对发电系统进行零功率保护的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及继电保护领域，公开了对发电系统进行零功率保护的装置，该装置包括：第一比较器、第二比较器、与门、延时器和零功率保护启动器；所述第一比较器用于将发电机的有功功率与预设功率高值进行比较输出第一信号到所述延时器；所述第二比较器用于将发电机的有功功率与预设功率低值进行比较输出第二信号到所述与门；所述延时器用于对第一信号进行预设时长延时，将延时后信号输入所述与门；所述与门用于将经过延时后的第一信号同输入的第二信号进行与运算，将与运算后的信号输入所述零功率保护启动器；所述零功率保护启动器用于根据输入的信号对发电系统的零功率保护进行启动。本实用新型能够在故障发生时，及时对发电系统进行零功率保护，进而避免对发电厂设备造成损害。
【专利说明】
对发电系统进行零功率保护的装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及继电保护领域，具体地，涉及一种对发电系统进行零功率保护的
目.0
【背景技术】
[0002]随着特高压、大电网的形成，发电厂输送通道建设中多采用同杆双回线架设技术。采用该技术虽然能有效地减少线路数量，节约线路走廊，但也带来了诸如线路故障率增加、对电厂危害加深等问题。
[0003]当发生双回线线间故障或异常、倒塔等故障时，将造成发电厂的发电机无法送出功率，可能造成汽轮机超速，发电机超压等问题。大型火力发电机在高负荷情况下，如果送出功率突然下降，将会导致机端电压上升、汽轮机转速升高，此时需要保护动作来防止事故扩大。因此需要提供能够对发电系统进行零功率保护的技术方案。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供对发电系统进行零功率保护的装置，以解决上述技术问题，至少部分地解决上述技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型提供一种对发电系统进行零功率保护的装置，该装置包括:第一比较器、第二比较器、与门、延时器和零功率保护启动器;所述第一比较器用于将发电机的有功功率与预设功率高值进行比较输出第一信号到所述延时器;所述第二比较器用于将发电机的有功功率与预设功率低值进行比较输出第二信号到所述与门；所述延时器用于对第一信号进行预设时长延时，将延时后信号输入所述与门；所述与门用于将经过延时后的第一信号同输入的第二信号进行与运算，将与运算后的信号输入所述零功率保护启动器;所述零功率保护启动器用于根据输入的信号对发电系统的零功率保护进行启动。
[0006]优选地，所述第一比较器用于当发电机的有功功率大于预设功率高值时，将输出的第一信号置为高电平，否则，将输出的第一信号置为低电平;所述第二比较器用于当发电机的有功功率小于预设功率低值时，将输出的第二信号置为高电平，否则，将输出的第二信号置为低电平。
[0007]优选地，所述装置还包括第三比较器和非门，所述第三比较器用于将出口线电压与预设电压值比较输出第三信号到所述非门；所述非门用于将第三信号进行非运算后，输出到所述与门。
[0008]优选地，所述第三比较器用于当出口线电压小于预设电压值时，将输出的第三信号置为高电平，否则，将输出的第三信号置为低电平。
[0009]优选地，所述装置还包括主汽门状态监测器和非门，所述主汽门状态监测器用于监测发电机的主汽门状态输出第四信号到所述非门；所述非门用于将第四信号进行非运算后，输出到所述与门。
[0010]优选地，所述主汽门状态监测器用于当发电机的主汽门状态为闭状态时，将输出的第四信号置为高电平，否则，将输出的第四信号置为低电平。
[0011]优选地，所述装置还包括第三比较器、主汽门状态监测器、或门以及非门，所述第三比较器用于将出口线电压与预设电压值比较，输出第三信号到所述或门；所述主汽门状态监测器用于监测发电机的主汽门状态，输出第四信号到所述或门；所述或门用于将所述第三信号和所述第四信号进行或运算后输出信号到所述非门；所述非门用于将输入信号进行非运算后，输出信号到所述与门。
[0012]通过上述技术方案，实现对发电系统进行零功率保护的装置，该装置包括:第一比较器、第二比较器、与门、延时器和零功率保护启动器;所述第一比较器用于将发电机的有功功率与预设功率高值进行比较输出第一信号到所述延时器;所述第二比较器用于将发电机的有功功率与预设功率低值进行比较输出第二信号到所述与门；所述延时器用于对第一信号进行预设时长延时，将延时后信号输入所述与门；所述与门用于将经过延时后的第一信号同输入的第二信号进行与运算，将与运算后的信号输入所述零功率保护启动器;所述零功率保护启动器用于根据输入的信号对发电系统的零功率保护进行启动。如此，能够在故障发生时，及时对发电系统进行零功率保护，进而避免对发电机造成损害。
[0013]本实用新型的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0014]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0015]图1是根据本实用新型一实施方式的对发电系统进行零功率保护的装置的结构图；
[0016]图2是根据本实用新型一实施方式的对发电系统进行零功率保护的装置的结构图；
[0017]图3是根据本实用新型一实施方式的对发电系统进行零功率保护的装置的结构图；
[0018]图4是根据本实用新型一实施方式的对发电系统进行零功率保护的装置的结构图；以及
[0019]图5是根据本实用新型一实施方式的对发电系统进行零功率保护的组件连接关系的示意图。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0021]图1是根据本实用新型一实施方式的对发电系统进行零功率保护的装置的结构图。如图1所示，该装置包括第一比较器110、第二比较器120、延时器130、与门140和零功率保护启动器150。第一比较器110用于将发电机的有功功率与预设功率高值进行比较输出第一信号到延时器130。第二比较器120用于将发电机的有功功率与预设功率低值进行比较输出第二信号到与门140。延时器130用于对第一信号进行预设时长延时，将延时后信号输入与门140。与门140用于将经过延时后的第一信号同输入的第二信号进行与运算，将与运算后的信号输入零功率保护启动器150。零功率保护启动器150用于根据输入的信号对发电系统的零功率保护进行启动。例如，零功率保护启动器150可以根据输入的信号将动作出口以开出量方式接至非电量保护装置实现动作跳闸。
[0022]举例而言，可以使用发电机保护设备(G60)对发电机的有功功率进行监测。例如，采用两个发电机保护设备对发电机的有功功率分别进行监测，将发电机的有功功率与预设功率高值和预设功率低值分别进行比较。
[0023]在一例中，第一比较器110用于当发电机的有功功率大于预设功率高值时，将输出的第一信号置为高电平，否则，将输出的第一信号置为低电平;第二比较器120用于当发电机的有功功率小于预设功率低值时，将输出的第二信号置为高电平，否则，将输出的第二信号置为低电平。
[0024]在图1中，使用第一比较器110将发电机的有功功率与预设功率高值进行比较，输出第一信号，使用延时器130将第一信号延时后输入与门140;使用第二比较器120将发电机的有功功率与预设功率低值进行比较，输出第二信号，将第二信号输入与门140，与门140对第一信号和第二信号进行与运算，输出信号输入零功率保护启动器150来对发电系统的零功率保护进行启动。
[0025]这样，当发电机有功功率从高于预设功率高值突然下降到低于预设功率低值时，第一信号为高电平信号，经过延时时长(例如，10秒延时)后，与第二信号进行与操作。如果发电机的有功功率在延时时长内返回到大于预设功率低值，则第二信号为低电平，此时经过与运算后的信号为低电平，发电系统的零功率保护不会被启动。如果发电机的有功功率在延时时长后小于预设功率低值，则第二信号为高电平，此时经过与运算后的信号为高电平，发电系统的零功率保护被启动。如此，对于因为系统扰动等原因造成的功率变化不进行零功率保护，能够有效避免零功率保护的误操作。
[0026]如图2所示，在一例中，装置还可包括第三比较器210和非门220，第三比较器210用于将出口线电压与预设电压值比较输出第三信号到非门220;非门220用于将第三信号进行非运算后，输出到与门140。
[0027]在一例中，第三比较器210用于当出口线电压小于预设电压值时，将输出的第三信号置为高电平，否则，将输出的第三信号置为低电平。
[0028]在图2中，使用第三比较器210将出口线电压与预设电压值比较输出第三信号，当出口线电压小于预设电压值时，第三信号为高电平，否则，第三信号为低电平。然后，将第三比较器210输出的第三信号输入非门220进行非运算，将非门220的输出信号输入与门140同第一信号和第二信号进行与运算。将与门140的输出信号输入零功率保护启动器150来对发电系统的零功率保护进行控制。
[0029]采用上述技术方案，当出口线电压小于预设电压值(为相欠电压)时，闭锁零功率保护。当PT(电压互感器)断线或振荡中心处于发电机组内部时，发电机的机端电压将会严重降低，此时测量到的发电机机端电压小于预设电压值，计算的有功功率小于预设功率低值，采用上述技术方案，零功率保护被闭锁。
[0030]另外，当发电机机端短路时，机端电压低于预设电压值，此时可由主保护(例如差动保护)来进行故障切除，进而避免造成汽轮机组超速和发电机变压器过电压，也不会影响零功率保护的性能。
[0031]如图3所示，装置还可包括主汽门状态监测器310和非门220，主汽门状态监测器310用于监测发电机的主汽门状态输出第四信号到非门220;非门220用于将第四信号进行非运算后，输出到与门140。
[0032 ]在一实施例中，主汽门状态监测器310用于当发电机的主汽门状态为闭状态时，将输出的第四信号置为高电平，否则，将输出的第四信号置为低电平。
[0033]在图3中，使用主汽门状态监测器310监测发电机的主汽门状态输出第四信号，当监测发电机的主汽门状态为闭状态时，第四信号为高电平，否则，第四信号为低电平。将主汽门状态监测器310输出的第四信号输入非门220进行非运算，将非门220的输出信号输入与门140同第一信号和第二信号进行与运算。将与门140的输出信号输入零功率保护启动器150来对发电系统的零功率保护进行控制。
[0034]如图4所示，装置包括第一比较器110、第二比较器120、延时器130、与门140、零功率保护启动器150，以及第三比较器210、主汽门状态监测器310、或门410和非门220。
[0035]其中，第一比较器110将发电机的有功功率与预设功率高值进行比较输出第一信号到延时器130。第二比较器120将发电机的有功功率与预设功率低值进行比较输出第二信号到与门140。延时器130对第一信号进行预设时长延时，将延时后信号输入与门140。第三比较器210将出口线电压与预设电压值比较，输出第三信号到或门410。主汽门状态监测器310监测发电机的主汽门状态，输出第四信号到或门410。或门410将第三信号和第四信号进行或运算后输出信号到非门220。非门220将输入信号进行非运算后，输出信号到与门140。与门140将经过延时后的第一信号、输入的第二信号以及从非门220输入的信号进行与运算，将与运算后的信号输入零功率保护启动器150。零功率保护启动器150根据输入的信号对发电系统的零功率保护进行启动。
[0036]通过本实用新型中技术方案，能够在故障发生时，及时对发电机进行零功率保护，进而避免对发电机造成损害;并且能够防止因为有功功率摆动导致错误进行零功率保护操作的发生。
[0037]以下使用发电机保护设备G60中灵活组件来实现上述装置。如图5所示，其为根据本实用新型实施方式的对发电系统进行零功率保护的组件的逻辑关系示意图。其中，发电系统可包括发电机和变压器等。发电机出口不设出口断路器。每个发电机配置2套发电机保护设备G60。图5中，组件193-199为第一套发电机保护设备G60的组件，组件200-207为第二套发电机保护设备G60的组件。其中，虚线表示逻辑组件由虚线连接的对应发电机保护设备G60的组件完成。组件193、200(相欠电压3启动)在发电机的出口线电压小于预设电压值时，发出高电平信号;组件194、201 (主汽门常开点接通(H5A))在主汽门为关闭状态时，发送高电平信号。组件197 (PF)(FE 11)启动)，FE 11为第一电机保护设备G60的灵活组件，当发电机的出口的有功功率小于预设功率低值时，输出高电平。组件204(PF〈(FE12)启动)，FE12为第二电机保护设备G60的灵活组件，当发电机的出口的有功功率大于预设功率高值时，输出高电平。此外，组件195、202实现逻辑或运算，组件196、203实现逻辑非运算，组件198、205实现逻辑与运算，组件199、206实现延时，组件207进行零功率保护操作。
[0038]如图5所示，组件193和组件194输出的信号经或运算，以及非运算后与组件197输出信号进行与运算；组件200和组件201输出的信号经或运算、非运算后同组件204输出信号，以及第一与门(与(2)，由组件198实现)输出的经过组件199(timer27)延时后信号进行与运算(第二与门(与(3)，由组件205实现)处的与运算)，输出信号经过延时后控制零功率保护。
[0039]采用上述逻辑结构能够实现本实用新型中装置。
[0040]当发电机启机并网过程中，有功功率从零开始上升时，有功功率小于预设功率低值，但是因为没有监测到有功功率大于预设功率高值，零功率保护不会被启动。
[0041]当有功功率大于预设功率高值时，但是因为没有在延时时间之后监测到有功功率小于预设功率低值，零功率保护不会被启动。
[0042]当发电机有功功率从高于预设功率高值突然下降到低于预设功率低值时，如果发电机的有功功率在延时时长(例如，10秒延时)内返回到大于预设功率低值，则发电系统的零功率保护不会被启动。如果发电机的有功功率在延时时长后小于预设功率低值，则发电系统的零功率保护被启动。如此，对于因为系统扰动等原因造成的功率变化不进行零功率保护，能够有效避免零功率保护的误操作。
[0043]当出口线电压小于预设电压值(为相欠电压)时，闭锁零功率保护。当PT(电压互感器)断线或振荡中心处于发电机组内部时，发电机的机端电压将会严重降低，此时测量到的发电机机端电压小于预设电压值，计算的有功功率小于预设功率低值，采用上述技术方案，零功率保护被闭锁。另外，当发电机机端短路时，机端电压低于预设电压值，此时可由主保护(例如差动保护)来进行故障切除，进而避免造成汽轮机组超速和发电机变压器过电压，也不会影响零功率保护的性能。
[0044]采用上述技术方案，当主汽门关闭时，发电系统的零功率保护被闭锁。在机组发生非功率断面时，由发电机其他保护动作，此时不需零功率保护不进行参与。
[0045]零功率保护在硬压板投入时，以全停方式出口，即解列、跳灭磁开关、关汽轮机主汽门，同时，还可以增加“零功率保护”LED显示(例如，在原G60装置面板增加“零功率保护”LED显示)，方便运行人员及时掌握该保护动作情况。
[0046]在上述技术方案中，充分利用厂站内发电机保护设备的灵活性，对发电系统实现零功率保护，无需增加其他保护设备，能够节约成本仅需要零功率保护出口信号，以开出量方式接至非电量保护跳闸开入量回路;使用两个发电机保护设备实现所述技术方案，具备双重化配置原则，可靠性更高;增加“零功率保护”指示，方便运行及检修人员及时掌握保护动作情况。
[0047]以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0048]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0049]此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【主权项】
1.一种对发电系统进行零功率保护的装置，该装置包括:第一比较器、第二比较器、与门、延时器和零功率保护启动器； 所述第一比较器用于将发电机的有功功率与预设功率高值进行比较输出第一信号到所述延时器； 所述第二比较器用于将发电机的有功功率与预设功率低值进行比较输出第二信号到所述与门； 所述延时器用于对第一信号进行预设时长延时，将延时后信号输入所述与门； 所述与门用于将经过延时后的第一信号同输入的第二信号进行与运算，将与运算后的信号输入所述零功率保护启动器； 所述零功率保护启动器用于根据输入的信号对发电系统的零功率保护进行启动。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述第一比较器用于当发电机的有功功率大于预设功率高值时，将输出的第一信号置为高电平，否则，将输出的第一信号置为低电平； 所述第二比较器用于当发电机的有功功率小于预设功率低值时，将输出的第二信号置为高电平，否则，将输出的第二信号置为低电平。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第三比较器和非门， 所述第三比较器用于将出口线电压与预设电压值比较输出第三信号到所述非门； 所述非门用于将第三信号进行非运算后，输出到所述与门。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于， 所述第三比较器用于当出口线电压小于预设电压值时，将输出的第三信号置为高电平，否则，将输出的第三信号置为低电平。5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括主汽门状态监测器和非门， 所述主汽门状态监测器用于监测发电机的主汽门状态输出第四信号到所述非门； 所述非门用于将第四信号进行非运算后，输出到所述与门。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述主汽门状态监测器用于当发电机的主汽门状态为闭状态时，将输出的第四信号置为高电平，否则，将输出的第四信号置为低电平。7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第三比较器、主汽门状态监测器、或门以及非门， 所述第三比较器用于将出口线电压与预设电压值比较，输出第三信号到所述或门； 所述主汽门状态监测器用于监测发电机的主汽门状态，输出第四信号到所述或门； 所述或门用于将所述第三信号和所述第四信号进行或运算后输出信号到所述非门； 所述非门用于将输入信号进行非运算后，输出信号到所述与门。
【文档编号】H02H7/06GK205429700SQ201620269198
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】马迎东, 张晋宇, 王文栋, 陈娜红
【申请人】中国神华能源股份有限公司, 神华（福建）能源有限责任公司, 神华福能发电有限责任公司