對發電系統進行零功率保護的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及繼電保護領域，公開了對發電系統進行零功率保護的裝置，該裝置包括：第一比較器、第二比較器、與門、延時器和零功率保護啟動器；所述第一比較器用于將發電機的有功功率與預設功率高值進行比較輸出第一信號到所述延時器；所述第二比較器用于將發電機的有功功率與預設功率低值進行比較輸出第二信號到所述與門；所述延時器用于對第一信號進行預設時長延時，將延時后信號輸入所述與門；所述與門用于將經過延時后的第一信號同輸入的第二信號進行與運算，將與運算后的信號輸入所述零功率保護啟動器；所述零功率保護啟動器用于根據輸入的信號對發電系統的零功率保護進行啟動。本實用新型能夠在故障發生時，及時對發電系統進行零功率保護，進而避免對發電廠設備造成損害。
【專利說明】
對發電系統進行零功率保護的裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及繼電保護領域，具體地，涉及一種對發電系統進行零功率保護的
目.0
【背景技術】
[0002]隨著特高壓、大電網的形成，發電廠輸送通道建設中多采用同桿雙回線架設技術。采用該技術雖然能有效地減少線路數量，節約線路走廊，但也帶來了諸如線路故障率增加、對電廠危害加深等問題。
[0003]當發生雙回線線間故障或異常、倒塔等故障時，將造成發電廠的發電機無法送出功率，可能造成汽輪機超速，發電機超壓等問題。大型火力發電機在高負荷情況下，如果送出功率突然下降，將會導致機端電壓上升、汽輪機轉速升高，此時需要保護動作來防止事故擴大。因此需要提供能夠對發電系統進行零功率保護的技術方案。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是提供對發電系統進行零功率保護的裝置，以解決上述技術問題，至少部分地解決上述技術問題。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型提供一種對發電系統進行零功率保護的裝置，該裝置包括:第一比較器、第二比較器、與門、延時器和零功率保護啟動器;所述第一比較器用于將發電機的有功功率與預設功率高值進行比較輸出第一信號到所述延時器;所述第二比較器用于將發電機的有功功率與預設功率低值進行比較輸出第二信號到所述與門；所述延時器用于對第一信號進行預設時長延時，將延時后信號輸入所述與門；所述與門用于將經過延時后的第一信號同輸入的第二信號進行與運算，將與運算后的信號輸入所述零功率保護啟動器;所述零功率保護啟動器用于根據輸入的信號對發電系統的零功率保護進行啟動。
[0006]優選地，所述第一比較器用于當發電機的有功功率大于預設功率高值時，將輸出的第一信號置為高電平，否則，將輸出的第一信號置為低電平;所述第二比較器用于當發電機的有功功率小于預設功率低值時，將輸出的第二信號置為高電平，否則，將輸出的第二信號置為低電平。
[0007]優選地，所述裝置還包括第三比較器和非門，所述第三比較器用于將出口線電壓與預設電壓值比較輸出第三信號到所述非門；所述非門用于將第三信號進行非運算后，輸出到所述與門。
[0008]優選地，所述第三比較器用于當出口線電壓小于預設電壓值時，將輸出的第三信號置為高電平，否則，將輸出的第三信號置為低電平。
[0009]優選地，所述裝置還包括主汽門狀態監測器和非門，所述主汽門狀態監測器用于監測發電機的主汽門狀態輸出第四信號到所述非門；所述非門用于將第四信號進行非運算后，輸出到所述與門。
[0010]優選地，所述主汽門狀態監測器用于當發電機的主汽門狀態為閉狀態時，將輸出的第四信號置為高電平，否則，將輸出的第四信號置為低電平。
[0011]優選地，所述裝置還包括第三比較器、主汽門狀態監測器、或門以及非門，所述第三比較器用于將出口線電壓與預設電壓值比較，輸出第三信號到所述或門；所述主汽門狀態監測器用于監測發電機的主汽門狀態，輸出第四信號到所述或門；所述或門用于將所述第三信號和所述第四信號進行或運算后輸出信號到所述非門；所述非門用于將輸入信號進行非運算后，輸出信號到所述與門。
[0012]通過上述技術方案，實現對發電系統進行零功率保護的裝置，該裝置包括:第一比較器、第二比較器、與門、延時器和零功率保護啟動器;所述第一比較器用于將發電機的有功功率與預設功率高值進行比較輸出第一信號到所述延時器;所述第二比較器用于將發電機的有功功率與預設功率低值進行比較輸出第二信號到所述與門；所述延時器用于對第一信號進行預設時長延時，將延時后信號輸入所述與門；所述與門用于將經過延時后的第一信號同輸入的第二信號進行與運算，將與運算后的信號輸入所述零功率保護啟動器;所述零功率保護啟動器用于根據輸入的信號對發電系統的零功率保護進行啟動。如此，能夠在故障發生時，及時對發電系統進行零功率保護，進而避免對發電機造成損害。
[0013]本實用新型的其它特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0014]附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本實用新型，但并不構成對本實用新型的限制。在附圖中:
[0015]圖1是根據本實用新型一實施方式的對發電系統進行零功率保護的裝置的結構圖；
[0016]圖2是根據本實用新型一實施方式的對發電系統進行零功率保護的裝置的結構圖；
[0017]圖3是根據本實用新型一實施方式的對發電系統進行零功率保護的裝置的結構圖；
[0018]圖4是根據本實用新型一實施方式的對發電系統進行零功率保護的裝置的結構圖；以及
[0019]圖5是根據本實用新型一實施方式的對發電系統進行零功率保護的組件連接關系的示意圖。
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
[0021]圖1是根據本實用新型一實施方式的對發電系統進行零功率保護的裝置的結構圖。如圖1所示，該裝置包括第一比較器110、第二比較器120、延時器130、與門140和零功率保護啟動器150。第一比較器110用于將發電機的有功功率與預設功率高值進行比較輸出第一信號到延時器130。第二比較器120用于將發電機的有功功率與預設功率低值進行比較輸出第二信號到與門140。延時器130用于對第一信號進行預設時長延時，將延時后信號輸入與門140。與門140用于將經過延時后的第一信號同輸入的第二信號進行與運算，將與運算后的信號輸入零功率保護啟動器150。零功率保護啟動器150用于根據輸入的信號對發電系統的零功率保護進行啟動。例如，零功率保護啟動器150可以根據輸入的信號將動作出口以開出量方式接至非電量保護裝置實現動作跳閘。
[0022]舉例而言，可以使用發電機保護設備(G60)對發電機的有功功率進行監測。例如，采用兩個發電機保護設備對發電機的有功功率分別進行監測，將發電機的有功功率與預設功率高值和預設功率低值分別進行比較。
[0023]在一例中，第一比較器110用于當發電機的有功功率大于預設功率高值時，將輸出的第一信號置為高電平，否則，將輸出的第一信號置為低電平;第二比較器120用于當發電機的有功功率小于預設功率低值時，將輸出的第二信號置為高電平，否則，將輸出的第二信號置為低電平。
[0024]在圖1中，使用第一比較器110將發電機的有功功率與預設功率高值進行比較，輸出第一信號，使用延時器130將第一信號延時后輸入與門140;使用第二比較器120將發電機的有功功率與預設功率低值進行比較，輸出第二信號，將第二信號輸入與門140，與門140對第一信號和第二信號進行與運算，輸出信號輸入零功率保護啟動器150來對發電系統的零功率保護進行啟動。
[0025]這樣，當發電機有功功率從高于預設功率高值突然下降到低于預設功率低值時，第一信號為高電平信號，經過延時時長(例如，10秒延時)后，與第二信號進行與操作。如果發電機的有功功率在延時時長內返回到大于預設功率低值，則第二信號為低電平，此時經過與運算后的信號為低電平，發電系統的零功率保護不會被啟動。如果發電機的有功功率在延時時長后小于預設功率低值，則第二信號為高電平，此時經過與運算后的信號為高電平，發電系統的零功率保護被啟動。如此，對于因為系統擾動等原因造成的功率變化不進行零功率保護，能夠有效避免零功率保護的誤操作。
[0026]如圖2所示，在一例中，裝置還可包括第三比較器210和非門220，第三比較器210用于將出口線電壓與預設電壓值比較輸出第三信號到非門220;非門220用于將第三信號進行非運算后，輸出到與門140。
[0027]在一例中，第三比較器210用于當出口線電壓小于預設電壓值時，將輸出的第三信號置為高電平，否則，將輸出的第三信號置為低電平。
[0028]在圖2中，使用第三比較器210將出口線電壓與預設電壓值比較輸出第三信號，當出口線電壓小于預設電壓值時，第三信號為高電平，否則，第三信號為低電平。然后，將第三比較器210輸出的第三信號輸入非門220進行非運算，將非門220的輸出信號輸入與門140同第一信號和第二信號進行與運算。將與門140的輸出信號輸入零功率保護啟動器150來對發電系統的零功率保護進行控制。
[0029]采用上述技術方案，當出口線電壓小于預設電壓值(為相欠電壓)時，閉鎖零功率保護。當PT(電壓互感器)斷線或振蕩中心處于發電機組內部時，發電機的機端電壓將會嚴重降低，此時測量到的發電機機端電壓小于預設電壓值，計算的有功功率小于預設功率低值，采用上述技術方案，零功率保護被閉鎖。
[0030]另外，當發電機機端短路時，機端電壓低于預設電壓值，此時可由主保護(例如差動保護)來進行故障切除，進而避免造成汽輪機組超速和發電機變壓器過電壓，也不會影響零功率保護的性能。
[0031]如圖3所示，裝置還可包括主汽門狀態監測器310和非門220，主汽門狀態監測器310用于監測發電機的主汽門狀態輸出第四信號到非門220;非門220用于將第四信號進行非運算后，輸出到與門140。
[0032 ]在一實施例中，主汽門狀態監測器310用于當發電機的主汽門狀態為閉狀態時，將輸出的第四信號置為高電平，否則，將輸出的第四信號置為低電平。
[0033]在圖3中，使用主汽門狀態監測器310監測發電機的主汽門狀態輸出第四信號，當監測發電機的主汽門狀態為閉狀態時，第四信號為高電平，否則，第四信號為低電平。將主汽門狀態監測器310輸出的第四信號輸入非門220進行非運算，將非門220的輸出信號輸入與門140同第一信號和第二信號進行與運算。將與門140的輸出信號輸入零功率保護啟動器150來對發電系統的零功率保護進行控制。
[0034]如圖4所示，裝置包括第一比較器110、第二比較器120、延時器130、與門140、零功率保護啟動器150，以及第三比較器210、主汽門狀態監測器310、或門410和非門220。
[0035]其中，第一比較器110將發電機的有功功率與預設功率高值進行比較輸出第一信號到延時器130。第二比較器120將發電機的有功功率與預設功率低值進行比較輸出第二信號到與門140。延時器130對第一信號進行預設時長延時，將延時后信號輸入與門140。第三比較器210將出口線電壓與預設電壓值比較，輸出第三信號到或門410。主汽門狀態監測器310監測發電機的主汽門狀態，輸出第四信號到或門410。或門410將第三信號和第四信號進行或運算后輸出信號到非門220。非門220將輸入信號進行非運算后，輸出信號到與門140。與門140將經過延時后的第一信號、輸入的第二信號以及從非門220輸入的信號進行與運算，將與運算后的信號輸入零功率保護啟動器150。零功率保護啟動器150根據輸入的信號對發電系統的零功率保護進行啟動。
[0036]通過本實用新型中技術方案，能夠在故障發生時，及時對發電機進行零功率保護，進而避免對發電機造成損害;并且能夠防止因為有功功率擺動導致錯誤進行零功率保護操作的發生。
[0037]以下使用發電機保護設備G60中靈活組件來實現上述裝置。如圖5所示，其為根據本實用新型實施方式的對發電系統進行零功率保護的組件的邏輯關系示意圖。其中，發電系統可包括發電機和變壓器等。發電機出口不設出口斷路器。每個發電機配置2套發電機保護設備G60。圖5中，組件193-199為第一套發電機保護設備G60的組件，組件200-207為第二套發電機保護設備G60的組件。其中，虛線表示邏輯組件由虛線連接的對應發電機保護設備G60的組件完成。組件193、200(相欠電壓3啟動)在發電機的出口線電壓小于預設電壓值時，發出高電平信號;組件194、201 (主汽門常開點接通(H5A))在主汽門為關閉狀態時，發送高電平信號。組件197 (PF)(FE 11)啟動)，FE 11為第一電機保護設備G60的靈活組件，當發電機的出口的有功功率小于預設功率低值時，輸出高電平。組件204(PF〈(FE12)啟動)，FE12為第二電機保護設備G60的靈活組件，當發電機的出口的有功功率大于預設功率高值時，輸出高電平。此外，組件195、202實現邏輯或運算，組件196、203實現邏輯非運算，組件198、205實現邏輯與運算，組件199、206實現延時，組件207進行零功率保護操作。
[0038]如圖5所示，組件193和組件194輸出的信號經或運算，以及非運算后與組件197輸出信號進行與運算；組件200和組件201輸出的信號經或運算、非運算后同組件204輸出信號，以及第一與門(與(2)，由組件198實現)輸出的經過組件199(timer27)延時后信號進行與運算(第二與門(與(3)，由組件205實現)處的與運算)，輸出信號經過延時后控制零功率保護。
[0039]采用上述邏輯結構能夠實現本實用新型中裝置。
[0040]當發電機啟機并網過程中，有功功率從零開始上升時，有功功率小于預設功率低值，但是因為沒有監測到有功功率大于預設功率高值，零功率保護不會被啟動。
[0041]當有功功率大于預設功率高值時，但是因為沒有在延時時間之后監測到有功功率小于預設功率低值，零功率保護不會被啟動。
[0042]當發電機有功功率從高于預設功率高值突然下降到低于預設功率低值時，如果發電機的有功功率在延時時長(例如，10秒延時)內返回到大于預設功率低值，則發電系統的零功率保護不會被啟動。如果發電機的有功功率在延時時長后小于預設功率低值，則發電系統的零功率保護被啟動。如此，對于因為系統擾動等原因造成的功率變化不進行零功率保護，能夠有效避免零功率保護的誤操作。
[0043]當出口線電壓小于預設電壓值(為相欠電壓)時，閉鎖零功率保護。當PT(電壓互感器)斷線或振蕩中心處于發電機組內部時，發電機的機端電壓將會嚴重降低，此時測量到的發電機機端電壓小于預設電壓值，計算的有功功率小于預設功率低值，采用上述技術方案，零功率保護被閉鎖。另外，當發電機機端短路時，機端電壓低于預設電壓值，此時可由主保護(例如差動保護)來進行故障切除，進而避免造成汽輪機組超速和發電機變壓器過電壓，也不會影響零功率保護的性能。
[0044]采用上述技術方案，當主汽門關閉時，發電系統的零功率保護被閉鎖。在機組發生非功率斷面時，由發電機其他保護動作，此時不需零功率保護不進行參與。
[0045]零功率保護在硬壓板投入時，以全停方式出口，即解列、跳滅磁開關、關汽輪機主汽門，同時，還可以增加“零功率保護”LED顯示(例如，在原G60裝置面板增加“零功率保護”LED顯示)，方便運行人員及時掌握該保護動作情況。
[0046]在上述技術方案中，充分利用廠站內發電機保護設備的靈活性，對發電系統實現零功率保護，無需增加其他保護設備，能夠節約成本僅需要零功率保護出口信號，以開出量方式接至非電量保護跳閘開入量回路;使用兩個發電機保護設備實現所述技術方案，具備雙重化配置原則，可靠性更高;增加“零功率保護”指示，方便運行及檢修人員及時掌握保護動作情況。
[0047]以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思范圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。
[0048]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0049]此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內容。
【主權項】
1.一種對發電系統進行零功率保護的裝置，該裝置包括:第一比較器、第二比較器、與門、延時器和零功率保護啟動器； 所述第一比較器用于將發電機的有功功率與預設功率高值進行比較輸出第一信號到所述延時器； 所述第二比較器用于將發電機的有功功率與預設功率低值進行比較輸出第二信號到所述與門； 所述延時器用于對第一信號進行預設時長延時，將延時后信號輸入所述與門； 所述與門用于將經過延時后的第一信號同輸入的第二信號進行與運算，將與運算后的信號輸入所述零功率保護啟動器； 所述零功率保護啟動器用于根據輸入的信號對發電系統的零功率保護進行啟動。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于， 所述第一比較器用于當發電機的有功功率大于預設功率高值時，將輸出的第一信號置為高電平，否則，將輸出的第一信號置為低電平； 所述第二比較器用于當發電機的有功功率小于預設功率低值時，將輸出的第二信號置為高電平，否則，將輸出的第二信號置為低電平。3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括第三比較器和非門， 所述第三比較器用于將出口線電壓與預設電壓值比較輸出第三信號到所述非門； 所述非門用于將第三信號進行非運算后，輸出到所述與門。4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于， 所述第三比較器用于當出口線電壓小于預設電壓值時，將輸出的第三信號置為高電平，否則，將輸出的第三信號置為低電平。5.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括主汽門狀態監測器和非門， 所述主汽門狀態監測器用于監測發電機的主汽門狀態輸出第四信號到所述非門； 所述非門用于將第四信號進行非運算后，輸出到所述與門。6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述主汽門狀態監測器用于當發電機的主汽門狀態為閉狀態時，將輸出的第四信號置為高電平，否則，將輸出的第四信號置為低電平。7.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括第三比較器、主汽門狀態監測器、或門以及非門， 所述第三比較器用于將出口線電壓與預設電壓值比較，輸出第三信號到所述或門； 所述主汽門狀態監測器用于監測發電機的主汽門狀態，輸出第四信號到所述或門； 所述或門用于將所述第三信號和所述第四信號進行或運算后輸出信號到所述非門； 所述非門用于將輸入信號進行非運算后，輸出信號到所述與門。
【文檔編號】H02H7/06GK205429700SQ201620269198
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月1日
【發明人】馬迎東, 張晉宇, 王文棟, 陳娜紅
【申請人】中國神華能源股份有限公司, 神華（福建）能源有限責任公司, 神華福能發電有限責任公司