一種發(fā)電系統(tǒng)故障解列裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及配、變電系統(tǒng)故障解列技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及發(fā)電系統(tǒng)故障解列 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 頻率是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，在穩(wěn)態(tài)條件下，電力系統(tǒng)的頻率是一個(gè)全系統(tǒng) 一致的運(yùn)行參數(shù)。系統(tǒng)頻率的波動(dòng)的直接原因是發(fā)電機(jī)輸入功率與輸出功率之間的不平 衡，眾所周知，單一電源的系統(tǒng)頻率是同步電機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)；f= ^，其中，n-電機(jī)的轉(zhuǎn) 速，r/min;f-電力系統(tǒng)的頻率，化，P-電機(jī)的極對(duì)數(shù)。對(duì)于一般的火力發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī) 的極對(duì)數(shù)為1，額定轉(zhuǎn)速為3000r/min，亦即額定頻率為50化。此時(shí)，系統(tǒng)頻率又可W用同步 發(fā)電機(jī)的角速度的函數(shù)來表示，即f= ^，為了研究系統(tǒng)頻率變換的規(guī)律，需要研究同步 發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。同步發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動(dòng)方程為- 7； =Af= /^，其中，Tm-輸入 at 機(jī)械轉(zhuǎn)矩；T。一輸出電磁轉(zhuǎn)矩（忽略空載轉(zhuǎn)矩，即負(fù)荷轉(zhuǎn)矩）J-發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；^ at -發(fā)電機(jī)組的角加速度。由于功率和力矩之間存在轉(zhuǎn)換關(guān)系（P= ?T)，上式經(jīng)過規(guī)格化處 理和拉氏變換后，可得傳遞函數(shù)Pm-Pe= 2H, ?A?，其中，Pm-原動(dòng)機(jī)功率（發(fā)電機(jī)的輸入 功率）；P。一發(fā)電機(jī)電磁功率化發(fā)電機(jī)組的慣性常數(shù)；A?-角速度變化量。由此可知，當(dāng) 原動(dòng)機(jī)功率即發(fā)電機(jī)的輸入功率和發(fā)電機(jī)電磁功率之間產(chǎn)生不平衡的時(shí)候，必然引起發(fā)電 機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，即引起系統(tǒng)頻率的變化。在眾多發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行的電力系統(tǒng)中，盡管原動(dòng) 機(jī)功率即發(fā)電機(jī)的輸入功率Pm不是恒定不變的，但它主要取決與本臺(tái)發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)和調(diào) 速器的特性，因而是相對(duì)容易控制的因素；而發(fā)電機(jī)電磁功率P。的變化則不僅與本臺(tái)發(fā)電 機(jī)的電磁特性有關(guān)，更取決于電力系統(tǒng)的負(fù)荷特性，是難W控制的因素，而該正是引起電力 系統(tǒng)頻率波動(dòng)的主要原因。
[0003] 電力系統(tǒng)的頻率變動(dòng)對(duì)用戶、發(fā)電廠和電力系統(tǒng)本身都會(huì)產(chǎn)生不良的影響，主要 包括：
[0004] (1)電力系統(tǒng)的頻率變化將引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。例如， 紡織工業(yè)、造紙工業(yè)等都會(huì)因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的頻率變化而出現(xiàn)次品。此外，還會(huì)造成電動(dòng)機(jī)自 動(dòng)保護(hù)裝置W及繼電保護(hù)設(shè)備動(dòng)作。
[0005] (2)電力系統(tǒng)的頻率變化會(huì)影響電子設(shè)備的工作。特別是，雷達(dá)、電子計(jì)算機(jī)等重 要設(shè)施在電力系統(tǒng)頻率過低時(shí)將無法運(yùn)行。
[0006] (3)電力系統(tǒng)的頻率變化對(duì)電力系統(tǒng)自身和用戶而言，也是非常危險(xiǎn)的。電力系統(tǒng) 低頻運(yùn)行時(shí)，會(huì)對(duì)發(fā)電設(shè)備和用戶造成嚴(yán)重?fù)p壞，所有廠用交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速都相應(yīng)的下 降，因而火電廠的給水累、風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)等輔助設(shè)備的處理也下降，從而影響電廠的處理，使 電網(wǎng)有功更加缺乏，造成惡性循環(huán)。此外，還會(huì)使發(fā)電機(jī)端機(jī)內(nèi)電勢(shì)下降，從而導(dǎo)致電壓降 低，同時(shí)，由于電力系統(tǒng)的頻率降低，也會(huì)使得電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，同軸勵(lì)磁電流減小，導(dǎo)致發(fā)電 機(jī)端電壓進(jìn)一步下降。
[0007] 為了解決上述問題，就需要通過調(diào)節(jié)，使發(fā)電機(jī)的輸入功率與負(fù)荷所需功率達(dá)到 平衡。現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)頻的方向主要有兩個(gè)，第一個(gè)方向是通過為發(fā)電機(jī)組 原動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速達(dá)到調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的頻率的目的；第二個(gè)方向是通過切除部分用電負(fù)荷達(dá) 到調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)頻率的目的。
[0008] 例如，授權(quán)公告號(hào)為CN203532064U的中國實(shí)用新型專利公開了一種發(fā)電機(jī)組 原動(dòng)機(jī)的自動(dòng)調(diào)速裝置，其包括轉(zhuǎn)速測量元件，還包括放大元件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu) W及連接轉(zhuǎn)速測量元件、放大元件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)的連桿機(jī)構(gòu)，放大元件為配壓 閥，配壓閥內(nèi)設(shè)有與連桿機(jī)構(gòu)相連的配壓活塞，配壓閥的側(cè)壁上設(shè)有油孔，配壓閥內(nèi)腔通過 油道與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連通，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為接力器，接力器內(nèi)設(shè)有與連桿機(jī)構(gòu)相連的接力器活塞， 接力器下端與調(diào)速氣口相連，轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)為調(diào)頻器，調(diào)頻器的上端與連桿機(jī)構(gòu)相連。其中 永磁同步直線電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制電路配合機(jī)械傳動(dòng)裝置，運(yùn)行更平穩(wěn)，控制精度更高，可獨(dú)立 工作，很大程度上解決了機(jī)械裝置運(yùn)行不穩(wěn)定、長期易損壞等問題。采用該種方式對(duì)電力系 統(tǒng)進(jìn)行調(diào)頻時(shí)，需要引入特定的調(diào)速裝置，該調(diào)速裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
[0009] 申請(qǐng)公布號(hào)為CN103166228A的中國發(fā)明專利公開了一種負(fù)荷快切控制系統(tǒng)，其 基于脫離大電網(wǎng)的小容量的電網(wǎng)，孤網(wǎng)運(yùn)行工況中如遇發(fā)電機(jī)故障解列等突發(fā)事件，為了 實(shí)現(xiàn)小電網(wǎng)系統(tǒng)能夠安全運(yùn)行，需要將小電網(wǎng)中的部分負(fù)荷快速切除，必須采樣數(shù)據(jù)精確， 快切速度快，故障跳級(jí)判斷，切負(fù)荷判斷，低周減載，發(fā)電機(jī)故障跳機(jī)后，為避免故障進(jìn)一步 擴(kuò)大而采取在300ms內(nèi)快速切除部分負(fù)荷，從而使電網(wǎng)的發(fā)電和用電在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到一個(gè) 合理的平衡；對(duì)用電負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)和切換，保證異常情況下工廠的基本運(yùn)行，滿足了孤網(wǎng)運(yùn) 行的要求。該負(fù)荷快切控制系統(tǒng)雖然能夠迅速切除部分負(fù)荷，但是，其內(nèi)設(shè)邏輯復(fù)雜，與現(xiàn) 有發(fā)電系統(tǒng)的兼容性不樂觀。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010] 有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種發(fā)電系統(tǒng)故障解列裝置，主要目的在于提供一種 采用處理器對(duì)電力現(xiàn)場母線的各電氣量進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)頻率下降時(shí)，由處 理器發(fā)出控制指令，自動(dòng)斷開部分用電載荷而阻止發(fā)電系統(tǒng)頻率降低，從而更加適于實(shí)用。
[0011] 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型主要提供如下技術(shù)方案：
[0012] 本實(shí)用新型提供的發(fā)電系統(tǒng)故障解列裝置包括處理器和數(shù)據(jù)采集裝置，
[0013] 所述數(shù)據(jù)采集裝置用于實(shí)時(shí)采集發(fā)電系統(tǒng)母線與線路的電氣量，并將所述電氣量 的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述處理器；
[0014] 所述處理器用于接收由所述數(shù)據(jù)采集裝置采集到的電氣量數(shù)據(jù)，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果 和邏輯判斷向所述發(fā)電系統(tǒng)輸出指令；
[0015]當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)頻率下降時(shí)，發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)從所述處理器接收到的指令，自動(dòng)切 斷部分電力負(fù)荷。
[0016] 本實(shí)用新型的目的及解決其技術(shù)問題還可采用W下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0017] 作為優(yōu)選，所述處理器是ARM處理器，所述數(shù)據(jù)采集裝置為AD7606雙極性AD巧 片。
[0018] 作為優(yōu)選，所述處理器是ARM聯(lián)合FPGA處理器，所述數(shù)據(jù)采集裝置為AD7606雙極 性AD巧片，所述FPGA選用Altera公司的切cloneIV系列EP4CE22口工業(yè)級(jí)別，所述FPGA 與ARM之間采用數(shù)據(jù)總線讀寫方式。
[0019] 作為優(yōu)選，低頻元件監(jiān)測到系統(tǒng)低頻狀態(tài)后，=相均有電流，頻率滑差閉鎖元件未 閉鎖，低電壓閉鎖元件未閉鎖，達(dá)到整定的低周保護(hù)時(shí)間之后，系統(tǒng)低周保護(hù)動(dòng)作輸出。
[0020] 作為優(yōu)選，所述故障解列裝置包括兩段零序過壓解列，各段電壓及時(shí)間定制可獨(dú) 立整定，分別設(shè)定整定控制字控制所述兩段保護(hù)的投退，當(dāng)零序過壓經(jīng)母線自產(chǎn)零序電壓 閉鎖投入時(shí)，僅當(dāng)折算后的自產(chǎn)零序大于4V，且外界零序電壓大于定值時(shí)，所述零序過壓保 護(hù)動(dòng)作。
[0021] 作為優(yōu)選，當(dāng)電壓低于設(shè)定參考數(shù)值時(shí)，發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)從所述處理器接收到的指 令，此時(shí)，當(dāng)PT斷線未閉鎖的情況下，S相均有電流，頻率的滑差在定值設(shè)定的允許范圍 內(nèi)，達(dá)到相應(yīng)的動(dòng)作元件延時(shí)后，進(jìn)入低電壓保護(hù)解列輸出。
[0022] 作為優(yōu)選，所述解列裝置包括兩段低壓解列保護(hù)，各段電壓及時(shí)間定值可獨(dú)立整 定，分別設(shè)定整定控制字控制所述兩段保護(hù)的投退；當(dāng)=相電壓中任意一個(gè)小于低壓定值， 均使低壓解列動(dòng)作，經(jīng)電流閉鎖。
[0023] 作為優(yōu)選，還包括硬件自檢裝置，所述硬件自檢裝置由所述發(fā)電系統(tǒng)故障解列裝 置自身攜帶，當(dāng)所述硬件自檢裝置檢測到所述發(fā)電系統(tǒng)故障解列裝置自身故障時(shí)，報(bào)告所 述自身故障。
[0024] 作為優(yōu)選，所述硬件自檢裝置包括狀態(tài)指示燈，報(bào)告所述自身故障的動(dòng)作由所述 狀態(tài)指示燈執(zhí)行。
[0025] 作為優(yōu)選，所述硬件自檢裝置包括蜂鳴器，報(bào)告所述自身故障的動(dòng)作由所述蜂鳴 器執(zhí)行。
[0026] 本實(shí)用新型實(shí)施例提供的發(fā)電系統(tǒng)故障解列裝置中數(shù)據(jù)采集裝置能夠?qū)⒉杉?的發(fā)電系統(tǒng)母線與線路的電氣量發(fā)送至處理器，處理器根據(jù)計(jì)算結(jié)果和邏輯判斷能夠向發(fā) 電系統(tǒng)輸出指令，當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)頻率下降時(shí)，發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)從處理器接收到的指令，能夠 自動(dòng)切斷部分電力負(fù)荷。從而使發(fā)電系統(tǒng)的原動(dòng)機(jī)功率即發(fā)電機(jī)的輸入功率Pm與發(fā)電機(jī) 電磁功率P。之間達(dá)到平衡，根據(jù)函數(shù)Pm-Pt= 2H, ?AW，能夠知曉，當(dāng)自動(dòng)切斷部分電力負(fù) 荷后，即能控制A?-角速度變化量，再根據(jù)公式f=