专利名称：大型发电机安全监视装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于准确监视检测发电机组运行工况的安全监视装置，特别是针对大型发电机组实时动、静态在线安全监视和无刷励磁检测，是一类新型智能化的电厂运行监控装置。
目前我国电站自动化已进入一个崭新的发展阶段。在大型火电厂中，锅炉、汽机方面已经普遍装设了在线微机监控装置，相对而言，发电机及励磁系统的监控还比较落后，仍维持在对常规电量(如电压，电流，功率，频率等)通过表计进行静态监视的水平，无法推断和预测各运行工况的极限和裕度。另外随着系统的逐步扩大，对于机组稳定性的要求提高了，这使得发电机转子功角δ的检测越来越必要。大型发电机组的投产是电网发展的方向，300MW以上的大型发电机组多采用无刷励磁系统，转子电量和绕组温升都不能直接检测，这给运行、检测带来了困难。而且，发电机单机容量的增大又引起一系列运行的新问题，大机组多数在远距离，重负荷的情况下向系统输电，在欠阻尼下，有可能产生低频振荡。机组汽缸多，轴系加长，在一些特定的工况下轴系会出现扭振，因此为了保证机组正常的安全运行，需要对这些异常现象及时予以检测。
本实用新型的目的在于提供一种能检测出上述各种异常现象的大型发电机安全监视装置，它可定期或响应用户请求，完成对稳态电量和动态工况的监视和显示，还能实现对无刷励磁机组转子侧电量和温升的检测，具有采集量较少，监视面较宽，使用方便、快捷等优点。
实现上述目的的本实用新型的大型发电机安全监视装置，执行安监程序，所述安全监视装置包括一个工业控制计算机，一个数据采集板，一个接口装置和输入/输出装置，所述接口装置是一个将发电机端输出的电压、电流、氢压和氢温信号变换和集中输出到所述数据采集板的接口电路板，包括至少一组电流互感器，每组由三个电流互感器构成，分别输入Ia、Ib、Ic，其中每个电流互感器具有正负极性的两个输入端，其输出端均并联连接一个具有相同数值的电阻，用于将电流信号输出为电压信号；至少一组电压互感器，每组由三个电压互感器构成，分别输入Ua、Ub、Uc，采用Y/Y接法，输入的公共端连在一起，输入Un，输出的公共端接地，电流和电压互感器的输出公共端均接地；至少一路氢压、氢温信号输入端子插孔和一个扁平电缆插座，用于将变换的信号通过该电缆输出到所述数据采集板。
根据本实用新型的又一方案，数据采集板以标准微机总线为基础，具有12位分辨率，包括运算放大器、模/数转换器、数据缓存器、定时器、方式控制器及控制逻辑电路。数据采集板采用16路同时采样，采用三相电压和电流的瞬时值采样，采样频率按需选取。
根据本实用新型的又一方案，辨识程序的工况计算部分包括有效电量P、Q、U、I、cos的计算，实时饱和参数计算，实时转子电量计算、实时功角计算、无刷励磁电量计算和自搜索低励限制整定计算。
本实用新型的大型发电机安全监视装置主要具有如下功能1、实时采集，计算和显示运行工况。
2、发电机运行功角的在线显示，并能给出功角的极限裕度。
3、屏幕显示发电机运行容量P-Q图。
4、计算和显示无刷励磁转子侧电量和温升。
5、计算和显示考虑饱和效应的发电机参数，主要有xd，x′d，Td，T′d等。
6、按Xd饱和参数设计整定的低励限制监视。
7、根据输入的电压或功率预测运行点的变化情况。
8、根据运行指令显示和记录三相电压，电流波形。
9、显示和记录24小时内的负荷变化情况。
10、投入运行时或运行一段时间后，自动检测设备本身的运行情况。
11、定期或响应用户请求打印输出报表、曲线。
在200MW以上的发电机组上安装本实用新型装置，能大大提高机组安全稳定运行的水平，特别是进相范围的扩大，对提高线路传输容量和提高生产效率将起到显著作用。
图1是本实用新型装置的总体示意图；图2是辩识程序结构示意图3是图2的程序流程框图；图4是图1中接口装置的接口板底视图；图5本实用新型实施例的实时检测显示画面。
以下结合
本实用新型的发电机安全监视装置的一个实施例图4的接口底板供两台发电机(一号机，二号机)共用，每台机组接3路电压互感器(PT)和3路电流互感器及氢压、氢温信号各一路，两台机共用16路。这16路模拟输入中，1-8路接一号机，9-16路接二号机，从发电机二次侧标准柜中的相应端口引入所需的100V三相电压和5A三相电流信号到接口装置的输入端子，再接好现场采集的氢压、氢温信号，由接口装置转换为标准5V的电压信号和氢温、氢压直流电压信号经电缆引到数据采集板接口，采集板16路同时采样，精度为12位，输入电压信号范围为-5-+5V，最高采样频率为24KHZ，采样速度为工频每周20点，采样时间取2-3秒。数据采集自动进行，不占用CPU时间，为了适应交流采样对相位的严格要求，在本实施例中，采用合众达公司的SEED-AD391采集板，它由运算放大器、12位模/数转换器、数据缓存器、定时器、方式控制器和控制逻辑电路等构成，经电厂实践检验，采样的频率和长度满足要求。可将数据采集板插入计算机主机内，主机采用386或486微机、4MB内存、120MB硬盘、显示器为20英寸、VGA显示器、分辩率为1024*768。
平圩电厂两台共用监视装置设计，主要实现实时检测、工况预测、波形显示、负荷显示和制表打印等实时应用服务功能，其中实时检测是主功能模块，在此模块下，检测装置采集并计算处理三相电压电流信号和氢温氢压信号，得到各运行工况参量的有效值U、I、P、Q、cos和软件计算功率角度法。利用实时数据和根据辨识程序计算求得发电机主要参数Xad，xd，x′d，Td，T′d等；计算并绘出运行容量极限P-Q图，计算出裕度；如果越限则给出警告，响铃并显示；用辨识程序由定子侧电量计算出转子侧电量电压，电流，温升等。
图5的画面分为两大部分左边大部是P-Q极限图，显示运行点、时间等信息，右边是工况量显示栏，列出上述各量的具体数值。该图输出运行参量符号及部分单位说明如下S视在功率P有功功率Q无功功率δ运行功角U机端电压I定子电流cos功率因数dP有功裕度dQ无功裕度dδ功角裕度Uf转子电压If转子电流Rf转子电阻Tf转子温度Xad电枢反应电抗Xdd轴同步电抗X′dd轴瞬变电抗T′dd轴瞬变时间常数Td0d轴开路时间常数PH2氢压TH2氢温Deg度PU标幺值单位MPa兆帕图5中的P-Q极限图共有三条低励限制曲线，其中曲线1是不计饱和的低励曲线，曲线2是实用的计及饱和的低励曲线，曲线3是理想的计及饱和的低励曲线。从图中可清楚看出，采用左移的曲线2既可以扩大发电机进相运行范围，又可以保证一定的安全裕度。表1中列出了理想的计及饱和的低励曲线的数据
表1.理想的计及饱和的低励曲线的数据从表1我们看出每一点R和C都不同，这是由于各点的饱和程度不同。而且表1中所有的R都大于不计饱和的低励曲线的R，所有的C都小于不计及饱和的低励曲线的C。这样带来的结果就是进相运行范围的增大。经现场实验数据计算表明，采用实用的计及饱和的低励曲线，一台60万千瓦机组可挖掘进相无功7～8万千乏，调压效益近5％，具有明显的技术经济效益。无刷励磁机组，转子电量及温度检测，可提供运行安全指示。功角δ的显示为机组静态稳定给出裕度。
权利要求1.一种执行安监程序的大型发电机安全监视与无刷励磁检测装置，包括一个工业控制计算机，一个数据采集板，一个接口装置和输入/输出装置，其特性在于所述接口装置是一个将发电机端输出的电压、电流、氢压和氢温信号变换和集中输出到所述数据采集板的接口电路板，它包括至少一组电流互感器(CT1，CT2，CT3)，每组由三个电流互感器构成，分别输入Ia、Ib、Ic，其中每个电流互感器具有正负极性的两个输入端，其输出端均并联连接一个具有相同数值的电阻，用于将电流信号输出为电压信号，至少一组电压互感器(PT1，PT2，PT3)，每组由三个电压互感器构成，分别输入Ua、Ub、Uc，采用Y/Y接法，输入的公共端连在一起，输入Un，输出的公共端接地，电流和电压互感器的输出公共端均接地，至少一路氢压、氢温信号输入端子插孔(Vp1+，Vp1-，Vt1+，Vt1-)和一个扁平电缆插座，用于将变换的信号通过该电缆输出到所述数据采集板。
2.根据权利要求1所述的大型发电机安全监视装置，其中所述的数据采集板以标准微机总线为基础，具有12位分辨率，包括运算放大器、模/数转换器、数据缓存器、定时器、方式控制器及控制逻辑电路。
3.根据权利要求2所述的大型发电机安全监视装置，其中所述的数据采集板采用16路同时采样，采样频率按需要设置，采用三相电压和电流的瞬时值采样。
4.根据权利要求1所述的大型发电机安全监视装置，其中所述的安监程序包括实时检测，工况预置，工况计算，辨识应用和显示服务程序，其中的工况计算部分包括有效电量P、Q、U、I、cos的计算，实时饱和参数计算、实时转子电量计算、实时功角计算和低励限制整定计算、Xd饱和辨识值计算、无刷励磁电量计算、自搜索低励限制计算。
专利摘要一种大型发电机智能型安全监视及无刷励磁检测装置，执行辨识程序，用于实现稳态电量的在线监视、无刷励磁机组转子电量、温升和动态工况的检测。该装置包括一个微计算机，包括一个16路通道的数据采集板，所有通道同时采样，一个与所述采集板的输入端相连的PT/CT接口装置，将现场采集的外部电压、电流等信号变换为标准计算机输入信号，经采集板送入微机处理并显示。该装置能指示运行功角稳定裕度，给出无刷励磁转子绕组电量及温升，能显著提高机组的安全稳定运行水平，特别是扩大进相范围，提高线路传输容量，具有可观的技术经济效益。
文档编号G01R31/34GK2250526SQ9620195
公开日1997年3月26日 申请日期1996年2月6日 优先权日1996年2月6日
发明者沈善德, 朱守真, 杨常府, 韩冬梅 申请人:清华大学