本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種異步整流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁保護(hù)控制判斷系統(tǒng)及實(shí)施方法。

背景技術(shù)：

在電力系統(tǒng)中，異步整流發(fā)電機(jī)的短路會引起發(fā)電機(jī)停機(jī)，從而造成大面積失電、電網(wǎng)設(shè)備損毀等事故。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁保護(hù)通常采用直接測量電壓量u和頻率量f，根據(jù)u/f值計(jì)算動(dòng)作門限ts，然后將動(dòng)作門限ts與計(jì)時(shí)器tj比較，tj≥ts，則啟動(dòng)勵(lì)磁保護(hù)。但是，有些短路故障并不能通過u/f值反映出來，而且不能對短路現(xiàn)象進(jìn)行提前預(yù)防，長期運(yùn)行，對發(fā)電機(jī)使用壽命造成影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出一種能全面判斷短路故障、避免發(fā)電機(jī)頻繁停機(jī)的異步整流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁保護(hù)控制判斷系統(tǒng)及實(shí)施方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的異步整流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁保護(hù)控制判斷系統(tǒng)，其特殊之處在于，包括電流電壓檢測模塊、鎖相環(huán)、短路保護(hù)模塊、發(fā)電機(jī)延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)模塊、勵(lì)磁模塊，

所述電流電壓檢測模接入異步整流發(fā)電機(jī)與主電網(wǎng)之間，用于采集發(fā)電機(jī)輸出的電壓電流值和相位，將電壓電流值發(fā)送至短路保護(hù)模塊，將相位發(fā)送至鎖相環(huán)；

所述鎖相環(huán)用于監(jiān)控發(fā)電機(jī)輸出電壓電流的相位；

所述短路保護(hù)模塊用于根據(jù)電壓電流值判斷發(fā)生電路短路故障并發(fā)送分?jǐn)鄤?lì)磁指令、延時(shí)啟動(dòng)指令；

所述發(fā)電機(jī)延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)模塊用于根據(jù)延時(shí)啟動(dòng)指令啟動(dòng)發(fā)電機(jī)；

所述勵(lì)磁模塊用于根據(jù)分?jǐn)鄤?lì)磁指令分?jǐn)喽搪伏c(diǎn)。

進(jìn)一步地，還包括電路故障切除模塊，用于在所述短路保護(hù)模塊判斷發(fā)生電路短路故障發(fā)送切除指令時(shí)切除短路點(diǎn)。

更進(jìn)一步地，所述電流電壓檢測模塊為若干個(gè)，分別采集主電網(wǎng)中各個(gè)負(fù)載的電壓電流值。

更進(jìn)一步地，所述電流電壓檢測模塊采用電壓電流傳感器。

更進(jìn)一步地，所述電路故障切除模塊采用爆炸橋或者熔斷器。

本發(fā)明提出一種基于上述異步整流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁保護(hù)控制判斷系統(tǒng)的實(shí)施方法，特殊之處在于，包括如下步驟：

1)對所需監(jiān)控主電網(wǎng)進(jìn)行空間范圍界定，建立基于所監(jiān)控主電網(wǎng)的坐標(biāo)圖；

2)根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)保護(hù)特點(diǎn)，安裝電流電壓檢測模塊、鎖相環(huán)、短路保護(hù)模塊、發(fā)電機(jī)延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)模塊和勵(lì)磁模塊；

3)對所述電流電壓檢測模塊進(jìn)行編號；

4)對所述電流電壓檢測模塊的信號進(jìn)行實(shí)時(shí)測量；

5)由所述電流電壓檢測模塊與勵(lì)磁模塊實(shí)時(shí)通信，確定主電網(wǎng)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)；

6)由所述短路保護(hù)模塊分析電網(wǎng)電壓、發(fā)電機(jī)電壓和電流信息，根據(jù)短路電流上升率、電網(wǎng)電壓、電機(jī)電壓，提供短路判斷信息并報(bào)警；

7)根據(jù)電網(wǎng)短路信息，短路保護(hù)模塊向發(fā)電機(jī)延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)模塊和勵(lì)磁模塊發(fā)送勵(lì)磁指令、延時(shí)啟動(dòng)指令。

優(yōu)選地，所述步驟6)中短路保護(hù)模塊分析短路判斷的條件為：

條件1：正常輸出時(shí)輸出電流io>保護(hù)設(shè)定值；

條件2：正常輸出時(shí)輸出電流的微分值大于設(shè)定值；

條件3：正常輸出時(shí)輸出電壓小于設(shè)定工作值的50％；

條件4：正常輸出時(shí)電壓的微分值小于設(shè)定值；

條件5：勵(lì)磁模塊判斷勵(lì)磁頻率超出±20％范圍；

條件6：勵(lì)磁電流大于保護(hù)設(shè)定值；

當(dāng)同時(shí)滿足條件1、條件3、條件6時(shí)，所述短路保護(hù)模塊發(fā)送分?jǐn)鄤?lì)磁指令；當(dāng)滿足條件2或者條件4時(shí)，所述短路保護(hù)模塊計(jì)算延時(shí)時(shí)間，發(fā)送分?jǐn)鄤?lì)磁；當(dāng)同時(shí)滿足條件3、條件5、條件6時(shí)，所述短路保護(hù)模塊發(fā)送分?jǐn)鄤?lì)磁指令，并發(fā)送延時(shí)啟動(dòng)指令；發(fā)電機(jī)勵(lì)磁按照指令進(jìn)行操作，以分?jǐn)喽搪伏c(diǎn)，外部短路點(diǎn)分?jǐn)嗪?，發(fā)電機(jī)延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)模塊按照延時(shí)指令啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，恢復(fù)系統(tǒng)供電。

本發(fā)明提供一種異步整流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁保護(hù)控制判斷系統(tǒng)及其實(shí)施方法；發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)實(shí)時(shí)測量發(fā)電機(jī)輸出電壓和電流，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出短路時(shí)，對發(fā)電機(jī)相位和輸出電壓電流進(jìn)行分析，根據(jù)已知的電壓電流短路曲線，分析短路過程和發(fā)展趨勢，發(fā)送短路保護(hù)指令，對短路點(diǎn)進(jìn)行分?jǐn)嗵幚怼搭A(yù)先設(shè)定延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)處理或者發(fā)電機(jī)停機(jī)，避免發(fā)生大面積失電、電網(wǎng)設(shè)備損毀等事故。

附圖說明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明工作時(shí)短路電壓、電流曲線圖；

圖4為本發(fā)明工作時(shí)電壓、電流恢復(fù)時(shí)間示意圖。

圖中：電流電壓檢測模塊1，鎖相環(huán)2，短路保護(hù)模塊3，發(fā)電機(jī)延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)模塊4，勵(lì)磁模塊5，異步整流發(fā)電機(jī)6，主電網(wǎng)7，負(fù)載7-1，電路故障切除模塊8。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明一種異步整流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁保護(hù)控制判斷系統(tǒng)，包括電流電壓檢測模塊1、鎖相環(huán)2、短路保護(hù)模塊3、發(fā)電機(jī)延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)模塊4、勵(lì)磁模塊5、電路故障切除模塊8。

電流電壓檢測模1接入異步整流發(fā)電機(jī)6與主電網(wǎng)7之間，用于采集發(fā)電機(jī)6輸出的電壓電流值和相位，將電壓電流值發(fā)送至短路保護(hù)模塊3，將相位發(fā)送至鎖相環(huán)2。電流電壓檢測模塊1采用若干個(gè)電壓電流傳感器實(shí)現(xiàn)，分別采集主電網(wǎng)7中各個(gè)負(fù)載7-1的電壓電流值。

鎖相環(huán)2用于監(jiān)控發(fā)電機(jī)6輸出電壓電流的相位；

短路保護(hù)模塊3用于根據(jù)電壓電流值判斷發(fā)生電路短路故障并發(fā)送分?jǐn)鄤?lì)磁指令、延時(shí)啟動(dòng)指令。

發(fā)電機(jī)延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)模塊4用于根據(jù)延時(shí)啟動(dòng)指令啟動(dòng)發(fā)電機(jī)6。

勵(lì)磁模塊5用于根據(jù)分?jǐn)鄤?lì)磁指令分?jǐn)喽搪伏c(diǎn)。

電路故障切除模塊8，用于在短路保護(hù)模塊3判斷發(fā)生電路短路故障發(fā)送切除指令時(shí)切除短路點(diǎn)。電路故障切除模塊8采用爆炸橋或者熔斷器。

如圖2所示，一種基于上述異步整流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁保護(hù)控制判斷系統(tǒng)的實(shí)施方法，包括如下步驟：

1)對所需監(jiān)控主電網(wǎng)7進(jìn)行空間范圍界定，建立基于所監(jiān)控主電網(wǎng)7及其各個(gè)負(fù)載7-1的坐標(biāo)圖。

2)根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)保護(hù)特點(diǎn)，安裝電流電壓檢測模塊1、鎖相環(huán)2、短路保護(hù)模塊3、發(fā)電機(jī)延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)模塊4和勵(lì)磁模塊5。

3)對電流電壓檢測模塊1進(jìn)行編號。

4)對電流電壓檢測模塊1的信號進(jìn)行實(shí)時(shí)測量。

5)由電流電壓檢測模塊1與勵(lì)磁模塊5實(shí)時(shí)通信，確定主電網(wǎng)7的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)。

6)由短路保護(hù)模塊3分析電網(wǎng)電壓、發(fā)電機(jī)電壓和電流信息，根據(jù)短路電流上升率、電網(wǎng)電壓、電機(jī)電壓，提供短路判斷信息并報(bào)警。短路保護(hù)模塊3分析短路判斷的條件為：

條件1：正常輸出時(shí)輸出電流io>保護(hù)設(shè)定值；

條件2：正常輸出時(shí)輸出電流的微分值大于設(shè)定值；

條件3：正常輸出時(shí)輸出電壓小于設(shè)定工作值的50％；

條件4：正常輸出時(shí)電壓的微分值小于設(shè)定值；

條件5：勵(lì)磁模塊判斷勵(lì)磁頻率超出±20％范圍；

條件6：勵(lì)磁電流大于保護(hù)設(shè)定值；

當(dāng)同時(shí)滿足條件1、條件3、條件6時(shí)，短路保護(hù)模塊3發(fā)送分?jǐn)鄤?lì)磁指令；當(dāng)滿足條件2或者條件4時(shí)，短路保護(hù)模塊3計(jì)算延時(shí)時(shí)間，發(fā)送分?jǐn)鄤?lì)磁；當(dāng)同時(shí)滿足條件3、條件5、條件6時(shí)，短路保護(hù)模塊3發(fā)送分?jǐn)鄤?lì)磁指令，并發(fā)送延時(shí)啟動(dòng)指令；發(fā)電機(jī)勵(lì)磁5按照指令進(jìn)行操作，以分?jǐn)喽搪伏c(diǎn)，外部短路點(diǎn)分?jǐn)嗪?，發(fā)電機(jī)延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)模塊4按照延時(shí)指令啟動(dòng)發(fā)電機(jī)6，恢復(fù)系統(tǒng)供電。

7)根據(jù)電網(wǎng)短路信息，短路保護(hù)模塊3向發(fā)電機(jī)延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)模塊4和勵(lì)磁模塊5發(fā)送勵(lì)磁指令、延時(shí)啟動(dòng)指令。

本發(fā)明工作時(shí)，電流電壓測量模塊1測量到的電壓電流變化如圖3所示，短路保護(hù)模塊3根據(jù)電流激增、電壓跌落的曲線計(jì)算條件1-6中各項(xiàng)數(shù)值，經(jīng)處理，下達(dá)恢復(fù)指令，測定的異步整流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁保護(hù)控制判斷系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間如圖4所示。本發(fā)明還可以應(yīng)用于其他電源短路保護(hù)控制。

盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。