專利名稱：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)過電流及三相不平衡檢測保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)檢測電流值是否過大以及三相電流平衡與否 的裝置，尤其涉及一種應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，檢測發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)電流是否過大、三相電流是 否平衡的裝置。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行的過程中，風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障的頻率比較大，風(fēng)機(jī)相關(guān)配套的故 障檢測設(shè)備尚不完備。為了防止風(fēng)機(jī)因故障給風(fēng)電場業(yè)主帶來的損失，往往需要定期或不 定期的進(jìn)行人工檢修，由于風(fēng)機(jī)高度一般都在50-70米之間，這就使得檢修工作耗時(shí)過多 而且存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)。在風(fēng)機(jī)的故障原因中，發(fā)電機(jī)過電流和三相不平衡危害不可忽視，其危害性主要 表現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)電機(jī)在不對稱狀態(tài)下運(yùn)行，會使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生附加損耗及發(fā)熱，從而引起電機(jī)整體 或局部升溫，此外反向磁場產(chǎn)生附加力矩會使電機(jī)出現(xiàn)振動。對發(fā)電機(jī)而言，在定子中還會 形成一系列高次諧波；引起以負(fù)序分量為啟動元件的多種保護(hù)發(fā)生誤動作，直接威脅電網(wǎng) 運(yùn)行；不平衡電壓使硅整流設(shè)備出現(xiàn)非特征性諧波；對發(fā)電機(jī)、變壓器而言，當(dāng)三相負(fù)荷不 平衡時(shí)，如控制最大相電流為額定值，則其余兩相就不能滿載，因而設(shè)備利用率下降，反之 如要維持額定容量，將會造成負(fù)荷較大的一相過負(fù)荷，而且還會出現(xiàn)磁路不平衡致使波形 畸變，設(shè)備附加損耗增加等；過流的最直接危害是導(dǎo)致繞組的絕緣層壽命急劇降低甚至損 壞，進(jìn)而造成繞組之間發(fā)生短路。傳統(tǒng)的電站保護(hù)系統(tǒng)中，對于發(fā)電機(jī)的過流過壓保護(hù)，多使用繼電器式保護(hù)裝置。 這類裝置普遍存在精度不高、可靠性差、安裝繁瑣等缺點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)中針對風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)過電流保護(hù)以及三項(xiàng)電流不平衡方面的保護(hù) 裝置還是不夠完善，尤其在MW級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上非常有必須設(shè)置一種發(fā)電機(jī)過電流保護(hù) 以及三項(xiàng)電流不平衡檢測保護(hù)裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)過電流及三相不平 衡檢測保護(hù)裝置，該裝置由電流傳感器、過電流保護(hù)模塊和控制繼電器組成，其特征在于， 所述過電流保護(hù)模塊包括過流保護(hù)比較電路、故障處理電路、比較器，所述過電流保護(hù)模塊 與所述電流傳感器通過電纜連接，所述電流傳感器將采集到的發(fā)電機(jī)三相電流信號輸送至 所述過電流保護(hù)模塊，所述過流保護(hù)比較電路根據(jù)已設(shè)置過流閾值，通過所述比較器與輸 入的三相電流值進(jìn)行比較，得到故障信號，所述故障處理電路將所述故障信號通過所述繼 電器輸送至所述風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)。上述方法中，所述故障信號控制所述繼電器的得電與失電，所述繼電器輸出干節(jié) 點(diǎn)信號通過系統(tǒng)總線送到風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)對得到的信號進(jìn)行判斷，同時(shí)輸 出相應(yīng)的控制命令控制發(fā)電機(jī)的運(yùn)行。上述方法中，所述過流保護(hù)比較電路中設(shè)定4V對應(yīng)1000A，即IV對應(yīng)250A，檢測模塊輸出的電壓值就可以換算為對應(yīng)的電流值。檢測到的電壓值送比較器，比較器根據(jù)設(shè) 定的閥值判斷三相電流中是否有過流故障。假設(shè)設(shè)定單相過電流上限為額定值的1.2倍， 若測量的是電機(jī)出線一相的全部(兩條)電纜，可以推算電位器分壓得到的超限閾值電壓 為(1. 2X 1320AX1. 414)/250 = 8. 96V ；若測量的是一半電纜則為 4. 48V。上述方法中，所述比較器與輸入的其中一相電流值進(jìn)行比較，也可得到故障信號。本實(shí)用新型將結(jié)合實(shí)施例參照附圖進(jìn)行詳細(xì)說明，以便對本實(shí)用新型的目的、特 征及優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行更深入的理解。

圖1表示本實(shí)用新型裝置內(nèi)部功能示意圖。圖2表示本實(shí)用新型裝置的過流保護(hù)比較電路圖。圖3表示本實(shí)用新型裝置故障處理電路圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型裝置包含的功能有1)判斷是否出現(xiàn)發(fā)電機(jī)某相過電流的情況，若出 現(xiàn)則動作繼電器，從而間接保護(hù)變流器；2)判斷是否出現(xiàn)發(fā)電機(jī)三相電流不平衡，若出現(xiàn) 則動作繼電器，從而間接保護(hù)變流器。每個過電流保護(hù)模塊還需要和三個電流互感器配合 使用。參照圖1為本實(shí)用新型裝置的內(nèi)部功能示意圖，該裝置先通過電流互感器得到三 相電流對應(yīng)的電壓信號，然后利用電位器和比較器的反向功能得到我們設(shè)定的上下限保護(hù) 閥值，通過比較器，將三相電流值和設(shè)定好的閥值進(jìn)行比較，并將結(jié)果送故障處理電路；另 外對三相電流值進(jìn)行和運(yùn)算，然后再放大五倍，得到三相不平衡值的最大保護(hù)范圍。然后將 得到的值和閥值比較，比較的結(jié)果和過流比較的結(jié)果通過一個與電路送故障處理電路，故 障處理電路根據(jù)要求作出一系列的處理，最終通過繼電器將干節(jié)點(diǎn)信號送控制系統(tǒng)，控制 系統(tǒng)根據(jù)得到的信號對風(fēng)機(jī)作出相應(yīng)的控制。參照圖2，為本實(shí)用新型過流保護(hù)比較電路，三相的電流值是通過電流互感器檢測 發(fā)電機(jī)的電流信號，并以電壓值信號輸入到過流及三相不平衡檢測保護(hù)裝置，關(guān)系是IV對 應(yīng)250A。+15V電壓經(jīng)過5k電位器分壓得到設(shè)定的報(bào)故障超限閾值REF+，經(jīng)過運(yùn)放TL082 搭的反向器得到REF-，這兩個值作為正負(fù)兩個方向的超限閾值，這兩個值分別送入下面的 各個比較器，進(jìn)行各相過電流的判斷。VII、VI2、VI3是三個經(jīng)過電流互感器轉(zhuǎn)換過來的電壓信號，每一路信號送入兩個 比較器和正負(fù)兩個超限閾值REF+、-進(jìn)行比較判斷；這三個信號還要通過加法器疊加后(三 相和除以3，再放大15倍)，送入兩個比較器進(jìn)行和閾值的比較，判斷三相電流不平衡。上面說的各個比較器的輸出連接到一點(diǎn)，通過電阻上拉到15V，無故障情況下是輸 出15V正常信號，同時(shí)各個故障信號之間是邏輯與的關(guān)系，出現(xiàn)任何一個故障將輸出電平 拉低，后級電路將因此產(chǎn)生相應(yīng)動作。參照圖3，為本實(shí)用新型故障處理電路圖，正常時(shí)，前級輸出為15V高電平，NE555 電路輸出(trigger)恒為低電平，后面的三極管Jl關(guān)斷狀態(tài)，J2門極上拉到24V導(dǎo)通，繼 電器K2的線圈持續(xù)得電，其輔助觸點(diǎn)保持閉合；故障時(shí)，前級輸出拉低，在NE555的TR腳產(chǎn)生一個負(fù)向脈沖，根據(jù)NE555電路的用法，由R15、C8匹配參數(shù)，將輸出一個寬度一定的正脈 沖，脈寬是1. 7s，這個時(shí)間內(nèi)后級的三極管變成相反的工作狀態(tài)，使得繼電器的兩對輔助觸 點(diǎn)斷開，從而控制電機(jī)側(cè)空開的斷開。兩種超限閾值是由一個電位器分壓得到。對于各相電流值，就是電流互感器轉(zhuǎn)換 過來的電壓信號，lVdC-250AaC，相當(dāng)于電流互感器是一個4πιΩ的等效電阻，單相的信號直 接比較，三相加和放大5倍再比較。三相不平衡電流是設(shè)定在允許電流值范圍的20%，那么5倍值就是該范圍的上 限。所以在過電流保護(hù)模塊中，我們設(shè)定的是三相和然后5倍(或者三相和除以3，然后再 乘以15)本實(shí)用新型裝置的主要特點(diǎn)是沒有采用工業(yè)用繼電器的控制方式，工業(yè)繼電器頻 繁的動作對繼電器的性能是一個極大的考驗(yàn)。本實(shí)用新型采用的是電力電子上使用的繼電 器芯片，通過各種元器件組成的判斷控制電路，判斷發(fā)電機(jī)是否過流、三相是否不平衡。并 且把比較的干節(jié)點(diǎn)信號送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)只需要對接收到的信號做簡單的處理，發(fā) 出控制命令就可以實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)的保護(hù)。整個過程高效、穩(wěn)定。設(shè)備成品低廉，容易實(shí)現(xiàn)，設(shè) 備的可移植性強(qiáng)。
權(quán)利要求一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)過電流及三相不平衡檢測保護(hù)裝置，該裝置由電流傳感器、過電流保護(hù)模塊和控制繼電器組成，其特征在于，所述過電流保護(hù)模塊包括過流保護(hù)比較電路、故障處理電路、比較器，所述過電流保護(hù)模塊與所述電流傳感器通過電纜連接，所述電流傳感器將采集到的發(fā)電機(jī)三相電流信號輸送至所述過電流保護(hù)模塊，所述過流保護(hù)比較電路根據(jù)已設(shè)置過流閾值，通過所述比較器與輸入的三相電流值進(jìn)行比較，得到故障信號，所述故障處理電路將所述故障信號通過所述繼電器輸送至所述風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)過電流及三相不平衡檢測保護(hù)裝置，該裝置由電流傳感器、過電流保護(hù)模塊和控制繼電器組成，其特征在于，所述過電流保護(hù)模塊包括過流保護(hù)比較電路、故障處理電路、比較器，所述過電流保護(hù)模塊與所述電流傳感器通過電纜連接，所述電流傳感器將采集到的發(fā)電機(jī)三相電流信號輸送至所述過電流保護(hù)模塊，所述過流保護(hù)比較電路根據(jù)已設(shè)置過流閾值，通過所述比較器與輸入的三相電流值進(jìn)行比較，得到故障信號，所述故障處理電路將所述故障信號通過所述繼電器輸送至所述風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)。
文檔編號H02H7/06GK201717614SQ20092010676
公開日2011年1月19日 申請日期2009年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月9日
發(fā)明者朱超林, 王東亞, 韓東偉 申請人:北京天源科創(chuàng)風(fēng)電技術(shù)有限責(zé)任公司