一种发电机就地在线采集装置及监测系统的制作方法

本实用新型涉及一种发电机就地在线采集装置及监测系统。

背景技术：

大型电网一般由若干台并列运行的发电机组构成，发电机组与电网运行的安全性与控制性能相互影响、相互制约，而发电机励磁系统和调速系统是联系发电机组与电网的最重要的纽带。准确掌握每一台并网机组励磁系统和调速系统的数学模型与特性参数是涉网参数管理的重要组成部分，也是建设坚强、智能电网的基础性工作之一，是网源协调管理的重要组成。

目前，电网对发电机励磁系统和调速系统的管理主要通过涉网试验和技术监督手段，励磁系统和调速系统对电网变化的动态响应性能主要通过离线计算和现场试验测量手段，缺乏持续监测、在线跟踪和在线评估的技术手段，从而无法在线判断某台发电机组励磁系统和调速系统的异常状态、无法在线评估励磁系统在电网振荡中提供的阻尼性质(是否提供有效的正阻尼)，也无法在线判断励磁限制功能动作的正确性，影响电网故障预防和故障响应的实时性。因此加强发电机组励磁系统和调速系统参数和变量实时管理、动态响应在线判断势在必行。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供一种发电机就地在线采集装置及监测系统，可以帮助电网和电厂实时了解调速系统和励磁系统动态响应曲线；进一步的，在电网扰动过程中，可以实时掌握各发电机调速系统和励磁系统动态响应过程和指标，真实监测发电机调速系统和励磁系统动态行为，方便后续分析发电机调速系统和励磁系统响应的有效性，可有效提高电网的静态、动态和暂态稳定性。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种发电机就地在线采集装置，包括设置在每台发电机机组deh屏(deh屏即汽轮机数字电液调节系统屏)或dcs屏(dcs屏即电厂分散控制系统屏)侧的调速采集单元和设置在每台发电机励磁屏(励磁屏即发电机励磁控制系统屏)侧的励磁采集单元，所述调速采集单元和励磁采集单元均包括dsp处理器和4‐20ma直流量采集单元，所述4‐20ma直流量采集单元均通过a/d转换器与dsp处理器相连：

所述调速采集单元还包括与调速采集单元dsp处理器相连的光耦隔离单元和rs485通讯单元，调速采集单元dsp处理器通过出口继电器与操作回路正电源+e相连；

所述励磁采集单元还包括与励磁采集单元dsp处理器相连的光耦隔离单元、rs485通讯单元和交流采样单元，所述交流采样单元包括采集电压的电压互感器和采集电流的电流互感器，励磁采集单元dsp处理器通过出口继电器与操作回路正电源+e相连。

优选，dsp处理器均为dspic33fj128gp708，rs485通讯单元均为adm3485ear，a/d转换器均为ads8555spmr，光耦隔离单元均为tcet1103。

优选，各调速采集单元和励磁采集单元均设置有显示器和打印连接端子。

优选，所述交流采样单元通过a/d转换器与励磁采集单元dsp处理器相连。

对应的，一种发电机就地在线监测系统，包括监测主机，还包括上述任意一项所述的发电机就地在线采集装置，各调速采集单元和励磁采集单元均与监测主机相连，且各调速采集单元、励磁采集单元和监测主机通过对时装置进行对时。

优选，所述监测主机通过交换机与工程师站相连。

优选，所述监测主机包括cpu、交流采样单元、a/d转换器、出口继电器和通信dsp处理器组，所述cpu通过通信dsp处理器组分别与各调速采集单元、励磁采集单元相连，交流采样单元通过a/d转换器与cpu相连，所述cpu通过出口继电器与操作回路正电源+e相连。

本实用新型的有益效果是：

与现有技术相比，本发明构建了电厂厂站监测主机-数据采集单元的两级系统，实现电厂多台机组的励磁和调速系统大规模数据采集和上传、统一展示和管理；实现对发电机组关键变量和参量的及时获取，便于事后离线分析和评价展示，发挥监测系统的扰动分析和故障预警作用，提升电网对系统扰动的自主分析和评估水平。

附图说明

图1是本实用新型调速采集单元的结构示意图；

图2是本实用新型励磁采集单元的结构示意图；

图3是本实用新型监测主机的结构示意图；

图4是本实用新型一种发电机就地在线监测系统的结构框图；

图5是本实用新型一种发电机就地在线监测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

一种发电机就地在线采集装置，包括设置在每台发电机机组deh屏或dcs屏侧的调速采集单元和设置在每台发电机励磁屏侧的励磁采集单元，如图1所示，所述调速采集单元包括dsp处理器和4‐20ma直流量采集单元，还包括与调速采集单元dsp处理器相连的光耦隔离单元和rs485通讯单元，调速采集单元dsp处理器通过出口继电器与操作回路正电源+e相连，其中，4‐20ma直流量采集单元通过a/d转换器与dsp处理器相连，4‐20ma直流量采集单元直接采集励磁电压uf、励磁电流if、pss(电力系统静态稳定器)输出upss、电压给定uref、控制电压uk和psvr(发电机励磁调节装置)输出upsvr的6路直流电气量。外部开入信号通过光耦隔离单元与dsp处理器相连。

调速采集单元实时采集或获取机组主要电气量、接收励磁系统输出的重要控制量和状态开出量，能够通过通讯获取励磁调节器涉网关键参数和主要状态事件信息，全面反映机组运行状态和励磁系统状态。调速采集单元可采集deh输出量、查询dcs系统的调速运行数据、采集deh或dcs的硬接点状态。其中，deh输出量是指：对于电厂调速deh设备的重要模拟量或实时性要求较高的重要中间控制量，如：汽轮机转速(差)、发电机功率、主汽门前蒸汽压力、调节级蒸汽压力、再热出口蒸汽压力、中压缸排汽压力、deh侧理论调频功率、总阀位指令。dcs系统的调速运行数据是指：各阀门开度、负荷指令、调频参数或调节系数、plu动作信号、一次调频投入、一次调频动作等调速系统参变量和状态量。

优选，调速采集单元还设置有显示器和打印连接端子，比如，电源液晶显示器，可以额外增加一个cpu，显示器和打印连接端子通过该cpu与dsp处理器相连。

如图2所示，励磁采集单元包括dsp处理器、4‐20ma直流量采集单元、与励磁采集单元dsp处理器相连的光耦隔离单元、rs485通讯单元和交流采样单元，其中，4‐20ma直流量采集单元通过a/d转换器与dsp处理器相连，4‐20ma直流量采集单元直接采集励磁电压uf、励磁电流if、pss(电力系统静态稳定器)输出upss、电压给定uref、控制电压uk和psvr(发电机励磁调节装置)输出upsvr的6路直流电气量。所述交流采样单元包括采集电压的电压互感器pt和采集电流的电流互感器ct，交流采样单元通过a/d转换器与励磁采集单元dsp处理器相连，励磁采集单元dsp处理器通过出口继电器与操作回路正电源+e相连。

励磁采集单元可采集机端电压/电流、系统电压、励磁电压/电流变送器、avr控制量输出和主要硬接点状态，获取avr励磁涉网参数和状态事件。其中，avr控制量是指：控制电压uk、pss、电压给定和psvr等；avr励磁涉网参数是指：avr主环(电压环)pid参数、低励/过励限制辅环参数、调差参数、pss模型参数；avr励磁状态事件是指：avr的故障信息、告警信息、限制信息和运行状态信息。

各励磁采集单元均设置有显示器和打印连接端子，比如，电源液晶显示器，可以额外增加一个cpu，显示器和打印连接端子通过该cpu与dsp处理器相连。

采集单元具备快速和慢速通讯方式，快速通讯是指avr具有对外快速通讯条件(比如光纤)，采集装置通过快速通讯接口接收avr数据，从而省去模拟量采样环节；慢速通讯是指励磁采集单元与avr的rs485串口通讯，采集装置通过2路rs485串口以modbus规约分别实现与a/b套avr交互，获取励磁avr的涉网参数和状态信息；并对获取的定值和状态事件分类管理。

具体实施过程中，同样的名称可以采用同样的型号，优选，各型号如下：dsp处理器均为dspic33fj128gp708，rs485通讯单元均为adm3485ear，a/d转换器均为ads8555spmr，光耦隔离单元均为tcet1103。

如图4和5所示，一种发电机就地在线监测系统，包括监测主机，还包括上述任意一项所述的发电机就地在线采集装置，各调速采集单元和励磁采集单元均与监测主机相连，且各调速采集单元、励磁采集单元和监测主机通过对时装置进行对时。各采集单元通过光纤通讯以iec60044‐8协议发送至厂站监测主机。图5中，各参数含义如下：ig：机端电流；ug：机端电压；uf：励磁电压；if：励磁电流；usys:系统电压；pss：电力系统静态稳定器参数。

所述监测主机收集所有调速采集单元和励磁采集单元上传的机组励磁和调速系统的信息，并上送调度，所述监测主机也可接入工程师站，图4中，监测主机通过交换机与工程师站相连，使电厂运行人员能够在就地工程师站了解机组励磁和调速系统的运行状况。

如图3所示，监测主机包括cpu、交流采样单元、a/d转换器、出口继电器和通信dsp处理器组(图中通信dsp处理器组仅包括dsp1和dsp2)，所述cpu通过通信dsp处理器组分别与各调速采集单元、励磁采集单元相连，交流采样单元通过a/d转换器与cpu相连，所述cpu通过出口继电器与操作回路正电源+e相连。

优选，监测主机还包括显示器和打印连接端子，所述cpu是lpc2119fbd64。为了实现对所在厂站所有发电机组的励磁和调速系统的在线监测，采用励磁/调速采集单元(从机)+厂站监测主机的两级模式。

与现有技术相比，本发明构建了电厂厂站监测主机-数据采集单元的两级系统，实现电厂多台机组的励磁和调速系统大规模数据采集和上传、统一展示和管理；实现对发电机组关键变量和参量的及时获取，便于事后离线分析和评价展示，发挥监测系统的扰动分析和故障预警作用，提升电网对系统扰动的自主分析和评估水平。

监测系统与调度侧采用双信道通讯模式，其中动态实时规约传输快时变数据，iec103通讯规约则传送慢时变数据，使得监测系统可对系统扰动各类型数据进行在线、准在线和离线的多时域分析，充分有效利用调度系统的通讯资源；首次实现同时与电厂调速deh、dcs和励磁avr的通讯与数据采集，精确获取高速和实时的数据，同时不干扰励磁调节器和调速器的安全稳定运行；设备间采用光纤通讯，发送间隔周期仅1ms，实现了励磁和调速采集数据的实时上传。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。