专利名称：一种低压机组发电控制保护系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种低压机组的控制保护系统，特别涉及一种低压水轮发电机组的控制保护系统。
背景技术：
我国小水电资源非常丰富，大多数小水电站分散开发、就地供电，普遍采用常规设备与传统的控制方式；特别是农村小型水电站(AC400V低压机 组)，为降低造价，水轮机操作器和发电机励磁设备十分简易，自动化程度低，控制保护设备种类繁多，操作复杂、维护困难、运行成本高、综合管理困难。为实现农村小水电站自动化技术改造并推广应用，解决原有的水轮发电机组配套的操作器、励磁设备与自动控制要求不匹配的问题，需应用新技术、研制适合小水电自动化改造的配套设备，提供系统化的解决方案。
发明内容本实用新型的目的在于解决原有技术自动控制程度低的问题，提供一种一体化低压机组发电控制保护系统，将发电机的保护、控制、测量、数据通信等功能集中于一体。本实用新型的技术方案是包括显示屏、直观式仪表、手动操作控制按钮与转换开关、隔离刀闸及框架式万能断路器、电流互感器组及电压互感器组、微机型一体化控制保护装置、可控硅励磁输出模块、可控硅调速输出模块，所述微机型一体化控制保护装置包括主(PU模块、开关量输入模块、开关量输出模块、直流温度采样模块、交流采样保护模块、励磁调速控制模块，所述显示屏、开关输入量模块、开关输出量模块、直流温度采样模块、交流采样保护模块、励磁调速控制模块分别与主CPU模块相连，所述开关量输入模块接收来自手动操作按钮与转换开关、隔离刀闸及框架式万能断路器的开关信号，所述开关量输出模块输出开关信号控制辅机设备的开启和关闭，直流温度采样模块采集来自机组轴承与绕组的温度信号或水位等直流模拟量信号，电流互感器组及电压互感器组把电流、电压信号输送到直观式仪表、交流采样保护模块，励磁调速控制模块分别与可控硅调速输出模块、可控娃励磁输出模块相连，所述手动操作按钮与转换开关控制信号连接到辅机设备。一种低压机组发电控制保护系统，包括显示屏、直观式仪表、手动操作控制按钮与转换开关、隔离刀闸及框架式万能断路器、电流互感器组及电压互感器组、微机型一体化控制保护装置、可控硅励磁输出模块，其特征在于所述微机型一体化控制保护装置包括主(PU模块、开关量输入模块、开关量输出模块、直流温度采样模块、交流采样保护模块、励磁调速控制模块。所述的开关量输入模块可配置2块，所述的微机型一体化控制保护装置内共可配置7块模块。本实用新型的有益效果在于低压机组发电控制保护系统在确保可靠的前提下，将测量、控制、保护、调速、励磁等功能系统化集成实现，采用高性能微处理器作为核心、多CPU架构、模块化功能设计，完整的实现机组保护、励磁控制、转速测控、温度巡检、电量采集、非电量采集、同期控制，改变了传统的结构模式，大大提高了产品的总体性能，具有良好的电磁兼容性。系统设计实现时充分考虑小水电站的适用性，统筹考虑现地控制功能、自动化监控维护和运行管理功能、远程监控调度管理功能，提供自动运行与手动运行2种不同模式，性能价格比极高，在小小水电领域拥有较大的推广应用价值。
图I为本实用新型的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说 明。实施例方案I :低压机组发电控制保护系统，包括显示屏、直观式仪表、手动操作控制按钮与转换开关、隔离刀闸及框架式万能断路器、电流互感器组及电压互感器组、微机型一体化控制保护装置、可控硅励磁输出模块、可控硅调速输出模块，所述微机型一体化控制保护装置包括主CPU模块、开关量输入模块、开关量输出模块、直流温度采样模块、交流采样保护模块、励磁调速控制模块，所述显示屏、开关输入量模块、开关输出量模块、直流温度采样模块、交流采样保护模块、励磁调速控制模块分别与主CPU模块相连，所述开关量输入模块接收来自手动操作按钮与转换开关、隔离刀闸及框架式万能断路器的开关信号，所述开关量输出模块输出开关信号控制辅机设备的开启和关闭，直流温度采样模块采集来自机组轴承与绕组的温度信号或水位等直流模拟量信号，电流互感器组及电压互感器组把电流、电压信号输送到直观式仪表、交流采样保护模块，励磁调速控制模块分别与可控硅调速输出模块、可控硅励磁输出模块相连，所述手动操作按钮与转换开关控制信号连接到辅机设备。微机型一体化控制保护装置提供可在线编程功能，可根据电站现场情况的不同在现场完成机组开停机控制流程的编辑与修改。装置能够实现在遥控情况或触摸屏手动操作情况下，输入授权口令后以一键指令完成机组的自动开停机顺序控制功能。显示屏作为人机界面显示及操作窗口，可以显示机组的三相电压、三相电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数、发电机组温度等模拟量数据，还可显示机组设备的状态信息，如断路器位置信号、示流器信号、闸门或阀门的开启或关闭信号等。显示屏同时作为运行维护人员的控制操作界面。机组的开停机操作、保护定值查询与维护、参数设定等可以在显示屏输入授权口令后完成。微机型一体化控制保护装置内部各模块间采用双CAN总线实现数据与信息的交换，各子模块通过CAN现场总线向主CPU模块上传控制过程信息及相关数据，显示屏、后台监控计算机可通过主CPU模块向各子模块下发设定的参数和有关给定值。主CPU模块作为对内对外信息的交换控制中心，实现与显示屏、后台监控计算机的通信互联，将设定参数等信息转发至内部各模块，同时将各模块的测量数据、报警信息、控制动作信息等上传至外部显示屏、后台监控计算机显示。开关量输入模块完成32个开关量信号的采集，带事件顺序记录功能。装置外部采用无源接点，需另行提供24V信号电源。开关量输出模块可提供16路继电器开出，无源接点方式输出，实现机组开停机生产过程中顺序控制功能。直流温度采样模块，完成8路非电量信号，其中6路RTD温度量信号，可采集PtlOO或Cu50热电阻三线制信号接入方式，另外2路可用于采集直流模拟量信号，信号源4-20mA、0-5V可选，采集量包括水位、压力、流量等信号。交流采样保护模块，针对低压机组设计实现三段式电流保护、过负荷保护、过电压保护、低电压保护、过速保护、高频保护、低频保护等继电保护功能。根据发电机容量的不同，还可选择增加、配置对应的保护要求。模块设计采集3路测量电流、3路保护电流、3路发电机电压、I路系统电压信号，可满足400V低压机组的保护功能所需。机组有功功率、无功功率、功率因数通过计算获得，所有信息可通过高速现场总线数据通道传送给主CPU模块，最终还可直接以数字通信方式直接传到显示屏显示。此外，交流采样保护模块还完成同期并网调整控制功能，通过装置内部的CAN高速现场总线网与其他模块交换信息，配合实现机组电压、频率的调节与控制，免除传统水电站内的大量硬接点接线，实时性加强。同期并网采用最优算法对合闸相角差进行预测，频率调整、电压调整命令可完全在内部通信实现， 提高同期精度及速度。励磁调速控制模块可完成励磁控制、调速控制2种功能，其中励磁控制功能与可控硅励磁输出模块配合实现励磁的调节，包括增励、减励，完成并网前机组电压的调整、并网后机组无功功率的调整。而调速功能可用于机组转速测量，将转速测量值和转速告警信息直接通过CAN现场总线通讯网直接传送到主CPU模块，不再像传统模式一样通过电缆硬接点方式相连。励磁调速控制模块可同时完成测量机组和系统(电网)的频差，实现机组频率的调节和控制，具有开机、停机、并网及增减负荷等功能，配合交流保护采样模块完成机组同期并网调整功能。此外，调速功能还能与可控硅调速输出模块配合，可实现采用手电两用电动机调速的低压机组转速调节功能，包括增速、减速，完成并网前机组频率的调整、并网后机组有功功率的调整。当低压发电机组采用电动机调速时，系统同时配套设计有2个交流接触器控制电机的正反转，利用可控硅调速输出模块完成电机的变频调速，达到控制机转速的目的。直观式仪表一套(共5块数显式仪表)，其中电压表、频率表各2块，外加I块同步表；同步表作为电站手动同期并网操作时观察用。手动操作控制按钮与转换开关一套，用于完成机组的手动运行操作，作为机组紧急停机、检修时的保留操作功能。隔离刀闸及框架式万能断路器一套，作为400V低压机组的一次电气设备组成；采用电动预储能式框架式万能断路器，充分满足低压机组同期并网操作的需要。电流互感器组及电压互感器组一套，其中电流互感器组用于采集400V低压机组的电流信号，电压互感器则分别采集来自400V低压母线、低压机组的电压信号，上述两组互感器的输出信号分别接至系统的直观式仪表、交流采样保护模块。实施例方案2 低压机组发电控制保护系统，包括显示屏、直观式仪表、手动操作控制按钮与转换开关、隔离刀闸及框架式万能断路器、电流互感器组及电压互感器组、微机型一体化控制保护装置、可控硅励磁输出模块，所述微机型一体化控制保护装置包括主CPU模块、开关量输入模块、开关量输出模块、直流温度采样模块、交流采样保护模块、励磁调速控制模块，除开关量输入模块有2块外其余模块各I块，装置内共7块模块。与方案I不同之处为，第I点不再配置可控硅调速输出模块，主要适用于采用电液调速的低压机组，微机型一体化控制保护装置需通过其内部的开关量输出模块的继电器输出接点控制外部的调速器增速、减速以及进行开停机操作，需采用普通硬接点、电缆联系方式。也不需配置控制电机正反转的2只交流接触器。与方案I不同之处为，第2点微机型一体化控制保护装置内配置模块多I块开关 输入量模块(共2块，装置内部模块数达到7块)。采用2块开关量输入模块，可采集多达64点的开关量信号，适用于电站现场信号采集点数较多的场合。
权利要求1.一种低压机组发电控制保护系统，包括显示屏、直观式仪表、手动操作控制按钮与转换开关、隔离刀闸及框架式万能断路器、电流互感器组及电压互感器组，其特征在于还包括微机型一体化控制保护装置、可控娃励磁输出模块、可控娃调速输出模块，所述微机型一体化控制保护装置包括主CPU模块、开关量输入模块、开关量输出模块、直流温度采样模块、交流采样保护模块、励磁调速控制模块，所述显示屏、开关输入量模块、开关输出量模块、直流温度采样模块、交流采样保护模块、励磁调 速控制模块分别与主CPU模块相连，所述开关量输入模块接收来自手动操作按钮与转换开关、隔离刀闸及框架式万能断路器的开关信号，所述开关量输出模块输出开关信号控制辅机设备的开启和关闭，直流温度采样模块采集来自机组轴承与绕组的温度信号或水位等直流模拟量信号，电流互感器组及电压互感器组把电流、电压信号输送到直观式仪表、交流采样保护模块，励磁调速控制模块分别与可控硅调速输出模块、可控硅励磁输出模块相连，所述手动操作按钮与转换开关控制信号连接到辅机设备。
2.一种低压机组发电控制保护系统，包括显示屏、直观式仪表、手动操作控制按钮与转换开关、隔离刀闸及框架式万能断路器、电流互感器组及电压互感器组、微机型一体化控制保护装置、可控硅励磁输出模块，其特征在于所述微机型一体化控制保护装置包括主CPU模块、开关量输入模块、开关量输出模块、直流温度采样模块、交流采样保护模块、励磁调速控制模块。
专利摘要本实用新型公开了一种低压机组发电控制保护系统，包括显示屏、直观式仪表、手动操作控制按钮与转换开关、隔离刀闸及框架式万能断路器、电流互感器组及电压互感器组、微机型一体化控制保护装置、可控硅励磁输出模块、可控硅调速输出模块，所述微机型一体化控制保护装置包括主CPU模块、开关量输入模块、开关量输出模块、直流温度采样模块、交流采样保护模块、励磁调速控制模块。所述低压机组发电控制保护系统集中完成了对400V低压水轮发电机组的控制与保护，充分满足现场的自动与手动运行要求，提高了电站的自动化程度，降低了电站运行维护人员的劳动强度，性能价格比高、实用性强。
文档编号G05B19/418GK202795030SQ20122051156
公开日2013年3月13日 申请日期2012年10月8日 优先权日2012年10月8日
发明者李昆, 胡清波, 赵红梅, 周贵平, 张锦 申请人:华自科技股份有限公司