转速、发电机的功率和汽轮机的机械功率符合预设条件时生成保护信号，并根据保护信号执行PLU保护，达到了提高发电机组PLU保护的可靠性的效果。

可选地，硬件保护模块包括：第一判断机构，与测速传感变送器相连接，用于判断汽轮机的转速是否超过第一预设值；第一生成机构，与第一判断机构相连接，用于当汽轮机的转速超过第一预设值时生成第一保护信号，第一保护信号用于限制汽轮机的转速。

硬件保护模块包括：第一判断机构和第一生成机构。其中，该第一判断机构，与测速传感变送器相连接，用于判断汽轮机的转速是否超过第一预设值，汽轮机的转速与第一预设值相比较，该第一预设值为转速定值，可选地，该转速定值小于103％额定转速，具体的转速定值由汽轮机本身特性决定，在汽轮机的转速定值经计算之后，需要通过仿真验证该转速定值是否合适。该硬件保护模块还包括第一生成机构，与第一判断机构相连接，用于在第一判断机构判断发电机的转速是否超过第一预设值之后，当汽轮机的转速超过第一预设值时生成第一保护信号，第一保护信号用于限制汽轮机的转速，可选地，根据第一保护信号进行转速上升趋势的判断，从而避免由于PLU保护的发电机功率信号或者汽轮机功率信号故障而引起的PLU误保护。

可选地，硬件保护模块包括：第二判断机构，与功率变送器相连接，用于判断发电机的功率是否降低了第二预设值；第二生成机构，与第二判断机构相连接，用于当发电机的功率降低了第二预设值时生成第二保护信号；第一执行机构，与第二生成机构相连接，用于根据第二保护信号关闭高压调节阀和中压调节阀。

硬件保护模块包括第二判断机构，第二生成机构和第一执行机构。其中，第二判断机构，与功率变送器相连接，用于获取功率变送器采集的发电机采集的发电机的功率，将发电机的功率与第二预设值进行比较，判断发电机的功率是否降低了第二预设值，可选地，该第二预设值为超过40％额定负荷/10ms的值，该40％额定负荷/10ms为该时刻10ms前的额功率降速；第二生成机构，与第二判断机构相连接，用于在第二判断机构判断发电机的功率是否降低了第二预设值之后，当发电机的功率降低了第二预设值时生成第二保护信号；该硬件保护模块还包括第一执行机构，该第一执行机构与第二生成机构相连接，用于接收第二保护信号，根据第二保护信号触发功率-负荷不平衡PLU保护，快速关闭高压调节阀和中压调节阀，从而防止汽轮机超速的情况发生。可选地，在高压调节阀和中压调节阀关闭的期间，发电机组的系统出现瞬时故障。

可选地，第一执行机构为继电器，用于通过第二保护信号触发，控制高压调节阀和中压调节阀关闭。

第一执行机构为功率-负荷不平衡PLU保护继电器，当第二判断机构判断出发电机的功率降低了第二预设值时，由第二保护信号触发继电器动作，快速控制高压调节阀和中压调节阀关闭，避开发电机组的系统出现的瞬时故障的情况。

可选地，采集机构为压力变送器，与再热器或者中压缸相连接，用于采集再热器的压力或者采集中压缸的压力。

采集机构用于采集汽轮机的机械功率，该汽轮机的机械功率可以由压力来表征。该采集机构为压力变送器，与再热器相连接，用于采集再热器的压力，其中，再热器为将做过功的低压蒸汽进行再次加热并达到一定温度的蒸汽过热器，该再热器具有额定压力。中压缸为汽轮机的一部分，采集机构与中压缸相连接，用于采集中压缸的压力。

可选地，硬件保护模块包括：第一计算机构，与压力变送器相连接，用于根据再热器的压力和再热器的额定压力计算机械功率，或者用于根据中压缸的压力和中压缸的额定压力计算机械功率；第二计算机构，与功率变送器相连接，用于根据发电机的功率和发电机的额定功率计算发电机的有功功率；第三判断机构，与第一计算机构和第二计算机构相连接，用于判断机械功率和有功功率的偏差是否超过第三预设值；第三生成机构，与第三判断机构相连接，用于当机械功率和有功功率的偏差超过第三预设值时生成第三保护信号；第二执行机构，与第三生成机构相连接，用于根据第三保护信号关闭高压调节阀和中压调节阀。

硬件保护模块包括第一计算机构，第二计算机构、第三判断机构，第三生成机构和第二执行机构。其中，第一计算机构，与压力变送器相连接，用于获取压力变送器采集的再热器的压力，根据再热器的压力和再热器的额定压力计算机械功率，或者获取压力变送器采集的中压缸的压力，根据中压缸的压力和中压缸的额定压力计算机械功率，可选地，通过计算再热器的压力/再热器的额定压力的值来表征再热器的机械功率；第二计算机构，与功率变送器相连接，用于获取发电机的功率，根据发电机的功率和发电机的额定功率计算发电机的有功功率，可选地，通过计算发电机的功率/发电机的额定功率的值来表征发电机的有功功率；第三判断机构，与第一计算机构和第二计算机构相连接，用于获取第一计算机构计算出的汽轮机的机械功率，第二计算机构计算出的发电机的有功功率，计算汽轮机的机械功率与发电机的有功功率的偏差，判断机械功率和有功功率的偏差是否超过第三预设值，可选地，该第三预设值由发电机组的容量等级以及工艺特性确定，一般在30％～40％。

该硬件保护模块还包括第三生成机构，与第三判断机构相连接，用于在第三判断机构判断机械功率和有功功率的偏差是否超过第三预设值之后，当机械功率和有功功率的偏差超过第三预设值时生成第三保护信号；第二执行机构，与第三生成机构相连接，用于获取第三保护信号，根据第三保护信号关闭高压调节阀和中压调节阀，从而使PLU保护满足发电机组滑压运行工况，提高了发电机组PLU保护的可靠性。其中，滑压运行工况是指汽轮机在不同工况运行时，不仅主汽门是全开的，而且调速汽门也是全开的，这时机组功率的变动是靠汽轮机前主蒸汽压力和温度的改变来实现的。

可选地，硬件保护模块还包括：延时机构，与第二执行机构相连接，用于延长高压调节阀和中压调节阀的关闭时间；第三执行机构，与第三判断机构和延时机构相连接，用于当机械功率和有功功率的偏差未超过第三预设值时，停止延长高压调节阀和中压调节阀的关闭时间，并开启高压调节阀和中压调节阀。

延时机构，与第二执行机构相连接，用于延长高压调节阀和中压调节阀的关闭时间，在根据第三保护信号快速关闭高压调节阀和中压调节阀之后，释放高压调节阀和中压调节阀，避开发电机组的系统出现的瞬时故障；第三执行机构，与第三判断机构和延时机构相连接，获取汽轮机的机械功率和发电机的有用功率的偏差，判断汽轮机的机械功率和发电机的有用功率的偏差是否未超过第三预设值，当汽轮机的机械功率和发电机的有功功率的偏差未超过第三预设值时，控制延时机构停止延长高压调节阀和中压调节阀的关闭时间，可选地，高压调节阀和中压调节阀的关闭时间由汽轮机的特性和容量确定，一般在0.5s～3s之间，并及时地开启高压调节阀和中压调节阀。可选地，根据汽轮机组特性的不同，有的汽轮机只关闭中压调节阀，从而维持发电机组的系统的功率平衡，有效地避免高压调节阀和中压调节阀来回多次开、关，造成发电机组多次波动，引起发电机组振荡或者电网振荡的情况发生，以及出现发电机组的电动机运行状态不佳或者逆功率保护动作机组跳闸的情况出现。

该实施例的汽轮机的机械功率可以用汽轮机的功率来表征，发电机的有用功率可以用发电机负荷来表征，判断汽轮机的机械功率和发电机的有用功率的偏差是否未超过第三预设值，也即，判断汽轮机的功率与发电机负荷的偏差是否超过第三预设值，在判断出汽轮机的功率与发电机负荷的偏差未超过第三预设值时，及时地打开高压调节阀和中压调节阀，从而维持发电机组系统功率的平衡。

可选地，功率变送器包括：第一功率变送器、第二功率变送器和第三功率变送器，采集机构包括：第一采集机构、第二采集机构和第三采集机构，测速传感变送器包括：第一测速传感变送器、第二测速传感变送器和第三测速传感变送器，硬件保护模块包括：第一硬件保护模块，与第一功率变送器、第一采集机构和第一测速传感器相连接，用于根据第一功率变送器采集的有用功率、第一采集机构采集的机械功率和第一测速传感变送器采集的转速生成第四保护信号；第二硬件保护模块，与第二功率变送器、第二采集机构和第二测速传感器相连接，用于根据第二功率变送器采集的功率、第二采集机构采集的机械功率和第二测速传感变送器采集的转速生成第五保护信号；第三硬件保护模块，与第三功率变送器、第三采集机构和第三测速传感器相连接，用于根据第三功率变送器采集的有功功率、第三采集机构采集的机械功率和第三测速传感变送器采集的转速生成第六保护信号；第四判断机构，与第一硬件保护模块、第二硬件保护模块和第三硬件保护模块相连接，用于对第四保护信号、第五保护信号和第六保护信号执行判断；第四执行机构，与第四判断机构相连接，用于当第四保护信号、第五保护信号和第六保护信号中任意两个保护信号符合预设条件时，执行PLU保护。

该实施例的功率变送器采用三个独立的功率变送器采集发电机的功率，该三个独立的功率变送器为第一功率变送器、第二功率变送器和第三功率变送器，分别采集发电机的有用功率WT1、WT2和WT3；采集机构包括三个独立的采集机构，该三个独立的采集机构为第一采集机构，第二采集机构和第三采集机构，分别采集汽轮机的机械功率，可选地，汽轮机的机械功率可以通过再热器的压力或者中压缸第一级调节级的压力来表征，第一采集机构，第二采集机构和第三采集机构分别采集再热器的压力或者中压缸第一级的压力P1、P2和P3。测速传感变送器包括三个独立的测速传感器，该三个独立的测速传感器分别为第一测速传感变送器、第二测速传感变送器和第三测速传感变送器，分别用于采集汽轮机的转速V1、V2和V3。

该实施例的硬件保护模块包括第一硬件模块、第二硬件模块和第三硬件模块。其中，第一硬件保护模块，与第一功率变送器、第一采集机构和第一测速传感器相连接，用于根据第一功率变送器采集的有用功率、第一采集机构采集的机械功率和第一测速传感变送器采集的转速生成第四保护信号，该第四保护信号为使大型发电机组执行PLU保护的信号；第二硬件保护模块，与第二功率变送器、第二采集机构和第二测速传感器相连接，用于根据第二功率变送器采集的功率、第二采集机构采集的机械功率和第二测速传感变送器采集的转速生成第五保护信号，该第五保护信号为使大型发电机组执行PLU保护的信号；第三硬件保护模块，与第三功率变送器、第三采集机构和第三测速传感器相连接，用于根据第三功率变送器采集的有功功率、第三采集机构采集的机械功率和第三测速传感变送器采集的转速生成第六保护信号，该第六保护信号为使大型发电机组执行PLU保护的信号；第四判断机构，与第一硬件保护模块、第二硬件保护模块和第三硬件保护模块相连接，用于获取第四保护信号、第五保护信号和第六保护信号，对第四保护信号、第五保护信号和第六保护信号执行判断，判断第四保护信号、第五保护信号和第六保护信号中的任意两个保护信号是否满足预设条件，也即，三取二冗余判断的条件，该三取二冗余判断为由三个功能相同的模块组成，在三个模块的输出端上添加一个表决器，只要三个模块中的任何两个输出一致，表决器的输出就是该两个模块的输出“与”函数，即使三个模块中有一个故障，整个系统也可以正常工作。

该实施例的第四执行机构，与第四判断机构相连接，用于当第四保护信号、第五保护信号和第六保护信号中任意两个保护信号符合预设条件时，执行PLU保护，也即，对第四保护信号、第五保护信号和第六保护信号执行三取二冗余判断，从而降低对大型发电机组误保护的隐患，并且符合国家和行业相关标准规范。

可选地，硬件保护模块通过电路集成在固化电子线路模块中。

硬件保护模块可以通过电路集成到一个固化电子线路程序块中进行实现。

可选地，硬件保护模块集成在DEH控制系统中，DEH控制系统的处理速度超过预设处理速度。

如果DEH系统控制器的处理速度足够快，能够满足PLU保护动作的时间要求，该硬件保护模块可以在DEH系统控制器里，通过软件逻辑组态进行实现。

该实施例通过测速传感变送器与汽轮机相连接，用于采集汽轮机的转速；通过功率变送器与发电机相连接，用于采集发电机的功率；通过采集机构，用于采集汽轮机的机械功率；通过硬件保护模块，与测速传感变送器、功率变送器和采集机构相连接，用于在汽轮机的转速、发电机的功率和汽轮机的机械功率符合预设条件时生成保护信号，并根据保护信号执行PLU保护，硬件保护模块为硬件回路。提高了电力系统的稳定性，可以在电力系统出现故障的情况下采用，比如，在瞬间短路、并列运行线路部分故障切除时采用，从而避免汽轮机的机械功率与发电机的功率不平衡所引起的发电机功角过大而瞬间使机组甩负荷的情况发生，同时减小汽轮机机械功率的输出，达到了抑制汽轮机的转速飞升的效果，从而避免汽轮机超速的情况发生。

下面结合优选的实施例对本实用新型的技术方案进行说明。

该实施例的发电机组的PLU保护装置采用全硬件回路，不经过DEH系统控制器处理，从而保证了发电机组的PLU保护装置的保护动作的快速性。

图2是根据本实用新型实施例的另一种发电机组的PLU保护装置的示意图。如图2所示，该实施例的逻辑电路包括方框1的电路、方框2的电路、方框3的电路和方框4的电路，可以应用于大型火力发电机组的PLU保护。采用三个独立的测速传感变送器(探头+前置器)采集汽轮机的转速V1、V2和V3，三个独立的功率变送器采集发电机的有功功率WT1、WT2和WT3，其中，发电机的额定功率为WT，三个独立的压力变送器采集再热器压力或者中压缸第一级调节级压力，也即，中压缸的进气压力为P1、P2和P3，其中，中压缸的额定进气压力为Pe，分别对应输入三块保护专用模件，在每块保护专用模件内作有转速上升趋势判断的功率-负荷不平衡PLU保护，然后，进行三取二冗余判断，并且当发电机功率的减少超过40％额定负荷/10ms时，触发功率-负荷不平衡PLU保护继电器动作，快速关闭高压调节阀和中压调节阀。在快速关闭高压调节阀和中压调节阀的时间为Tx时，避开发电机组的系统出现的瞬时故障，并且当汽轮机的功率与发电机负荷偏差小于偏差限制Mx值时，及时快速地打开高压调节阀和中压调节阀，维持发电机组的系统功率的平衡，从而避免了当发电机组并网的开关未断开时，而出现发电机组的电动机运行状态不佳或者逆功率保护动作机组跳闸的情况发生，需要说明的是，图2中的“Not”、“And”、“Sub”为逻辑运算符“非”、“与”、“减”，“d/dt”为数学符号，“t”表示时间。

可选地，发电机组的PLU保护装置的汽轮机的机械功率和发电机的有功功率的偏差采用：再热器压力/再热器额定压力-发电机功率/发电机额定功率>限值Mx，该限值Mx一般在30％-40％，具体由发电机组的容量等级以及工艺特性确定，从而使发电机组的PLU保护装置满足发电机组的滑压运行工况。

该实施例的转速上升趋势判断采用的转速限制Vx值必须小于103％额定转速，具体转速限制Vx值由汽轮机的本身特性决定，在经计算后进行确定，并需要对该转速限制Vx值进行仿真以验证转速限制Vx值是否合适。

该实施例的高压调节阀和中压调节阀的关闭时间Tx由发电机组的容量等级和工艺特性进行确定。

该实施例中增加方框4的电路是因为：发电机功率是通过三相电流信号来表述，三相电流信号是经全波整流后叠加而来，因此叠加后的电流值不仅与各相电流的原始幅值有关，同时，也与三相电流的相位差有着密切关系。当外部回路故障或者电网系统故障发生时，三相电流的叠加值瞬时下降速率大于40％/10ms设定值时，引起PLU保护动作。最极端情况就是两相电流相位相同，与第三相有180°的相位差，此时三相电流整流后的叠加值将发生最大幅值变化，考虑到三相电流叠加值的突降过程均小于10ms信号，故方框4的电路可以很好地避开小于10ms的外部线路故障，使PLU保护能安全、可靠地投入运行。其中40％/10ms是该时刻10ms前的功率降速。

该实施例中的方框1的电路、方框2的电路、方框3的电路分别代表三块PLU保护专用模件，通过在PLU保护专用模件中增加转速判据，从而可以实现了PLU保护的快速性，一般在50ms之内；也可以避免由于功率信号故障失真，触发PLU保护误动，从而提高了发电机组的PLU保护装置的可靠性。

图3是根据本实用新型实施例的另一种发电机组的PLU保护装置的示意图。如图3所示，PLU保护动作关闭高压调节阀和中压调节阀一段时间Tx后，高压调节阀和中压调节阀释放，有DEH伺服阀控制开启，再开启条件逻辑回路中增加“汽轮机功率与发电机的负荷偏差＜限值Mx”的转速判据，从而有效地避免高压调节阀、中压调节阀来回多次开关，造成发电机组的多次波动，引起发电机组或者电网振荡的情况发生，可以应用于大型火力发电机组的PLU保护。需要说明的是，图3中的“Not”、“And”、“Sub”为逻辑运算符“非”、“与”、“减”。

本实用新型实施例的发电机组的PLU保护装置可以为大型火力发电机组的PLU保护装置，全部采用硬件设置保护回路，可以更好地满足保护的快速性，增加转速限制，能避免由于PLU保护的发电机功率信号或者汽轮机功率信号故障引起PLU保护误动，所有保护信号采取“三取二”逻辑判断，降低保护误动隐患，也符合国家和行业相关标准规范，PLU保护动作，高、中压调节阀关闭一段时间后打开回路，增加“汽轮机功率与发电机负荷偏差＜限值Mx”的转速判据，可以有效避免高、中压调节阀来回多次开关，造成机组多次波动，引起机组或者电网振荡，减少PLU保护误动次数和避免PLU保护拒动，从而提高了发电机组的PLU保护装置的可靠性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种发电机组的PLU保护装置，其特征在于，包括：

测速传感变送器，与汽轮机相连接，用于采集所述汽轮机的转速；

功率变送器，与发电机相连接，用于采集所述发电机的功率；

采集机构，用于采集所述汽轮机的机械功率；以及

硬件保护模块，与所述测速传感变送器、所述功率变送器和所述采集机构相连接，用于在所述汽轮机的转速、所述发电机的功率和所述汽轮机的机械功率符合预设条件时生成保护信号，并根据所述保护信号执行PLU保护，所述硬件保护模块为硬件回路，

其中，所述硬件保护模块通过电路集成在固化电子线路模块中。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述硬件保护模块包括：

第一判断机构，与所述测速传感变送器相连接，用于判断所述汽轮机的转速是否超过第一预设值；以及

第一生成机构，与所述第一判断机构相连接，用于当所述汽轮机的转速超过所述第一预设值时生成第一保护信号，所述第一保护信号用于限制所述汽轮机的转速。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述硬件保护模块包括：

第二判断机构，与所述功率变送器相连接，用于判断所述发电机的功率是否降低了第二预设值；

第二生成机构，与所述第二判断机构相连接，用于当所述发电机的功率降低了所述第二预设值时生成第二保护信号；以及

第一执行机构，与所述第二生成机构相连接，用于根据所述第二保护信号关闭高压调节阀和中压调节阀。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一执行机构为继电器，用于通过所述第二保护信号触发，控制所述高压调节阀和所述中压调节阀关闭。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采集机构为压力变送器，与再热器或者中压缸相连接，用于采集所述再热器的压力或者采集所述中压缸的压力。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述硬件保护模块包括：

第一计算机构，与所述压力变送器相连接，用于根据所述再热器的压力和所述再热器的额定压力计算所述机械功率，或者用于根据所述中压缸的压力和所述中压缸的额定压力计算所述机械功率；

第二计算机构，与所述功率变送器相连接，用于根据所述发电机的功率和所述发电机的额定功率计算所述发电机的有功功率；

第三判断机构，与所述第一计算机构和所述第二计算机构相连接，用于判断所述机械功率和所述有功功率的偏差是否超过第三预设值；

第三生成机构，与所述第三判断机构相连接，用于当所述机械功率和所述有功功率的偏差超过所述第三预设值时生成第三保护信号；以及

第二执行机构，与所述第三生成机构相连接，用于根据所述第三保护信号关闭高压调节阀和中压调节阀。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述硬件保护模块还包括：

延时机构，与所述第二执行机构相连接，用于延长所述高压调节阀和中压调节阀的关闭时间；

第三执行机构，与所述第三判断机构和所述延时机构相连接，用于当所述机械功率和所述有功功率的偏差未超过所述第三预设值时，停止延长所述高压调节阀和中压调节阀的关闭时间，并开启所述高压调节阀和所述中压调节阀。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述功率变送器包括：第一功率变送器、第二功率变送器和第三功率变送器，

所述采集机构包括：第一采集机构、第二采集机构和第三采集机构，

所述测速传感变送器包括：第一测速传感变送器、第二测速传感变送器和第三测速传感变送器，

所述硬件保护模块包括：

第一硬件保护模块，与所述第一功率变送器、所述第一采集机构和所述第一测速传感器相连接，用于根据所述第一功率变送器采集的有用功率、所述第一采集机构采集的机械功率和所述第一测速传感变送器采集的转速生成第四保护信号；

第二硬件保护模块，与所述第二功率变送器、所述第二采集机构和所述第二测速传感器相连接，用于根据所述第二功率变送器采集的功率、所述第二采集机构采集的机械功率和所述第二测速传感变送器采集的转速生成第四保护信号；

第三硬件保护模块，与所述第三功率变送器、所述第三采集机构和所述第三测速传感器相连接，用于根据所述第三功率变送器采集的有功功率、所述第三采集机构采集的机械功率和所述第三测速传感变送器采集的转速生成第五保护信号；

第四判断机构，与所述第一硬件保护模块、所述第二硬件保护模块和所述第三硬件保护模块相连接，用于对所述四保护信号、所述第四保护信号和所述第五保护信号执行判断；以及

第四执行机构，与所述第四判断机构相连接，用于当所述第四保护信号、所述第四保护信号和所述第五保护信号中任意两个保护信号符合所述预设条件时，执行PLU保护。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述硬件保护模块集成在DEH控制系统中，所述DEH控制系统的处理速度超过预设处理速度。