一种保护配合关系的检查方法、装置、介质及电子设备与流程

[0001]
本申请实施例涉及发变组保护技术领域，尤其涉及一种保护配合关系的检查方法、装置、介质及电子设备。


背景技术：

[0002]
随着经济社会的快速发展，电力系统的中发电机的励磁系统保护机制也在不断的完善。目前的励磁系统过励限制特性与发电机转子的过负荷能力匹配检查，所采取的方法主要是根据保护装置校验实测的几个点及其动作时间，将此动作电流代入到反时限公式中，进行计算，得到的动作时间短于保护的时间，则认为配合良好。但其目前存在的问题在于因保护校验所取的点仅为个别点，不具有普便性，不能完整展现保护和励磁的配合关系，另外，两者的配合关系是否合适，也不能够直观的进行展现。


技术实现要素：

[0003]
本申请实施例提供一种保护配合关系的检查方法、装置、介质及电子设备，可以利用matlab软件的plot()函数，实现对抽水蓄能电站发电机转子保护反时限曲线的绘制，可以实现全时性比较，突破了传统的取特定试验样点的惯性思维，实现了在保护配合核对工作时，提供了一种可视化的较为直观的解决办法。
[0004]
第一方面，本申请实施例提供了一种保护配合关系的检查方法，所述方法包括：
[0005]
获取发电机励磁装置过励反时限特性公式与发电机继电保护装置反时限过负荷保护公式；
[0006]
根据所述反时限过负荷保护公式的定值单中的参数，将所述反时限过负荷保护公式转化为t-i型目标公式；
[0007]
采用预先编写的plot()函数，绘制所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线；其中，所述曲线的横坐标为电流标幺值，纵坐标为动作时间；
[0008]
在同一坐标系中显示所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线。
[0009]
进一步的，所述过励反时限特性公式为：
[0010][0011]
其中，t为瞬时温度值，i为转子电流标幺值，i
p
为长期运行值，默认取1；a为常数，a为反时限常数。
[0012]
进一步的，所述反时限过负荷保护公式为：
[0013]
[0014]
其中，θ(t)为绕组流过电流时间t后绕组的温升，τ
e
为绕组的温升时间常数，i为流过绕组的电流，i0为绕组的额定电流，θ
limit
：绕组的最大温升。
[0015]
进一步的，根据所述反时限过负荷保护公式的定值单中的参数，将所述反时限过负荷保护公式转化为t-i型目标公式，包括：
[0016]
获取所述反时限过负荷保护公式的定值单；
[0017]
读取所述定值单中所述反时限过负荷保护公式的τ
e
取值和θ(t)/θ
limit
的取值，并代入公式，将所述反时限过负荷保护公式转化为t-i型目标公式。
[0018]
进一步的，所述t-i型目标公式为：
[0019]
t＝-1200
·
ln(1-1.3/(i^2))；
[0020]
其中，t为瞬时温度值，i为转子电流标幺值。
[0021]
进一步的，在显示所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线之后，所述方法还包括：
[0022]
响应于曲线放大操作，对所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线所处的坐标系进行放大处理。
[0023]
进一步的，在显示所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线之后，所述方法还包括：
[0024]
响应于数据校验操作，获取输入的标幺值数据，输出过励反时限的动作时间和过负荷保护的动作时间。
[0025]
第二方面，本申请实施例提供了一种保护配合关系的检查装置，所述装置包括：
[0026]
公式获取模块，用于获取发电机励磁装置过励反时限特性公式与发电机继电保护装置反时限过负荷保护公式；
[0027]
公式转化模块，用于根据所述反时限过负荷保护公式的定值单中的参数，将所述反时限过负荷保护公式转化为t-i型目标公式；
[0028]
曲线生成模块，用于采用预先编写的plot()函数，绘制所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线；其中，所述曲线的横坐标为电流标幺值，纵坐标为动作时间；
[0029]
曲线显示模块，用于在同一坐标系中显示所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线。
[0030]
第三方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请实施例所述的保护配合关系的检查方法。
[0031]
第四方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本申请实施例所述的保护配合关系的检查方法。
[0032]
本申请实施例所提供的技术方案，获取发电机励磁装置过励反时限特性公式与发电机继电保护装置反时限过负荷保护公式；根据所述反时限过负荷保护公式的定值单中的参数，将所述反时限过负荷保护公式转化为t-i型目标公式；采用预先编写的plot()函数，绘制所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线；其中，所述曲线的横坐标为电流标幺值，纵坐标为动作时间；在同一坐标系中显示所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线。本申请所提供的技术方案，可以利用matlab软件的plot
()函数，实现对抽水蓄能电站发电机转子保护反时限曲线的绘制，可以实现全时性比较，突破了传统的取特定试验样点的惯性思维，实现了在保护配合核对工作时，提供了一种可视化的较为直观的解决办法。
附图说明
[0033]
图1是本申请实施例一提供的一种保护配合关系的检查方法的流程图；
[0034]
图2是本申请实施例一提供的matlab软件中执行的计算代码示意图；
[0035]
图3是本申请实施例一提供的plot()函数输出的曲线示意图；
[0036]
图4是本申请实施例一提供的plot()函数输出的曲线放大效果图；
[0037]
图5是本申请实施例一提供的厂家的发电机转子过负荷曲线示意图；
[0038]
图6是本申请实施例一提供的发电机转子过负荷曲线与保护配合情况的示意图；
[0039]
图7是本申请实施例二提供的一种保护配合关系的检查装置；
[0040]
图8是本申请实施例四提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0041]
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。
[0042]
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
[0043]
实施例一
[0044]
图1是本申请实施例一提供的一种保护配合关系的检查方法的流程图，本实施例可适用于抽水蓄能电站励磁系统保护的情况，该方法可以由本申请实施例所提供的保护配合关系的检查装置执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式来实现，并可集成于运行此系统的电子设备中。
[0045]
如图1所示，所述保护配合关系的检查方法包括：
[0046]
s110、获取发电机励磁装置过励反时限特性公式与发电机继电保护装置反时限过负荷保护公式。
[0047]
针对发电机低励、转子绕组过负荷、定子过负荷、发电机过激磁等异常运行方式，发变组保护中装设了失磁、转子绕组过负荷、定子绕组过负荷、发电机过激磁保护，同时励磁调节器配置低励限制、转子过电流限制、定子电流限制和v/hz限制等限制器。其动作顺序为：先由励磁调节器进行限制，如限制器动作后仍然不能恢复至正常工况，则由发变组保护动作于停机。
[0048]
因此，在进行发变组保护整定计算和励磁参数设置时，需要考虑发变组保护和励磁调节器的配合，防止出现异常情况时励磁限制器还未进行限制，继电保护先于励磁限制器动作于停机。正因如此，本实施例以配置有国内外不同系统的保护为例进行解释。
[0049]
其中，抽水蓄能发变组保护系统采用安德里茨生产的compact2-a系列保护装置，励磁系统采用国电南瑞公司生产的nes-6100系列励磁调节器。
[0050]
因国内外对于转子过负荷反时限的保护理念不同，其应用的公式也不一样，南瑞的励磁过励反时限特性用以下公式。依现场实际情况，其中a值取值对发电机定子为35，对转子为30，过励反时限限制器符合以下公式：
[0051][0052]
其中，t为瞬时温度值，i为转子电流标幺值，ip为长期运行值，默认取1；a为常数，a为反时限常数。
[0053]
其中，转子电流标幺值启动值一般设置为1.1，高于该值才开始热量累积。长期运行值默认取1；指数一般取2；反时限常数，依据现场情况，定子一般取35，转子取30。
[0054]
本方案中，所述反时限过负荷保护公式为：
[0055][0056]
其中，θ(t)为绕组流过电流时间t后绕组的温升，τ
e
为绕组的温升时间常数，i为流过绕组的电流，i0为绕组的额定电流，θ
limit
：绕组的最大温升。
[0057]
国外安德里茨采用的是对被保护设备的精确热学模拟，可以表明绕组中流过电流时的温升情况，对于安德里茨转子过负荷保护，被保护系统在额定电流下经过数倍时间常数(约3～4倍时间常数)而达到温度上限后温度将保持恒定。此公式中不考虑不同的冷却条件。
[0058]
公式中θ
limit
指的是转子绕组在额定电流下运行约4倍时间常数τ
e
后，可达到的最大温升；θ(t)指的是转子绕组流过时间t后绕组的温升；τ
e
指的是发热时间常数(heating time constant)，根据热运行数据及转子温升曲线，励磁满负荷运行到转子温度稳定不再上升的时间为发热时间常数的4倍，此处发热时间常数设定为20分钟；i指的是流过转子绕组的电流，i0指的是转子绕组的额定电流。
[0059]
由公式原理可见，θ
limit
与θ(t)均为相对温升，跳闸温度(temp.trip)即为θ(t)与θ
limit
的比值，如跳闸温度(temp.trip)定值为130％，则θ(t)/θ
limit
比值即为1.3。
[0060]
s120、根据所述反时限过负荷保护公式的定值单中的参数，将所述反时限过负荷保护公式转化为t-i型目标公式。
[0061]
其中，可以通过获取定值单，并获取相应参数的方式，将反时限过负荷保护公式转化，以得到与过励反时限特性公式相同的格式。
[0062]
下表为反时限过负荷保护公式的定值单，如下表：
[0063][0064]
本方案中，可选的，根据所述反时限过负荷保护公式的定值单中的参数，将所述反时限过负荷保护公式转化为t-i型目标公式，包括：
[0065]
获取所述反时限过负荷保护公式的定值单；
[0066]
读取所述定值单中所述反时限过负荷保护公式的τ
e
取值和θ(t)/θ
limit
的取值，并代入公式，将所述反时限过负荷保护公式转化为t-i型目标公式。
[0067]
其中，通过将τ
e
取值和θ(t)/θ
limit
的取值代入公式之后，可以得到另外两个参数(t、i)之间的关系，从而可以转化为t-i型目标公式。
[0068]
本方案中，具体的，所述t-i型目标公式为：
[0069]
t＝-1200
·
ln(1-1.3/(i^2))；
[0070]
其中，t为瞬时温度值，i为转子电流标幺值。
[0071]
由此，两套不同原理的保护公式形式上已统一。
[0072]
s130、采用预先编写的plot()函数，绘制所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线；其中，所述曲线的横坐标为电流标幺值，纵坐标为动作时间。
[0073]
本方案中，采用的是matlab软件的plot()函数。matlab是美国mathworks公司出品的商业数学软件，具有算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算等强大功能。此处将试图以matlab软件的plot()函数为依托，将两种不同原理反时限曲线的绘制在同一个平面上，直观的观察其配合关系。
[0074]
具体的，利用统一转换后的公式，在matlab中的通过plot()函数编写的程序段为：
[0075]
a＝0.1:0.01:2；％将电流用a表示，在此为标幺值；
[0076]
t1＝30./(a.^2-1)；％南瑞保护所用的公式；
[0077]
t＝-1200*ln(1-1.3/(i^2))；％安德里茨保护所用公式，在matlab中，对ln()函数的表示为log()，对lg()对数的表示为log10()；
[0078]
plot(a,t1,'b',a,t2,'r')；％plot函数将两个公式画在一个画面；
[0079]
title('t-a curve')；％曲线名称；
[0080]
xlabel('independent variable a(a*)')；％x轴定义为非独立变量a；
[0081]
ylabel('dependent variable t(s)')；％y轴定义为独立变量t；
[0082]
text(1.3,-1000,'nari')；％nari曲线名称描述位置；
[0083]
text(1.4,2900,'andritz')；％andritz曲线名称描述位置。
[0084]
为了能够让本领域技术人员更清楚的了解本方案，本方案还提供了相应的示意图，图2是本申请实施例一提供的matlab软件中执行的计算代码示意图。
[0085]
s140、在同一坐标系中显示所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线。
[0086]
经过转换后，可以通过plot()函数输出相应曲线的波形图。图3是本申请实施例一提供的plot()函数输出的曲线示意图。如图3所示，波峰较高的为t-i型目标公式的曲线(andritz)，波峰较低的，为过励反时限特性公式的曲线(nari)，通图中可以看出，在相同的标幺值的情况下，过励反时限曲线的动作时间是低于过负荷保护曲线的。因此，可以直观的说明两者之前的配合关系时匹配的。
[0087]
本方案中，可选的，在显示所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线之后，所述方法还包括：
[0088]
响应于曲线放大操作，对所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线所处的坐标系进行放大处理。
[0089]
图4是本申请实施例一提供的plot()函数输出的曲线放大效果图。如图4所示，由两条曲线可见，在1.0倍额定电流以后，特别是1.05倍额定电流以后，安德里茨保护的反时限曲线包含了励磁的曲线，励磁保护先于发变组保护动作，两个保护配合良好。
[0090]
在本方案中，可选的，显示所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线之后，所述方法还包括：
[0091]
响应于数据校验操作，获取输入的标幺值数据，输出过励反时限的动作时间和过负荷保护的动作时间。
[0092]
可以理解的，在得到两者的匹配关系之后，可以通过输入标幺值数据，来确定在该标幺值的情况下，两者的具体的动作时间，从而辅助工作人员对实际情况进行判断。
[0093]
本方案将不同原理的保护公式经转换后，利用matlab软件的plot()函数，实现对抽水蓄能电站发电机转子保护反时限曲线的绘制，并将所有曲线放在一个平面，形象而直观地进行比较，突破了传统的取特定试验样点的惯性思维，实现了在保护配合核对工作时，可采取的另一种可视化的较为直观的解决办法。
[0094]
本申请实施例所提供的技术方案，获取发电机励磁装置过励反时限特性公式与发电机继电保护装置反时限过负荷保护公式；根据所述反时限过负荷保护公式的定值单中的参数，将所述反时限过负荷保护公式转化为t-i型目标公式；采用预先编写的plot()函数，绘制所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线；其中，所述曲线的横坐标为电流标幺值，纵坐标为动作时间；在同一坐标系中显示所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线。本申请所提供的技术方案，可以利用matlab软件的plot()函数，实现对抽水蓄能电站发电机转子保护反时限曲线的绘制，可以实现全时性比较，突破了传统的取特定试验样点的惯性思维，实现了在保护配合核对工作时，提供了一种可视化的较为直观的解决办法。
[0095]
除此之外，本实施例还提供了发电机转子过负荷曲线的配合情况的检查措施，图5是本申请实施例一提供的厂家的发电机转子过负荷曲线示意图。该曲线是由哈尔滨电机厂
提供的，根据厂家提供的转子过负荷曲线公式，将以各方曲线及转子过负荷定时限曲线同时通过plot()函数绘制在一张图上，图6是本申请实施例一提供的发电机转子过负荷曲线与保护配合情况的示意图。由图6中可以看出，考虑了哈电提供的转子过负荷曲线后，其保护曲线与南瑞的励磁限制曲线及发电机过负荷能力曲线的配合关系良好。
[0096]
实施例二
[0097]
图7是本申请实施例二提供的一种保护配合关系的检查装置，所述装置可由软件和/或硬件实现，并可集成于智能终端等电子设备中。
[0098]
如图7所示，该装置可以包括：
[0099]
公式获取模块710，用于获取发电机励磁装置过励反时限特性公式与发电机继电保护装置反时限过负荷保护公式；
[0100]
公式转化模块720，用于根据所述反时限过负荷保护公式的定值单中的参数，将所述反时限过负荷保护公式转化为t-i型目标公式；
[0101]
曲线生成模块730，用于采用预先编写的plot()函数，绘制所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线；其中，所述曲线的横坐标为电流标幺值，纵坐标为动作时间；
[0102]
曲线显示模块740，用于在同一坐标系中显示所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线。
[0103]
本发明实施例所提供的一种保护配合关系的检查装置可执行本发明任意实施例所提供的一种保护配合关系的检查方法，具备执行一种保护配合关系的检查方法相应的功能模块和有益效果。
[0104]
实施例三
[0105]
本申请实施例三还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种保护配合关系的检查方法，该方法包括：
[0106]
获取发电机励磁装置过励反时限特性公式与发电机继电保护装置反时限过负荷保护公式；
[0107]
根据所述反时限过负荷保护公式的定值单中的参数，将所述反时限过负荷保护公式转化为t-i型目标公式；
[0108]
采用预先编写的plot()函数，绘制所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线；其中，所述曲线的横坐标为电流标幺值，纵坐标为动作时间；
[0109]
在同一坐标系中显示所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线。
[0110]
存储介质是指任何的各种类型的存储器电子设备或存储电子设备。术语“存储介质”旨在包括：安装介质，例如cd-rom、软盘或磁带装置；计算机系统存储器或随机存取存储器，诸如dram、ddr ram、sram、edo ram，兰巴斯(rambus)ram等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储)；寄存器或其它相似类型的存储器元件等。存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合。另外，存储介质可以位于程序在其中被执行的计算机系统中，或者可以位于不同的第二计算机系统中，第二计算机系统通过网络(诸如因特网)连接到计算机系统。第二计算机系统可以提供程序指令给计算机用于执行。术语“存储介质”可以包括可以驻留在不同未知中(例如在通过网络连接的不同计算机系统中)的两个或更多
存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。
[0111]
当然，本申请实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的保护配合关系的检查操作，还可以执行本申请任意实施例所提供的保护配合关系的检查方法中的相关操作。
[0112]
实施例四
[0113]
本申请实施例四提供了一种电子设备，该电子设备中可集成本申请实施例提供的保护配合关系的检查装置，该电子设备可以是配置于系统内的，也可以是执行系统内的部分或者全部功能的设备。图8是本申请实施例四提供的一种电子设备的结构示意图。如图8所示，本实施例提供了一种电子设备800，其包括：一个或多个处理器820；存储装置810，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器820执行，使得所述一个或多个处理器820实现本申请实施例所提供的保护配合关系的检查方法，该方法包括：
[0114]
获取发电机励磁装置过励反时限特性公式与发电机继电保护装置反时限过负荷保护公式；
[0115]
根据所述反时限过负荷保护公式的定值单中的参数，将所述反时限过负荷保护公式转化为t-i型目标公式；
[0116]
采用预先编写的plot()函数，绘制所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线；其中，所述曲线的横坐标为电流标幺值，纵坐标为动作时间；
[0117]
在同一坐标系中显示所述过励反时限特性公式的曲线与所述t-i型目标公式的曲线。
[0118]
当然，本领域技术人员可以理解，处理器820还实现本申请任意实施例所提供的保护配合关系的检查方法的技术方案。
[0119]
图8显示的电子设备800仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0120]
如图8所示，该电子设备800包括处理器820、存储装置810、输入装置830和输出装置840；电子设备中处理器820的数量可以是一个或多个，图8中以一个处理器820为例；电子设备中的处理器820、存储装置810、输入装置830和输出装置840可以通过总线或其他方式连接，图8中以通过总线850连接为例。
[0121]
存储装置810作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块单元，如本申请实施例中的保护配合关系的检查方法对应的程序指令。
[0122]
存储装置810可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储装置810可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储装置810可进一步包括相对于处理器820远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0123]
输入装置830可用于接收输入的数字、字符信息或语音信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置840可包括显示屏、扬声器等电子设
备。
[0124]
本申请实施例提供的电子设备，可以利用matlab软件的plot()函数，实现对抽水蓄能电站发电机转子保护反时限曲线的绘制，可以实现全时性比较，突破了传统的取特定试验样点的惯性思维，实现了在保护配合核对工作时，提供了一种可视化的较为直观的解决办法。
[0125]
上述实施例中提供的保护配合关系的检查装置、介质及电子设备可执行本申请任意实施例所提供的保护配合关系的检查方法，具备执行该方法相应的功能模块和有益效果。未在上述实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请任意实施例所提供的保护配合关系的检查方法。
[0126]
注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。