[发明专利]发电机同期过程监测与分析系统

说明书

技术领域

本发明属于电力系统二次监测自动化应用领域，涉及发电机同期系统运行过程的监测与分析系统。

背景技术

发电机并网投入系统运行称为并列。随着电力系统的不断发展，同步发电机的单机容量也越来越大，大型机组的不恰当的并列操作将导致严重后果。因此，提高并列操作的准确度和可靠性，对于系统的可靠运行具有很大的现实意义。

并列的理想条件为发电机电压相量和系统电压相量相等，即频率、幅值分别相等，相位差为零，同时频率差在合理范围内。并网前需要检测这些电气量是否在定值范围内，确保合闸时发电机本体受到的冲击电流影响最小，电力系统受到的无功冲击最小，这就是检同期。早期的检同期装置采用同期继电器，这种方式精度差，对电网的冲击较大；现代一般采用微机装置，提高操作可靠性。

在新电厂投运或机组检修后，在并网前都需要进行所谓“假同期实验”，所谓假同期实验是指，在拉开发电机出口断路器两侧隔离开关(如只一侧存在，则拉开一侧隔离开关)，并且断开隔离开关操作电源的情况下，使同期装置投入运行，根据事先设定的同期定值，使断路器合闸。假同期试验目的是，根据检测装置对假同期过程以及最后结果的分析，检测同期装置是否按照事先设定的定值对发电机进行并列操作。

目前对假同期数据的分析，国内一般通过录波装置，但此类设备基本都是在试验结束后，将采集到的数据上传到上位机进行分析。在实验过程中，用户无法对同期并网的过程进行实时监视，看不出当前时刻的电压差、相位差的变化趋势，如果并网过程发生异常，用户也无法及时分析出产生异常情况的原因。

同期并网发生异常，一般产生的原因为并网瞬间发电机与待并系统的电压向量差过大。过大的电压差可对发电机定子产生过大的冲击电流或对电力系统产生扰动性的无功扰动。

一般而言，发电机与系统的电压向量差有两个产生的原因，一个为电压幅值差，一个为电压向量角度相位差，或者二者同时起作用。

目前的检测装置只能具体分析出并网瞬间电压差的大小，而不能具体区分出，在并网瞬间两个电压向量的幅值、相位的具体关系。从而造成在同期异常的情况下，不能顺利分析出具体的技术原因。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种发电机同期过程监测与分析系统，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

发电机同期过程监测与分析系统包括：

1.电量采集上传模块：通过可编程逻辑控制器对发电机电压、系统电压的瞬时值以及合闸指令信号、合闸动作信号进行采集和上传；

2.数据计算分析模块：计算发电机电压和系统电压之间的有效值差和相位差；

3.结果输出模块：将分析计算的结果以图形和表格的形式输出，包括以下两个子模块：

(1)实时数据观察子模块：将发电机电压和系统电压在相量图上以旋转相量的形式直观展现，显示两路电压瞬时值的实时动态曲线；

(2)历史数据分析子模块：同期观察结束后，将并网过程全程记录的数据以波形图形式输出，可对任意时间点或者时间段的电压差和相位差进行分析。

本系统使用PAC实现下位机，利用其多CPU特征实现12通道(＞1600Hz采样频率)的海量数据的存储和实时传输；具体方法为利用PAC的双系统，将连续采集到的数据切割成小片，在采样模块的两次数据采样间隙，通过TCP/IP协议实现实时上传，从而上位机具备了实时分析海量数据的功能，可以在现场实验过程中即从下位机接收数据进行分析，大量的计算已经在实验过程中完成，因此在实验结束后，无须长时间等待即可展开图形分析；系统具备虚拟同步表功能，可实时分析当前时刻发电机电压和系统电压向量的特征，在实验结束后，支持全程回放功能，可分析任一时刻的相关电气参数特性(发电机和系统电压瞬时值、相位和频率，压差变化等)，通过节点动作时间定位，可以自动分析同期状况；系统支持手动和自动由节点启动、停止两种录波方式，启动方式：手动、Di(i＝1，2，3，4)从高电平向低电平跳变或从低电平向高电平跳变启动；停止方式：手动、Di(i＝1，2，3，4)从高电平向低电平跳变或从低电平向高电平跳变停止；且可以手动和自动配合工作，例如启动使用手动，停止使用自动方式。

在同期过程中，将电压频率、幅值、相位的变化以图形的方式实时、动态、直观地展现，使工程师能够通过图形直观地分析出同期过程中任意时刻发电机电压和系统电压的幅值和相角关系，判断出同期异常的存在与否以及分析出问题产生的具体原因。