CN212569095U - 一种励磁系统pt慢熔判别性能评估装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置，所述装置包括慢熔模拟器，慢熔模拟器包括隔离变PT3，励磁系统包括发电机G、电压互感器PT1、电压互感器PT2以及励磁调节器AVR，电压互感器PT1的三相输入端与发电机G的三相分别连接，电压互感器PT1的三相输出端与隔离变PT3的三相输入端分别连接，隔离变PT3的三相输出端分别与励磁调节器AVR的第一通道的三相输入端连接，励磁调节器AVR的第二通道与发电机G之间接有电压互感器PT2；本实用新型的优点在于：对励磁调节器AVR的PT慢熔判别性能进行评估，对励磁调节器及时整改，避免机组非计划停运。

Description

一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置

技术领域

本实用新型涉及电气设备试验检测领域，更具体涉及一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置。

背景技术

发电机出口励磁用电压互感器(简称“PT”)一次侧熔丝缓慢熔断(简称“PT慢熔”)时，PT一次侧熔丝阻值缓慢而持续的增大，最终完全断开。在PT二次侧电压采样端观察，表现为励磁调节器采样电压缓慢而持续地降低。

PT慢熔时，若励磁调节器不能及时有效地判别“PT慢熔”现象、不能进行“PT断线”报警并实现通道切换或控制环切换，那么可能会产生以下后果：

a)励磁调节器将误判断发电机出口电压Ug降低，但此时励磁调节器的电压给定值Uref没有发生变化(因为DCS和AVC装置无增减磁指令输出)，将导致采样电压值和电压给定值的差值(Uref-Ug)持续增大，由于PID闭环控制作用，导致励磁系统不断增加励磁，励磁电流不断增大，最终导致发电机实际机端一次电压一直升高直至触发发变组“过激磁”保护动作。

b)如果在“PT慢熔”过程中，机组运行人员能够及时干预进行减磁(即降低励磁调节器的电压给定值Uref)，有一定机率避免发变组“过激磁”保护装置动作导致的机组跳机。然而，“PT慢熔”过程具有很大的随机性。在减磁过程中，如果当前通道采样用PT一次熔丝的慢熔过程短时恢复(即熔丝阻值又降低下来)，励磁调节器当前通道的采样电压必然大幅上升，励磁系统减磁，造成发电机无功功率大幅下降，发电机有可能进入进相运行区间，甚至造成发变组失磁保护动作引起发电机跳机。

c)在励磁调节器当前运行通道的PT一次熔丝慢熔过程中，由于当前通道采样电压偏低，而备用通道PT一次熔丝完好，采样电压正常，当前通道和备用通道的采样电压会有较大的偏差。如果在当前通道PT慢熔过程中，运行人员手动切换调节器通道(从当前通道切换到备用通道)，势必会快速拉低发电机机端电压，相当于在发电机负载工况下做机端电压下阶跃。阶跃量小时，发电机电压会经几个周波稳定下来，但当阶跃量超过3％以上时，由于发电机自身运行点不同(即阶跃时发电机发出的有功功率和无功功率不同)、电压调节超调量等诸多因素引起发电机进相运行，造成发电机失稳；当发电机处在电网末端或其他原因造成发电机失磁保护判据采用静稳圆(非异步圆)时，极易造成发电机失磁保护动作。

励磁调节器的“PT断线”逻辑是否可靠合理，主要是考察励磁调节器当前通道采样用PT一次熔丝慢熔时，励磁调节器能否在继电保护装置动作前，及时识别出“PT慢熔”现象，并切换至备用调节通道或切换至恒励磁电流控制方式，且在此过程中不会引起机组无功功率、励磁电流、机端电压的大幅度波动。

目前国内励磁调节器关于PT断线的检测方法都是基于电压回路完全断线后的二次侧电压矢量状态变化，PT高压侧熔断器未完全断开的慢熔状态未纳入PT断线的检测范围。2017年以来，行业内发生多起“PT慢熔”导致的机组非计划停运，记录此类事故的案例屡见不鲜。其中，部分厂家的励磁调节器(如ABB Unitrol系列)，从原理上已明确证实，无法有效监测“PT慢熔”现象。还有部分励磁调节器(如南瑞电控厂家的和南瑞继保厂家的)，采用“有负序电流闭锁的负序电压判据”来判别PT慢熔现象，此时负序电压定值怎样合理的计算整定也成为业界难题。

综合以上背景，对各厂家励磁调节器在熔丝慢熔情况下的“PT断线”判别逻辑是否可靠，开展有效评估显得尤为重要。

中国专利公告号CN209311643U，公开了一种励磁系统综合检测仪，包括互相连接的DSP核心控制器和ARM芯片，DI输入模块、DO输出模块均连接DSP核心控制器，滤波模块通过第一数模转换模块连接DSP核心控制器，DSP核心控制器通过第二数模转换模块连接匹配电路模块，ARM芯片连接用于与励磁系统主控制器连接的MODBUS通信接口，ARM芯片还连接用于与上位机连接的通讯接口。该装置完成数据的采样以及传送，同时还可准确判别出励磁系统的PT慢熔故障。但是，其不能对现役励磁系统的PT慢熔判别性能进行评估，也无法对现役励磁调节器是否需要针对“PT慢熔”问题进行整改给出指导性意见。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术无法对现役励磁系统的“PT慢熔”判别性能评估，从而无法对现役励磁调节器是否需要针对“PT慢熔”问题进行整改给出指导性意见，导致机组存在非计划停运的风险的问题。

本实用新型通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置，包括慢熔模拟器，所述慢熔模拟器包括隔离变PT3，所述励磁系统包括发电机G、电压互感器PT1、电压互感器PT2以及励磁调节器AVR，所述发电机G的三相与三相电网连接，三相电网中还接有继电保护装置，所述电压互感器PT1的三相输入端与发电机G的三相分别连接，电压互感器PT1的三相输出端与隔离变PT3的三相输入端分别连接，隔离变PT3的三相输出端分别与励磁调节器AVR的第一通道的三相输入端连接，励磁调节器AVR的第二通道与发电机G之间接有电压互感器PT2。

本实用新型设计慢熔模拟器用于模拟PT慢熔，慢熔模拟器模拟PT慢熔过程中，若继电保护装置先动作，说明该励磁调节器AVR对PT慢熔现象无法有效判别，如果励磁调节器AVR先切换通道，说明该励磁调节器AVR对PT慢熔现象能够有效判别，评估结果为励磁调节器AVR对PT慢熔现象能够有效判别的情况下，说明现役励磁调节器不需要针对“PT慢熔”问题进行整改，评估结果为励磁调节器AVR对PT慢熔现象无法有效判别的情况下，说明现役励磁调节器需要针对“PT慢熔”问题进行整改，及时采取整改措施，避免机组非计划停运。

进一步地，所述慢熔模拟器还包括双绕组电位器、控制电路、电机、减速机以及联轴器，所述隔离变PT3的三相输入端中任一相与双绕组电位器的第一绕组连接，双绕组电位器的第二绕组与控制电路连接，控制电路与电机连接，电机通过减速机以及联轴器与双绕组电位器的第一绕组连接，控制电路采集双绕组电位器反馈的电阻值以及电机的转速并与预先设置的电阻变化速率、电阻目标值进行比对，产生控制脉冲驱动电机旋转从而调节双绕组电位器电阻值，模拟隔离变PT3的三相输入端中任一相熔丝慢熔。

更进一步地，所述控制电路包括主控模块、稳压模块、滤波模块、采样模块、通信模块、存储模块、光耦隔离模块、电机驱动模块以及上位机，主控模块分别与稳压模块、采样模块、光耦隔离模块、存储模块以及通信模块连接，所述通信模块与上位机连接，所述滤波模块与采样模块连接，所述光耦隔离模块通过电机驱动模块与电机连接，所述电位器与采样模块连接。

再进一步地，所述主控模块的型号为STM32F103VET6。

再进一步地，所述稳压模块包括芯片U1、电容C29、极性电容C5、极性电容C6以及电容C7，所述芯片U1的型号为AMS1117-3.3，所述电容C29的一端以及极性电容C5的正极接芯片U1的第三引脚并接电源VCC，所述芯片U1的第二引脚以及第四引脚连接并接电源VCC33，所述极性电容C6的正极以及电容C7的一端均与电源VCC33连接，所述电容C29的另一端、极性电容C5的负极、芯片U1的第一引脚、极性电容C6的负极以及电容C7的另一端均接地。

再进一步地，所述滤波模块包括发光二极管DS1、电阻R1、顺序编号的电容C1至电容C4以及电感L1，所述发光二极管DS1的阳极、电容C2的一端、电容C1的一端以及电感L1的一端均与电源VCC连接，所述电感L1的另一端、电容C3的一端以及电容C4的一端均接电源VCC5A，所述发光二极管DS1的阴极、电容C2的另一端以及电容C1的另一端均接地GND，所述电容C3的另一端以及电容C4的另一端均接地CNDA。

更进一步地，所述采样模块包括两路相同的采样电路，其中一路采样电路的输入与滤波模块中电容C4的一端连接，其输出与主控模块的一个AD采样端口连接；另一路采样电路的输入与双绕组电位器的第二绕组连接，另一路采样电路的输出与主控模块的另一个AD采样端口连接；所述另一路采样电路包括电阻R6、电阻R8、电阻R10、放大器U2B、电容C16以及电阻R4，所述电阻R6的一端接地GNDA，电阻R6的另一端分别接电阻R4的一端、电容C16的一端以及放大器U2B的反相端，电阻R8的一端与双绕组电位器的第二绕组连接，电阻R8的另一端分别与电阻R10的一端以及放大器U2B的同相端连接，电阻R10的另一端接地GNDA，电容C16的另一端以及电阻R4的另一端均与放大器U2B的输出端连接。

更进一步地，所述光耦隔离模块包括两路结构相同的用于驱动电机驱动模块启停的第一隔离单元、用于发送驱动脉冲的第二隔离单元以及用于速度反馈的第三隔离单元，所述第一隔离单元包括电阻R23、芯片U6以及电阻R25，芯片U6的型号为TLP291-1，所述电阻R23的一端接主控模块的第八十一引脚，电阻R23的另一端与芯片U6的第一引脚连接，芯片U6的第二引脚接地，芯片U6的第四引脚接电源VCC，芯片U6的第三引脚分别接电机驱动模块的一个门管脚以及电阻R25的一端，电阻R25的另一端接地GND；

所述第二隔离单元包括电阻R33、电阻R34、电阻R32以及芯片U10，所述芯片U10的型号为HCPL0631，所述电阻R33的一端接主控模块的第九十一引脚，电阻R33的另一端接电阻R34的一端以及电源VCC33，电阻R34的另一端接芯片U10的第一引脚，芯片U10的第二引脚接电阻R33的一端，芯片U10的第五引脚接地GND，芯片U10的第八引脚接电源VCC，电阻R32的一端接电源VCC，电阻R32的另一端分别接芯片U10的第七引脚以及电机驱动模块的功率驱动端；

所述第三隔离单元包括电阻R36、电阻R35以及三极管Q1，所述电阻R35的一端接电机上安装的霍尔传感器，电阻R35的另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接电阻R36的一端以及主控模块的第八十六引脚，电阻R36的另一端接电源VCC33，三极管Q1的发射极接地GND。

再进一步地，所述电机驱动模块的型号为IR2136，电机驱动模块通过MOS管与电机的绕组连接。

更进一步地，所述存储模块包括芯片U5和电阻R20，所述芯片U5的型号为AT25256BSSHL，电阻R20的一端与电源VCC33连接，电阻R20的另一端与芯片U5的第三引脚连接，芯片U3的第四引脚接地，芯片U5的第七引脚和第八引脚均接电源VCC33，芯片U5的第五引脚接主控模块的第五十三引脚，芯片U5的第六引脚接主控模块的第五十二引脚。

更进一步地，所述通信模块包括芯片U4以及顺序编号的电容C17至电容C21，所述芯片U4的型号为MAX3232IDR，所述芯片U4的第一引脚接电容C17的一端，电容C17的另一端接芯片U4的第三引脚，芯片U4的第四引脚接电容C19的一端，电容C19的另一端接芯片U4的第五引脚，芯片U4的第十引脚接主控模块的第六十八引脚，芯片U4的第九引脚接主控模块的第六十九引脚，芯片U4的第十五引脚接地GND，芯片U4的第六引脚通过电容C21接地GND，芯片U4的第八引脚以及第七引脚分别接上位机的数据通信接口，芯片U4的第二引脚接电容C18的一端，电容C18的另一端接芯片U4的第十六引脚，电容C18的另一端接电源VCC33，电容C20的一端接电源VCC33，电容C20的另一端接地GND。

本实用新型的优点在于：本实用新型设计慢熔模拟器用于模拟PT慢熔，慢熔模拟器模拟PT慢熔过程中，若继电保护装置先动作，说明该励磁调节器AVR对PT慢熔现象无法有效判别，如果励磁调节器AVR先切换通道，说明该励磁调节器AVR对PT慢熔现象能够有效判别，评估结果为励磁调节器AVR对PT慢熔现象能够有效判别的情况下，说明现役励磁调节器不需要针对“PT慢熔”问题进行整改，评估结果为励磁调节器AVR对PT慢熔现象无法有效判别的情况下，说明现役励磁调节器需要针对“PT慢熔”问题进行整改，及时采取整改措施，避免机组非计划停运。

附图说明

图1为本实用新型实施例所提供的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置的实际应用布置图；

图2为本实用新型实施例所提供的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置的原理框图；

图3为本实用新型实施例所提供的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置中控制电路的原理框图；

图4为本实用新型实施例所提供的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置的控制电路的稳压模块原理图；

图5为本实用新型实施例所提供的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置的控制电路的滤波模块原理图；

图6为本实用新型实施例所提供的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置的控制电路的采样模块原理图；

图7为本实用新型实施例所提供的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置的控制电路的第一隔离单元原理图；

图8为本实用新型实施例所提供的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置的控制电路的第二隔离单元原理图；

图9为本实用新型实施例所提供的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置的控制电路的第三隔离单元原理图；

图10为本实用新型实施例所提供的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置的控制电路的存储模块原理图；

图11为本实用新型实施例所提供的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置的控制电路的通信模块原理图；

图12为本实用新型实施例所提供的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置中发变组的原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置，包括慢熔模拟器1，所述慢熔模拟器1包括隔离变PT3，所述励磁系统包括发电机G、电压互感器PT1、电压互感器PT2以及励磁调节器AVR，所述发电机G的三相与三相电网连接，三相电网中还接有继电保护装置，所述电压互感器PT1的三相输入端与发电机G的三相分别连接，电压互感器PT1的三相输出端与隔离变PT3的三相输入端分别连接，隔离变PT3的三相输出端分别与励磁调节器AVR的第一通道的三相输入端连接，励磁调节器AVR的第二通道与发电机G之间接有电压互感器PT2；慢熔模拟器1模拟PT慢熔过程中，若继电保护装置先动作，说明该励磁调节器AVR对PT慢熔现象无法有效判别，如果励磁调节器AVR先切换通道，说明该励磁调节器AVR对PT慢熔现象能够有效判别。

继续参阅图2，所述慢熔模拟器1还包括双绕组电位器2、控制电路3、电机M、减速机4以及联轴器5，所述隔离变PT3的三相输入端中任一相与双绕组电位器2的第一绕组连接，双绕组电位器2的第二绕组与控制电路3连接，控制电路3与电机M连接，电机M通过减速机4以及联轴器5与双绕组电位器2的第一绕组连接，控制电路3采集双绕组电位器2反馈的电阻值以及电机M的转速并与预先设置的电阻变化速率、电阻目标值进行比对，产生控制脉冲驱动电机M旋转从而调节双绕组电位器2电阻值，模拟隔离变PT3的三相输入端中任一相熔丝慢熔。其中，电机M采用占空比控制的直角蜗轮蜗杆无刷直流减速电机M，其额定转速为30r/min，支持正反向旋转，该电机M的额定电压为24VDC。电机M和双绕组电位器2之间加入由齿轮组传动的减速机4，是为了进一步提高双绕组电位器2电阻控制精度，减速机4的速度变比为30/1，由此实现对电位器1r/min(即6°/s)的调节速度。电位器采用双绕组结构，两个绕组的电阻值一致，并且两个绕组的滑动触头是联动的。一个绕组串入隔离变PT3一次侧，用于调节二次侧电压。另一个绕组用于给控制电路3产生位置反馈，便于控制电路3采集当前的阻值和阻值变化速率。综合考虑隔离变PT3的短路阻抗以及励磁调节器AVR电压采样回路的输入阻抗，选择双绕组电位器2的最大阻值为到10kΩ。为了精确调压，双绕组电位器2的有效旋转角度为3600°(即10圈)，电阻调节精度达到0.02％，以保障双绕组电位器2阻值的精确控制。由上述可知双绕组电位器2的转速能调节到6°/s，所以双绕组电位器2电阻的调节速度约为16.7Ω/s。隔离变PT3采用定制的采样变压器，YY型连结方式，电压变比为380V/380V，最大容量为50VA。一般电压互感器二次额定输出容量均在300VA以上，因此完全能够满足隔离变压器正常工作要求。为了尽可能准确地模拟电压互感器的特性，将隔离变PT3的励磁回路阻抗控制在较高水平，从而将隔离变PT3的激磁电流控制在微安级，以保证一次、二次侧的电压特性接近理想变压器。

如图3所示，所述控制电路3包括主控模块301、稳压模块302、滤波模块303、采样模块304、通信模块305、存储模块306、光耦隔离模块307、电机驱动模块308以及上位机309，主控模块301分别与稳压模块302、采样模块304、光耦隔离模块307、存储模块306以及通信模块305连接，所述通信模块305与上位机309连接，所述滤波模块303与采样模块304连接，所述光耦隔离模块307通过电机驱动模块308与电机M连接，所述电位器与采样模块304连接。所述主控模块301的型号为STM32F103VET6。

如图4所示，所述稳压模块302包括芯片U1、电容C29、极性电容C5、极性电容C6以及电容C7，所述芯片U1的型号为AMS1117-3.3，所述电容C29的一端以及极性电容C5的正极接芯片U1的第三引脚并接电源VCC，所述芯片U1的第二引脚以及第四引脚连接并接电源VCC33，所述极性电容C6的正极以及电容C7的一端均与电源VCC33连接，所述电容C29的另一端、极性电容C5的负极、芯片U1的第一引脚、极性电容C6的负极以及电容C7的另一端均接地。

如图5所示，所述滤波模块303包括发光二极管DS1、电阻R1、顺序编号的电容C1至电容C4以及电感L1，所述发光二极管DS1的阳极、电容C2的一端、电容C1的一端以及电感L1的一端均与电源VCC连接，所述电感L1的另一端、电容C3的一端以及电容C4的一端均接电源VCC5A，所述发光二极管DS1的阴极、电容C2的另一端以及电容C1的另一端均接地GND，所述电容C3的另一端以及电容C4的另一端均接地CNDA。

如图6所示，所述采样模块304包括两路相同的采样电路，其中一路采样电路的输入与滤波模块303中电容C4的一端连接，其输出与主控模块301的一个AD采样端口连接；另一路采样电路的输入与双绕组电位器2的第二绕组连接，另一路采样电路的输出与主控模块301的另一个AD采样端口连接，主控模块301采集当前的阻值和阻值变化率；所述另一路采样电路包括电阻R6、电阻R8、电阻R10、放大器U2B、电容C16以及电阻R4，所述电阻R6的一端接地GNDA，电阻R6的另一端分别接电阻R4的一端、电容C16的一端以及放大器U2B的反相端，电阻R8的一端与双绕组电位器2的第二绕组连接，电阻R8的另一端分别与电阻R10的一端以及放大器U2B的同相端连接，电阻R10的另一端接地GNDA，电容C16的另一端以及电阻R4的另一端均与放大器U2B的输出端连接。

所述光耦隔离模块307包括两路结构相同的用于驱动电机驱动模块308启停的第一隔离单元、用于发送驱动脉冲的第二隔离单元以及用于速度反馈的第三隔离单元，如图7所示，所述第一隔离单元包括电阻R23、芯片U6以及电阻R25，芯片U6的型号为TLP291-1，所述电阻R23的一端接主控模块301的第八十一引脚，电阻R23的另一端与芯片U6的第一引脚连接，芯片U6的第二引脚接地，芯片U6的第四引脚接电源VCC，芯片U6的第三引脚分别接电机驱动模块308的一个门管脚以及电阻R25的一端，电阻R25的另一端接地GND；第一隔离单元中芯片U6的第三引脚接电机驱动模块308的一个门管脚，用于驱动电机驱动模块308的启停。

如图8所示，所述第二隔离单元包括电阻R33、电阻R34、电阻R32以及芯片U10，所述芯片U10的型号为HCPL0631，所述电阻R33的一端接主控模块301的第九十一引脚，电阻R33的另一端接电阻R34的一端以及电源VCC33，电阻R34的另一端接芯片U10的第一引脚，芯片U10的第二引脚接电阻R33的一端，芯片U10的第五引脚接地GND，芯片U10的第八引脚接电源VCC，电阻R32的一端接电源VCC，电阻R32的另一端分别接芯片U10的第七引脚以及电机驱动模块308的功率驱动端，用于输出脉冲控制信号控制电机驱动模块308；

如图9所示，所述第三隔离单元包括电阻R36、电阻R35以及三极管Q1，所述电阻R35的一端接电机M上安装的霍尔传感器，电阻R35的另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接电阻R36的一端以及主控模块301的第八十六引脚，电阻R36的另一端接电源VCC33，三极管Q1的发射极接地GND，霍尔传感器的数据为电机M的速度数据，所以通过第三隔离单元向主控模块301反馈电机M的速度。

所述电机驱动模块308的型号为IR2136，电机驱动模块308通过MOS管与电机M的绕组连接。

如图10所示，所述存储模块306包括芯片U5和电阻R20，所述芯片U5的型号为AT25256BSSHL，电阻R20的一端与电源VCC33连接，电阻R20的另一端与芯片U5的第三引脚连接，芯片U3的第四引脚接地，芯片U5的第七引脚和第八引脚均接电源VCC33，芯片U5的第五引脚接主控模块301的第五十三引脚，芯片U5的第六引脚接主控模块301的第五十二引脚，存储模块306用于存储数据。

如图11所示，所述通信模块305包括芯片U4以及顺序编号的电容C17至电容C21，所述芯片U4的型号为MAX3232IDR，所述芯片U4的第一引脚接电容C17的一端，电容C17的另一端接芯片U4的第三引脚，芯片U4的第四引脚接电容C19的一端，电容C19的另一端接芯片U4的第五引脚，芯片U4的第十引脚接主控模块301的第六十八引脚，芯片U4的第九引脚接主控模块301的第六十九引脚，芯片U4的第十五引脚接地GND，芯片U4的第六引脚通过电容C21接地GND，芯片U4的第八引脚以及第七引脚分别接上位机309的数据通信接口，芯片U4的第二引脚接电容C18的一端，电容C18的另一端接芯片U4的第十六引脚，电容C18的另一端接电源VCC33，电容C20的一端接电源VCC33，电容C20的另一端接地GND，通信模块305用于将数据传输到上位机309进行显示，同时上位机309还能设置一些参数值或者命令通过通信模块305传输给主控模块301。

本实用新型还提供一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置的方法，所述方法包括：将慢熔模拟器1接入励磁系统，对慢熔模拟器1进行调零初始化，投入继电保护装置，机组冲转，直至发电机G到达额定转速，励磁调节器AVR投入恒压控制模式，调节慢熔模拟器1缓慢降低电压互感器PT1的三相输出端任一相的电压，模拟PT慢熔，若继电保护装置先动作，说明该励磁调节器AVR对PT慢熔现象无法有效判别，如果励磁调节器AVR先切换通道，说明该励磁调节器AVR对PT慢熔现象能够有效判别。

如图12所示，所述励磁系统PT慢熔判别性能评估装置还包括发变组，所述发变组包括发电机G、发电机励磁绕组ROTOR、电压互感器组PT4、电流互感器组CT、励磁变压器ET、发电机出口断路器GCB、主变压器及励磁系统，励磁系统包括励磁调节器AVR、整流桥RB和磁场断路器FMK，励磁变压器ET的高压侧连接至发电机G的机端，低压侧连接至整流桥RB的交流侧，为整流桥RB提供交流电源；励磁调节器AVR通过电压互感器组PT4以及电流互感器组CT分别采集发电机G的机端电压和机端电流，并通过给整流桥RB的可控硅门极发送触发脉冲至来控制整流桥RB整流，从而控制整流桥RB输出直流电压的幅值；所述整流桥RB的输出正极通过串联磁场断路器FMK连接至发电机励磁绕组ROTOR的正极，整流桥RB的输出负极连接至发电机励磁绕组ROTOR的负极，为发电机励磁绕组ROTOR提供励磁；发电机G出口通过断路器GCB与主变压器低压侧连接，主变压器高压侧连接至电网。

励磁变压器ET用于给整流桥RB提供励磁电源。整流桥RB将励磁变压器ET提供的三相交流电通过整流变换成直流电。励磁调节器AVR连接到整流桥RB的线，表示励磁调节器AVR给整流桥RB发触发脉冲，控制整流桥RB输出直流电压。发电机G输出的交流电应为三相电，图中只画出一根线示意。励磁调节器AVR从电压互感器组PT4采集发电机G的机端电压、从电流互感器组CT采集发电机G电流，并通过PID控制方式给整流桥RB发触发脉冲，控制整流桥RB输出直流电压大小，以此来控制发电机励磁绕组ROTOR上的电流大小，从而控制发电机G的机端电压，形成发电机G空载工况下的闭环控制。由于机组并网后再开展本实用新型提供的此项评估试验存在跳机风险，发电企业需提前向调度部门申请试验许可，所以发电机出口断路器GCB在本实用新型的评估装置工作过程中断开，避免直接与三相电网连接，当然，如果需要并网进行试验则可以提前向调度部门申请试验许可进行并网后的试验。

上述只是简单概括本实用新型的励磁系统PT慢熔判别性能评估装置的方法，以下详细介绍该方法，所述方法还包括：

步骤一：用继保仪加三相平衡的电压量于隔离变PT3的三相输入端Xa、Xb、Xc，观察隔离变PT3的三相输入端的三组线电压与隔离变PT3的三相输出端的三组线电压显示值一致即可，完成对慢熔模拟器1调零初始化；

步骤二：在励磁系统的机组开机前，将继电保护装置投入，断开一组励磁用电压互感器PT1的二次侧与励磁调节器AVR的接线，将电压互感器PT1的二次侧接入隔离变PT3的三相输入端Xa、Xb、Xc，将隔离变PT3的三相输出端X’a、X’b、X’c接入励磁调节器AVR的第一通道；

步骤三：机组冲转，直至发电机G到达额定转速，励磁调节器AVR投入恒电压控制模式，设置起励时发电机G的机端电压目标值为30％额定机端电压，闭合磁场断路器，励磁调节器AVR起励升压；

步骤四：起励后，励磁电流和机端电压开始上升，直至励磁调节器AVR上显示的发电机G的机端电压二次值达到30V，观察到慢熔模拟器1上的输入端三组电压及输出端三组电压的显示值均为30V；

步骤五：确认无误后手动增加励磁，直至发电机G的机端电压达到额定，观察励磁调节器AVR的显示值、慢熔模拟器1上的输入端三组电压及输出端三组电压的显示值均为100V，发电机出口断路器GCB不闭合，保持发电机G空载状态，退出发变组保护“跳主汽门”压板；

步骤六：进入调压环节，设置一定的调压速度(如0.1V/s)，调节慢熔模拟器1缓慢降低电压互感器PT1的三相输出端任一相(如A相)的电压，模拟电压互感器PT1的一次侧A相熔丝慢熔，调压过程中观察以下模拟量的变化情况：评估装置的输入输出端电压Uab、Ubc、Uca、U’ab、U’bc、U’ca；励磁调节器AVR两个通道采集的机端电压；励磁电压、励磁电流，同时观察以下开关量：继电保护装置的“发电机G过励磁保护”、“主变过励磁保护”的动作情况；励磁调节器“PT断线”报警信号、通道切换动作情况及控制方式切换动作情况。其中，在调压过程中随时可以暂停调压，用于确认模拟量变化趋势和开关量动作情况是否与预想一致；

步骤七：持续调压，直至继电保护装置动作或励磁调节器AVR切换通道，如果继电保护装置先动作，说明该励磁调节器AVR对PT慢熔现象无法有效判别，如果励磁调节器AVR先切换通道，说明该励磁调节器AVR对PT慢熔现象能够有效判别。

通过以上技术方案，本实用新型设计慢熔模拟器1用于模拟PT慢熔，并且将慢熔模拟器1接入励磁系统中，在模拟PT慢熔的过程中，判断励磁调节器AVR是否能对PT慢熔现象进行有效判别，对励磁调节器AVR的PT慢熔判别性能进行评估，评估结果为励磁调节器AVR对PT慢熔现象能够有效判别的情况下，说明现役励磁调节器不需要针对“PT慢熔”问题进行整改，评估结果为励磁调节器AVR对PT慢熔现象无法有效判别的情况下，说明现役励磁调节器需要针对“PT慢熔”问题进行整改，及时采取整改措施，避免机组非计划停运，对励磁调节器进行整改的方式可采用背景技术记载的专利文献技术也可采用现有其他技术，具体整改内容不在本实用新型保护范围之内，在此不做赘述。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置，其特征在于，包括慢熔模拟器，所述慢熔模拟器包括隔离变PT3，所述励磁系统包括发电机G、电压互感器PT1、电压互感器PT2以及励磁调节器AVR，所述发电机G的三相与三相电网连接，三相电网中还接有继电保护装置，所述电压互感器PT1的三相输入端与发电机G的三相分别连接，电压互感器PT1的三相输出端与隔离变PT3的三相输入端分别连接，隔离变PT3的三相输出端分别与励磁调节器AVR的第一通道的三相输入端连接，励磁调节器AVR的第二通道与发电机G之间接有电压互感器PT2。

2.根据权利要求1所述的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置，其特征在于，所述慢熔模拟器还包括双绕组电位器、控制电路、电机、减速机以及联轴器，所述隔离变PT3的三相输入端中任一相与双绕组电位器的第一绕组连接，双绕组电位器的第二绕组与控制电路连接，控制电路与电机连接，电机通过减速机以及联轴器与双绕组电位器的第一绕组连接。

3.根据权利要求2所述的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置，其特征在于，所述控制电路包括主控模块、稳压模块、滤波模块、采样模块、通信模块、存储模块、光耦隔离模块、电机驱动模块以及上位机，所述主控模块的型号为STM32F103VET6，主控模块分别与稳压模块、采样模块、光耦隔离模块、存储模块以及通信模块连接，所述通信模块与上位机连接，所述滤波模块与采样模块连接，所述光耦隔离模块通过电机驱动模块与电机连接，所述电位器与采样模块连接。

4.根据权利要求3所述的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置，其特征在于，所述稳压模块包括芯片U1、电容C29、极性电容C5、极性电容C6以及电容C7，所述芯片U1的型号为AMS1117-3.3，所述电容C29的一端以及极性电容C5的正极接芯片U1的第三引脚并接电源VCC，所述芯片U1的第二引脚以及第四引脚连接并接电源VCC33，所述极性电容C6的正极以及电容C7的一端均与电源VCC33连接，所述电容C29的另一端、极性电容C5的负极、芯片U1的第一引脚、极性电容C6的负极以及电容C7的另一端均接地。

5.根据权利要求3所述的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置，其特征在于，所述滤波模块包括发光二极管DS1、电阻R1、顺序编号的电容C1至电容C4以及电感L1，所述发光二极管DS1的阳极、电容C2的一端、电容C1的一端以及电感L1的一端均与电源VCC连接，所述电感L1的另一端、电容C3的一端以及电容C4的一端均接电源VCC5A，所述发光二极管DS1的阴极、电容C2的另一端以及电容C1的另一端均接地GND，所述电容C3的另一端以及电容C4的另一端均接地CNDA。

6.根据权利要求5所述的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置，其特征在于，所述采样模块包括两路相同的采样电路，其中一路采样电路的输入与滤波模块中电容C4的一端连接，其输出与主控模块的一个AD采样端口连接；另一路采样电路的输入与双绕组电位器的第二绕组连接，另一路采样电路的输出与主控模块的另一个AD采样端口连接；所述另一路采样电路包括电阻R6、电阻R8、电阻R10、放大器U2B、电容C16以及电阻R4，所述电阻R6的一端接地GNDA，电阻R6的另一端分别接电阻R4的一端、电容C16的一端以及放大器U2B的反相端，电阻R8的一端与双绕组电位器的第二绕组连接，电阻R8的另一端分别与电阻R10的一端以及放大器U2B的同相端连接，电阻R10的另一端接地GNDA，电容C16的另一端以及电阻R4的另一端均与放大器U2B的输出端连接。

7.根据权利要求3所述的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置，其特征在于，所述光耦隔离模块包括两路结构相同的用于驱动电机驱动模块启停的第一隔离单元、用于发送驱动脉冲的第二隔离单元以及用于速度反馈的第三隔离单元，所述电机驱动模块的型号为IR2136，电机驱动模块通过MOS管与电机的绕组连接；所述第一隔离单元包括电阻R23、芯片U6以及电阻R25，芯片U6的型号为TLP291-1，所述电阻R23的一端接主控模块的第八十一引脚，电阻R23的另一端与芯片U6的第一引脚连接，芯片U6的第二引脚接地，芯片U6的第四引脚接电源VCC，芯片U6的第三引脚分别接电机驱动模块的一个门管脚以及电阻R25的一端，电阻R25的另一端接地GND；

所述第二隔离单元包括电阻R33、电阻R34、电阻R32以及芯片U10，所述芯片U10的型号为HCPL0631，所述电阻R33的一端接主控模块的第九十一引脚，电阻R33的另一端接电阻R34的一端以及电源VCC33，电阻R34的另一端接芯片U10的第一引脚，芯片U10的第二引脚接电阻R33的一端，芯片U10的第五引脚接地GND，芯片U10的第八引脚接电源VCC，电阻R32的一端接电源VCC，电阻R32的另一端分别接芯片U10的第七引脚以及电机驱动模块的功率驱动端；

所述第三隔离单元包括电阻R36、电阻R35以及三极管Q1，所述电阻R35的一端接电机上安装的霍尔传感器，电阻R35的另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接电阻R36的一端以及主控模块的第八十六引脚，电阻R36的另一端接电源VCC33，三极管Q1的发射极接地GND。

8.根据权利要求3所述的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置，其特征在于，所述存储模块包括芯片U5和电阻R20，所述芯片U5的型号为AT25256BSSHL，电阻R20的一端与电源VCC33连接，电阻R20的另一端与芯片U5的第三引脚连接，芯片U3的第四引脚接地，芯片U5的第七引脚和第八引脚均接电源VCC33，芯片U5的第五引脚接主控模块的第五十三引脚，芯片U5的第六引脚接主控模块的第五十二引脚。

9.根据权利要求3所述的一种励磁系统PT慢熔判别性能评估装置，其特征在于，所述通信模块包括芯片U4以及顺序编号的电容C17至电容C21，所述芯片U4的型号为MAX3232IDR，所述芯片U4的第一引脚接电容C17的一端，电容C17的另一端接芯片U4的第三引脚，芯片U4的第四引脚接电容C19的一端，电容C19的另一端接芯片U4的第五引脚，芯片U4的第十引脚接主控模块的第六十八引脚，芯片U4的第九引脚接主控模块的第六十九引脚，芯片U4的第十五引脚接地GND，芯片U4的第六引脚通过电容C21接地GND，芯片U4的第八引脚以及第七引脚分别接上位机的数据通信接口，芯片U4的第二引脚接电容C18的一端，电容C18的另一端接芯片U4的第十六引脚，电容C18的另一端接电源VCC33，电容C20的一端接电源VCC33，电容C20的另一端接地GND。

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