一种发电机功率变送装置及变送方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统领域，特别涉及一种发电机功率变送装置及变送方法。
【背景技术】
[0002 ]传统发电机功率变送器通过采集发电机机端电压和机端测量级电流互感器电流， 利用时分割乘法器原理产生模拟量功率信号，供给机组集散控制系统(DCS)及汽轮机数字 电液控制系统(DEH)使用。当机组区外发生故障、相邻变压器空冲等情况时，由于故障电流 大或含有非周期分量等因素，使得发电机机端测量级电流互感器电流波形发生畸变，导致 功率变送器无法真实反映发电机当前功率并且输出错误功率，甚至使得DEH或DCS误动作。 根据现场反馈，国内火电机组已发生多起电网故障时由于功率变送器输出畸变导致DEH汽 门快控误动作的事故，有些情况下还造成多台机组的停机，后果相当严重。
[0003]中国专利申请号201410131932.X提出了一种基于过流故障识别判据的发电机功 率变送方法，该方法采用全波傅氏算法，实现方法简单，但还存在一些未解决的问题：（1)当 发电机轻载工况发生故障时，过流故障识别判据灵敏度不高。由于过流定值一般整定为1.1 ~1.3倍的发电机额定电流，故障电流需大于该定值时功率计算电流才采用保护级电流互 感器电流进行计算。当在发电机轻载工况下发生故障且故障分量中含有非周期分量时，由 于故障电流不大，保护级电流互感器电流不大于过流定值门槛，此时则无法实现功率2(由 机端电压互感器三相电压和机端保护级电流互感器三相电流计算得到）输出，而测量级电 流互感器因受非周期分量因素影响而饱和，导致电流波形畸变，最终装置输出错误功率； (2) 当系统频率发生偏移或系统振荡时，由于采用固定采样频率的傅里叶算法无法适应系 统频率大幅快速变化的情况，所以使得保护级电流互感器三相电流计算值会出现时大时 小，有可能计算值大于过流定值门槛，导致功率2误输出。此外，由于系统频率波动，采用固 定采样频率的傅里叶算法计算得到的发电机机端正序电压和正序电流为错误的数值，因此 计算的功率也是错误的数值，导致此时装置输出错误的功率。
【发明内容】
[0004]本发明的目的，在于提供一种发电机功率变送装置及变送方法，其可避免在系统 频率偏移或系统振荡情况下判据误动作的情况，正确输出有功功率。
[0005]为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
[0006] -种发电机功率变送装置，包括：
[0007] 检测单元，用于检测发电机机端电压互感器三相电压、机端测量级电流互感器三 相电流及保护级电流互感器三相电流；
[0008]计算单元，用于根据检测单元获得的电压和电流，计算发电机机端电压互感器三 相电压的基波相量、机端测量级电流互感器三相电流的基波相量及保护级电流互感器三相 电流的基波相量;计算机端保护级电流互感器三相电流突变量及浮动制动门滥、发电机频 率、功率1、功率2和功率3,其中，功率1是由机端电压互感器三相电压的基波相量和机端测 量级电流互感器三相电流的基波相量计算得到，功率2是由机端电压互感器三相电压的基 波相量和机端保护级电流互感器三相电流的基波相量计算得到，功率3中的有功功率是由 机端电压互感器三相电压的瞬时值和机端测量级电流互感器三相电流的瞬时值计算得到， 功率3中的无功功率由机端电压互感器三相电压的基波相量和机端测量级电流互感器三相 电流的基波相量计算得到；以及
[0009] 判断单元，用于将发电机机端保护级电流互感器三相电流的突变量与浮动制动门 槛比较，当电流突变量大于门槛时，判断单元输出功率2,否则，再判别频率波动识别判据， 若判据功能投入且判据满足时输出功率3，否则输出功率1。
[0010] -种发电机功率变送方法，包括如下步骤：
[0011] 步骤1:实时采集发电机机端电压互感器三相电压、机端测量级电流互感器三相电 流和机端保护级电流互感器三相电流；
[0012] 步骤2:采用傅里叶算法计算发电机机端电压互感器三相电压的基波相量、机端测 量级电流互感器三相电流的基波相量和机端保护级电流互感器三相电流的基波相量；
[0013] 步骤3:计算机端保护级电流互感器三相电流突变量；
[0014]步骤4:采用发电机机端电压互感器三相电压计算发电机频率；
[0015] 步骤5:计算功率1、功率2和功率3;所述的功率1是由机端电压互感器三相电压的 基波相量和机端测量级电流互感器三相电流的基波相量计算得到;所述的功率2是由机端 电压互感器三相电压的基波相量和机端保护级电流互感器三相电流的基波相量计算得到； 所述的功率3中有功功率是由机端电压互感器三相电压的瞬时值和机端测量级电流互感器 三相电流的瞬时值计算得到，所述的功率3中无功功率由机端电压互感器三相电压的基波 相量和机端测量级电流互感器三相电流的基波相量计算得到；
[0016] 步骤6:采用带浮动制动门槛特性的电流突变量判据，判据满足时输出功率2，否则 转至步骤7;
[0017] 步骤7:采用频率波动识别判据，若判据功能投入且判据满足时输出功率3,否则输 出功率1。
[0018] 上述步骤3中，计算机端保护级电流互感器三相电流突变量当前值的公式是：
[0019] Δ/#) = |巧(幻-巧伙―/ 謂)|
[0020] 其中，下标供取A、B或C，分别表示A、B、C三相；A为与电流相关的运算函数；匕⑷ 为函数当前计算值，k为当前点标识；Λ是点号为(k-j*N)对应的计算值，N为一个 工频周波采样点数，j为一个固定正整数。
[0021] 上述巧采用电流瞬时采样运算函数、半波积分运算函数、全波积分运算函数或傅 里叶算法函数。
[0022] 上述步骤5中，功率1采用如下公式计算：
[0024]其中，Pi是功率1中的有功功率，Qi是功率1中的无功功率，Re表示取相量的实部，Im表示取相量的虚部，分别为发电机机端电压互感器三相电压的基波相量， 4/、分别为机端测量级电流互感器三相电流的基波相量4、4的共辄 复数。
[0025]上述步骤5中，功率2采用如下公式计算：
[0026] P2 =Rc0Jp；+?^?ρ； +OJpLf),Q2=lm0Jp：+Uj；+Vjp：)
[0027] 其中，P2是功率2中的有功功率，Q2是功率2中的无功功率，Re表示取相量的实部，Im 表示取相量的虚部，?ζρ?ζ&、分别为发电机机端电压互感器三相电压的基波相量， 心、分别为机端保护级电流互感器三相电流的基波相量心、心、心的共辄 复数。
[0028]上述步骤5中，功率3采用如下公式计算：
[0029]P3=Ugaima+Ugbimb+UgCimc, 0,= gJJ+OgJmb* +?Jmc* )
[0030] 其中，P3是功率3中的有功功率，uga、ugb、ugc分别为机端电压互感器三相电压的瞬 时值，iga、igb、igc分别为机端测量级电流互感器三相电流的瞬时值;Q3是功率3中的无功功 率，Im表示取相量的虚部，f>ga、分别为发电机机端电压互感器三相电压的基波 相量：，t：、分别为机端测量:级电流互感器Ξ相电流的基波相量：/_、/_、. /_ 的共辄复数。
[0031]上述步骤6中，带浮动制动门槛特性的电流突变量判据的内容为：
[0032] ΔΙ^^) >ki&J^k-?*.Ν) +k2le,
[0033]其中，:ΔΛ,(幻为机端保护级电流互感器三相电流突变量当前值，k为当前点标识， 下标供取A、B或C，分别表示A、B、C三相;h为系数，取值范围为0.05~2;k2为系数，取值范围 为0.05~0.3; 是点号为(k-i*N)对应的电流突变量值；i为一个固定正整数，N 为一个工频周波米样点数；Ie为发电机额定电流；|^Δ/,,(Α-i' *A/ 心/j表不浮动制动门 槛。
[0034]上述步骤7中，频率波动识别判据的内容是：
[0035]f-fn|>Afzd
[0036] 其中，f为发电机当前频率，fn为发电机额定功率，△fzd为频率波动定值。
[0037]采用上述方案后，本发明采用带浮动制动门槛特性的电流突变量故障识别判据和 频率波动识别判据，提高了发电机轻载工况下故障识别判据灵敏度，解决了在系统频率偏 移或系统振荡情况下判据误动作和无法正确输出有功功率的问题。
【附图说明】
[0038]图1是本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0039]以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0040] 本发明提供一种发电机功率变送装置，包括检测单元、计算单元和判断单元，其 中，检测单元用于检测发电机机端电压互感器三相电压、机端测量级电流互感器三相电流 及机端保护级电流互感器三相电流。
[0041] 所述计算单元用于根据所述检测单元获得的电压和电流，计算发电机机端电压互 感器三相电压的基波相量、机端测量级电流互感器三相电流的基波相量及保护级电流互感 器三相电流的基波相量;计算机端保护级电流互感器三相电流突变量及浮动制动门槛、发 电机频率、功率1、功率2和功率3,其中功率1是由机端电压互感器三相电压的基波相量和机 端测量级电流互感器三相电流的基波相量计算得到，功率2是由机端电压互感器三相电压 的基波相量和机端保护级电流互感器三相电流的基波相量计算得到，功率3中的有功功率 是由机端电压互感器三相电压的瞬时值和机端测量级电流互感器三相电流的瞬时值计算 得到，功率3中的无功功率由机端电压互感器三相电压的基波相量和机端测量级电流互感 器三相电流的基波相量计算得到。
[0042]所述判断单元用于将所述发电机机端保护级电流互感器三相电流的突变量与浮 动制动门槛比较，当电流突变量大于门槛时，判别单元输出功率2，否则，再判别频率波动识 别判据，若判据功能投入且判据满足时输出功率3，否则输出功率1。
[0043]基于以上变送装置，如图1所示，本发明还提供一种发电机功率变送方法，包括如 下步骤：
[0044] 步骤1，实时采集发电机机端电压互感器三相电压、机端测量级电流互感器三相电 流和机端保护级电流互感器三相电流；
[0045]步骤2,采用傅里叶算法计算发