本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種基于綜合諧波故障識別的發(fā)電機功率變送裝置及變送方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)發(fā)電機功率變送器通過采集發(fā)電機機端電壓和機端測量級電流互感器電流，利用時分割乘法器原理產(chǎn)生模擬量功率信號，供給機組集散控制系統(tǒng)(DCS)及汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)使用。當(dāng)機組區(qū)外發(fā)生故障、相鄰變壓器空沖等情況時，由于故障電流大或含有非周期分量等因素，使得發(fā)電機機端測量級電流互感器電流波形發(fā)生畸變，導(dǎo)致功率變送器無法真實反應(yīng)發(fā)電機當(dāng)前功率并且輸出錯誤功率，甚至使得DEH或DCS誤動作。根據(jù)現(xiàn)場反饋，國內(nèi)火電機組已發(fā)生多起電網(wǎng)故障時由于功率變送器輸出畸變導(dǎo)致DEH汽門快控誤動作的事故，有些情況下還造成多臺機組的停機，后果相當(dāng)嚴(yán)重。

“CN201410131932”提出了一種基于過流故障識別判據(jù)的發(fā)電機功率變送方法，該方法采用全波傅氏算法，實現(xiàn)方法簡單，但還存在一些未解決的問題：當(dāng)發(fā)電機輕載工況發(fā)生故障時，過流故障識別判據(jù)靈敏度不高。由于過流定值一般整定為1.1～1.3倍的發(fā)電機額定電流，故障電流需大于該定值時功率計算電流才采用保護級電流互感器電流進行計算。當(dāng)在發(fā)電機輕載工況下發(fā)生故障且故障分量中含有非周期分量時，由于故障電流不大，保護級電流互感器電流不大于過流定值門檻，此時則無法實現(xiàn)由機端電壓互感器三相電壓和機端保護級電流互感器三相電流計算得到的功率輸出，而測量級電流互感器因受非周期分量因素影響而飽和，導(dǎo)致電流波形畸變，最終裝置輸出錯誤功率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的，在于提供一種基于綜合諧波故障識別的發(fā)電機功率變送裝置及變送方法，能有效解決測量級CT易飽和導(dǎo)致輸出錯誤功率的問題，輸出正確功率。

為達成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種基于綜合諧波故障識別的發(fā)電機功率變送裝置，包括：

檢測單元，用于檢測發(fā)電機機端電壓互感器三相電壓、機端測量級電流互感器三相電流及保護級電流互感器三相電流；

計算單元，用于根據(jù)所述檢測單元獲得的電壓和電流，計算發(fā)電機機端電壓互感器三相電壓的基波相量、機端測量級電流互感器三相電流的基波相量及保護級電流互感器三相電流的基波相量；計算功率1和功率2，其中功率1是由機端電壓互感器三相電壓的基波相量和機端測量級電流互感器三相電流的基波相量計算得到，功率2是由機端電壓互感器三相電壓的基波相量和機端保護級電流互感器三相電流的基波相量計算得到；計算由機端測量級電流互感器三相電流中n次諧波分量幅值，其中n可取2，3或5；以及

判斷單元，用于將所述諧波分量幅值與諧波分量定值門檻比較，當(dāng)機端測量級電流互感器三相電流中任一相n次諧波分量幅值大于相應(yīng)諧波分量定值門檻，則輸出發(fā)電機功率2，否則輸出發(fā)電機功率1。

一種基于綜合諧波故障識別的發(fā)電機功率變送方法，包括如下步驟：

步驟1：實時采集發(fā)電機機端電壓互感器三相電壓、機端測量級電流互感器三相電流和機端保護級電流互感器三相電流；

步驟2：采用傅里葉算法計算發(fā)電機機端電壓互感器三相電壓的基波相量、機端測量級電流互感器三相電流的基波相量和機端保護級電流互感器三相電流的基波相量；

步驟3：計算功率1和功率2；所述的功率1是由機端電壓互感器三相電壓的基波相量和機端測量級電流互感器三相電流的基波相量計算得到；所述的功率2是由機端電壓互感器三相電壓的基波相量和機端保護級電流互感器三相電流的基波相量計算得到；

步驟4：計算機端測量級電流互感器三相電流中n次諧波分量幅值，其中n可取2，3或5；

步驟5：采用諧波分量故障識別判據(jù)，判據(jù)滿足時輸出功率2，否則輸出功率1。

上述步驟3中，功率1采用如下公式計算：

$P=\mathrm{Re}({\stackrel{\·}{U}}_{ga}{{\stackrel{\·}{I}}_{ma}}^{*}+{\stackrel{\·}{U}}_{gb}{{\stackrel{\·}{I}}_{mb}}^{*}+{\stackrel{\·}{U}}_{gc}{{\stackrel{\·}{I}}_{mc}}^{*}),Q_1=Im({\stackrel{\·}{U}}_{ga}{{\stackrel{\·}{I}}_{ma}}^{*}+{\stackrel{\·}{U}}_{gb}{{\stackrel{\·}{I}}_{mb}}^{*}+{\stackrel{\·}{U}}_{gc}{{\stackrel{\·}{I}}_{mc}}^{*})$

其中，P₁是功率1中的有功功率，Q₁是功率1中的無功功率，Re表示取相量的實部，Im表示取相量的虛部，分別為發(fā)電機機端電壓互感器三相電壓的基波相量，分別為機端測量級電流互感器三相電流的基波相量的共軛復(fù)數(shù)。

上述步驟3中，功率2采用如下公式計算：

$P_2=\mathrm{Re}({\stackrel{\·}{U}}_{ga}{{\stackrel{\·}{I}}_{pa}}^{*}+{\stackrel{\·}{U}}_{gb}{{\stackrel{\·}{I}}_{pb}}^{*}+{\stackrel{\·}{U}}_{gc}{{\stackrel{\·}{I}}_{pc}}^{*}),Q_2=Im({\stackrel{\·}{U}}_{ga}{{\stackrel{\·}{I}}_{pa}}^{*}+{\stackrel{\·}{U}}_{gb}{{\stackrel{\·}{I}}_{pb}}^{*}+{\stackrel{\·}{U}}_{gc}{{\stackrel{\·}{I}}_{pc}}^{*})$

其中，P₂是功率2中的有功功率，Q₂是功率2中的無功功率，Re表示取相量的實部，Im表示取相量的虛部，分別為發(fā)電機機端電壓互感器三相電壓的基波相量，分別為機端保護級電流互感器三相電流的基波相量的共軛復(fù)數(shù)。

上述步驟5，諧波分量故障識別判公式如下：

其中，為機端測量級電流互感器三相電流n次諧波分量幅值，I_{n_Set}為n次諧波分量定值門檻。

采用上述方案后，本發(fā)明采用諧波分量故障識別判據(jù)，提高了發(fā)電機故障識別判據(jù)靈敏度，可有效解決測量級CT易飽和導(dǎo)致輸出錯誤功率的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的流程圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。

本發(fā)明提供一種基于綜合諧波故障識別的發(fā)電機功率變送裝置，包括檢測單元、計算單元和判斷單元，其中，檢測單元用于檢測發(fā)電機機端電壓互感器三相電壓、機端測量級電流互感器三相電流及機端保護級電流互感器三相電流。

所述的計算單元用于根據(jù)所述檢測單元獲得的電壓和電流，計算發(fā)電機機端電壓互感器三相電壓的基波相量、機端測量級電流互感器三相電流的基波相量及保護級電流互感器三相電流的基波相量；計算功率1和功率2，其中功率1是由機端電壓互感器三相電壓的基波相量和機端測量級電流互感器三相電流的基波相量計算得到，功率2是由機端電壓互感器三相電壓的基波相量和機端保護級電流互感器三相電流的基波相量計算得到；計算由機端測量級電流互感器三相電流中n次諧波分量幅值，其中n可取2，3或5。

所述判斷單元用于將所述諧波分量幅值與諧波分量定值門檻比較，當(dāng)機端測量級電流互感器三相電流中任一相n次諧波分量幅值大于相應(yīng)諧波分量定值門檻，則輸出發(fā)電機功率2，否則輸出發(fā)電機功率1。

基于以上變送裝置，如圖1所示，本發(fā)明還提供一種基于綜合諧波故障識別的發(fā)電機功率變送方法，包括如下步驟：

步驟1，實時采集發(fā)電機機端電壓互感器三相電壓、機端測量級電流互感器三相電流和機端保護級電流互感器三相電流；

步驟2，采用傅里葉算法計算發(fā)電機機端電壓互感器三相電壓的基波相量機端測量級電流互感器三相電流的基波相量和機端保護級電流互感器三相電流的基波相量

步驟3，根據(jù)機端電壓互感器三相電壓的基波相量和機端測量級電流互感器三相電流的基波相量，依據(jù)以下公式計算功率1：

$P_1=\mathrm{Re}({\stackrel{\·}{U}}_{ga}{{\stackrel{\·}{I}}_{ma}}^{*}+{\stackrel{\·}{U}}_{gb}{{\stackrel{\·}{I}}_{mb}}^{*}+{\stackrel{\·}{U}}_{gc}{{\stackrel{\·}{I}}_{mc}}^{*}),Q_1=Im({\stackrel{\·}{U}}_{ga}{{\stackrel{\·}{I}}_{ma}}^{*}+{\stackrel{\·}{U}}_{gb}{{\stackrel{\·}{I}}_{mb}}^{*}+{\stackrel{\·}{U}}_{gc}{{\stackrel{\·}{I}}_{mc}}^{*})$

其中，P₁是功率1中的有功功率，Q₁是功率1中的無功功率，Re表示取相量的實部，Im表示取相量的虛部，分別為的共軛復(fù)數(shù)。

根據(jù)機端電壓互感器三相電壓的基波相量和機端保護級電流互感器三相電流的基波相量，依據(jù)以下公式計算功率2：

$P_2=\mathrm{Re}({\stackrel{\·}{U}}_{ga}{{\stackrel{\·}{I}}_{pa}}^{*}+{\stackrel{\·}{U}}_{gb}{{\stackrel{\·}{I}}_{pb}}^{*}+{\stackrel{\·}{U}}_{gc}{{\stackrel{\·}{I}}_{pc}}^{*}),Q_2=Im({\stackrel{\·}{U}}_{ga}{{\stackrel{\·}{I}}_{pa}}^{*}+{\stackrel{\·}{U}}_{gb}{{\stackrel{\·}{I}}_{pb}}^{*}+{\stackrel{\·}{U}}_{gc}{{\stackrel{\·}{I}}_{pc}}^{*})$

其中，P₂是功率2中的有功功率，Q₂是功率2中的無功功率，Re表示取相量的實部，Im表示取相量的虛部，分別為的共軛復(fù)數(shù)。

步驟4，計算機端測量級電流互感器三相電流中n次諧波分量幅值其中n可取2，3或5；

步驟5，采用諧波分量故障識別判據(jù)，諧波分量故障識別判據(jù)公式是：

其中，下標(biāo)可取A、B或C，分別表示A、B、C三相，為機端測量級電流互感器三相電流中n次諧波分量幅值，其中n可取2，3或5；I_{n_Set}為諧波分量定值門檻。

以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。