一种海上电网电站实时短路电流监控装置及监控方法
【专利摘要】本发明涉及一种海上电网电站实时短路电流监控装置及监控方法，其特征在于：监控装置包括电源、电网设备状态采集模块、CPU、预报警显示模块和负荷抑制驱动模块；电源为电网设备状态采集模块、CPU、预报警显示模块和负荷抑制驱动模块供电，电网设备状态采集电路实时采集电网各设备断路器的开关状态信号并生成实时状态表，电网设备状态采集电路将实时状态表发送给CPU；CPU将实时得到的短路电流传输至预报警显示电路，预报警显示电路实时实时输出报警信号；CPU将产生的负荷抑制参数传输至负荷抑制驱动电路，负荷抑制驱动电路产生一负荷抑制信号并抑制当前离线负载启动。本发明可以广泛应用于海上电网电站中。
【专利说明】一种海上电网电站实时短路电流监控装置及监控方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电流监控装置及监控方法，特别是关于一种海上电网电站实时短 路电流监控装置及监控方法。
【背景技术】
[0002] 目前海上电网电站的短路电流均采用离线计算方式，即选取最大运行方式及最小 运行方式，分别计算出最大短路电流及最小短路电流，前者用于电气设备的选择与校验，后 者用于继电保护整定计算与灵敏度校验。在海上电网电站实际运行过程中，由于发电机组 在线数量的变化、海上石油平台电站拓扑结构的变化以及在线负载的变化，海上电网电站 的实时短路电流值会在最大短路电流及最小短路电流之间变化，当由于人为操作失误或海 上电网电站故障导致电网出现非正常运行方式时，海上电网电站的实时短路电流值甚至会 超出最大短路电流。因此海上电网电站生产过程中，通过离线计算得到的短路电流基本没 有参考价值。
【发明内容】
[0003] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够在线实时显示当前短路电流水平并 报警的海上电网电站实时短路电流监控装置及监控方法。
[0004] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种海上电网电站实时短路电流监 控装置，其特征在于：它包括电源、电网设备状态采集模块、CPU、预报警显示模块和负荷抑 制驱动模块；所述电源为所述电网设备状态采集模块、CPU、预报警显示模块和负荷抑制驱 动模块供电，所述电网设备状态采集模块、预报警显示模块和负荷抑制驱动模块分别通过 导线与所述CPU连接；所述电网设备状态采集电路实时采集电网各设备断路器的开关状态 信号并生成实时状态表，所述电网设备状态采集电路将实时状态表发送给所述CPU;所述 CPU将实时得到的短路电流传输至所述预报警显示电路，所述预报警显示电路实时实时输 出报警信号；所述CPU将产生的负荷抑制参数传输至所述负荷抑制驱动电路，所述负荷抑 制驱动电路产生一负荷抑制信号并抑制当前离线负载启动。
[0005] 所述CPU包括数据存储模块、模型参数表生成模块、负荷抑制参数生成模块和短 路电流计算模块；所述数据存储模块将存储的负载的电抗、功率模型参数和负载配置表分 别传输至所述模型参数表生成模块和负荷抑制参数生成模块；所述模型参数表生成模块将 生成的动态模型参数表传输至所述短路电流计算模块；所述短路电流计算模块实时计算短 路电流并传输至所述预报警显示电路；所述负荷抑制参数生成模块产生负荷抑制参数并传 输至所述负荷抑制驱动电路。
[0006] 一种基于所述海上电网电站实时短路电流监控装置的监控方法，其包括以下步 骤：1)电源给海上电网电站实时短路电流监控装置供电，电网设备状态采集模块实时采集 电网各设备断路器的开关状态信号，并根据采集到的开关状态信号生成反映电网机组在线 状态、拓扑结构和负载在线状态的实时状态表，电网设备状态采集模块将生成的实时状态 表发送给CPU ;2)数据存储模块将存储的负载的电抗、功率等模型参数和负载配置表传输 至模型参数表生成模块，模型参数表生成模块根据接收到的实时状态表对接收到的负载的 模型参数进行处理，生成动态模型参数表传输至短路电流计算模块；3)短路电流计算模块 根据接收到的动态模型参数表实时计算短路电流并传输至预报警显示电路，预报警显示模 块实时显示短路电流水平并将实时短路电流与预设的短路电流报警阈值进行比较，当实时 短路电流超出预设的短路电流报警阈值时，预报警显示模块输出报警信号；4)数据存储模 块将存储的负载的电抗、功率等模型参数和负载配置表传输至负荷抑制参数生成模块，负 荷抑制参数生成模块根据接收到的负载配置表对是否有足够的余量匹配需要启动的负载 进行判断，当没有足够的余量来匹配需要启动的负载时，负荷抑制参数生成模块产生负荷 抑制参数并传输至负荷抑制驱动电路；负荷抑制驱动电路根据接收到的负荷抑制参数产生 一负荷抑制信号并传输至当前离线负载，由负荷抑制信号抑制当前离线负载启动。
[0007] 所述步骤3)中，短路电流为近端和远端发电机供给的短路电流与电动机反馈电 流之和，即：
[0008] ID = Ik+I " M，
[0009] 式中，ID为短路电流，Ik为近端和远端发电机供给的短路电流，Γ Μ为电动机反馈 电流。
[0010] 对于三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路四种不同的短路类型，所述发 电机供给的短路电流I k为：
[0011]
【权利要求】
1. 一种海上电网电站实时短路电流监控装置，其特征在于：它包括电源、电网设备状 态采集模块、CPU、预报警显示模块和负荷抑制驱动模块；所述电源为所述电网设备状态采 集模块、CPU、预报警显示模块和负荷抑制驱动模块供电，所述电网设备状态采集模块、预报 警显示模块和负荷抑制驱动模块分别通过导线与所述CPU连接； 所述电网设备状态采集电路实时采集电网各设备断路器的开关状态信号并生成实时 状态表，所述电网设备状态采集电路将实时状态表发送给所述CPU;所述CPU将实时得到的 短路电流传输至所述预报警显示电路，所述预报警显示电路实时实时输出报警信号；所述 CPU将产生的负荷抑制参数传输至所述负荷抑制驱动电路，所述负荷抑制驱动电路产生一 负荷抑制信号并抑制当前离线负载启动。
2. 如权利要求1所述的一种海上电网电站实时短路电流监控装置，其特征在于：所述 (PU包括数据存储模块、模型参数表生成模块、负荷抑制参数生成模块和短路电流计算模 块；所述数据存储模块将存储的负载的电抗、功率模型参数和负载配置表分别传输至所述 模型参数表生成模块和负荷抑制参数生成模块；所述模型参数表生成模块将生成的动态模 型参数表传输至所述短路电流计算模块；所述短路电流计算模块实时计算短路电流并传输 至所述预报警显示电路；所述负荷抑制参数生成模块产生负荷抑制参数并传输至所述负荷 抑制驱动电路。
3. -种基于如权利要求1或2任一项所述的海上电网电站实时短路电流监控装置的监 控方法，其包括以下步骤： 1) 电源给海上电网电站实时短路电流监控装置供电，电网设备状态采集模块实时采集 电网各设备断路器的开关状态信号，并根据采集到的开关状态信号生成反映电网机组在线 状态、拓扑结构和负载在线状态的实时状态表，电网设备状态采集模块将生成的实时状态 表发送给CPU ; 2) 数据存储模块将存储的负载的电抗、功率等模型参数和负载配置表传输至模型参数 表生成模块，模型参数表生成模块根据接收到的实时状态表对接收到的负载的模型参数进 行处理，生成动态模型参数表传输至短路电流计算模块； 3) 短路电流计算模块根据接收到的动态模型参数表实时计算短路电流并传输至预报 警显示电路，预报警显示模块实时显示短路电流水平并将实时短路电流与预设的短路电流 报警阈值进行比较，当实时短路电流超出预设的短路电流报警阈值时，预报警显示模块输 出报警信号； 4) 数据存储模块将存储的负载的电抗、功率等模型参数和负载配置表传输至负荷抑制 参数生成模块，负荷抑制参数生成模块根据接收到的负载配置表对是否有足够的余量匹配 需要启动的负载进行判断，当没有足够的余量来匹配需要启动的负载时，负荷抑制参数生 成模块产生负荷抑制参数并传输至负荷抑制驱动电路；负荷抑制驱动电路根据接收到的负 荷抑制参数产生一负荷抑制信号并传输至当前离线负载，由负荷抑制信号抑制当前离线负 载启动。
4. 如权利要求3所述的一种海上电网电站实时短路电流监控方法，其特征在于：所述 步骤3)中，短路电流为近端和远端发电机供给的短路电流与电动机反馈电流之和，即： Id = Ik+I " M, 式中，ID为短路电流，Ik为近端和远端发电机供给的短路电流，ΓΜ为电动机反馈电流。
5. 如权利要求4所述的一种海上电网电站实时短路电流监控方法，其特征在于：对于 三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路四种不同的短路类型，所述发电机供给的短 路电流I k为：
式中，m表示与短路类型（η)有关的系数，dl表示正序，/=表示正序短路电流的有名 值； 正序短路电流的有名值为：
式中，Ij表示基准电流；Sj表示基准容量；uav表示短路点平均电压，/?表示正序短路 电流的标幺值； 正序短路电流的标幺值为：
式中，E表示短路前电动势的标么值；Χ1Σ表示从发电机到短路点的正序电抗标幺值， 其由电网发电机组在线状态、拓扑结构与负载在线状态共同决定；表示与短路类型（η) 有关的附加电抗； 所述电动机反馈电流Ι"Μ为：
式中，Kq表示电动机平均反馈电流倍数；ΡεΝ表示计及反馈的电动机额定功率之和，
表示第i台在线电动机的额定功率，a表示在线电动机的数量；Ug电动机的 额定电压；知表示电动机的效率和功率因数乘积。
6. 如权利要求5所述的一种海上电网电站实时短路电流监控方法，其特征在于：所述 基准容量取100MVA，所述短路前电动势的标么值E取1，所述电动机平均反馈电流倍数 Kq取5，所述电动机的效率和功率因数乘积知eos心取〇. 8。
【文档编号】H02J3/00GK104104080SQ201410325592
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】王建丰, 魏澈, 刘国锋, 李强, 徐正海, 郝富强, 李雪, 万光芬, 王祺皓, 邱银锋, 高璇 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油研究总院, 深圳市行健自动化股份有限公司