功率变换器性能优化方法及系统与流程

1.本发明涉及发电机功率变送器技术领域，尤其涉及一种功率变换器性能优化方法及系统。


背景技术：

2.由于传统的发电机功率变送器的固有特性，有以下不足：抗干扰能力差、暂态特性差，时间常数大、解决不了由于短路故障和涌流中的非周期分量，导致测量级电流互感器暂态特性饱和的问题等，当电网出现瞬时故障或者是区外故障时测量级ct饱和时，放大了故障信息，变送器输出值会发生严重畸变，导致输入给deh的功率值严重失真，不能正确反映机组的功率值。目前已有电厂将模拟式变送器更换为具备抗干扰能力的数字式变送器，但价格较高。
3.传统的模拟功率变送器暂态特性较差，其原因是：传统模拟式功率变送器采用时分割乘法器来求交流电量的有功功率，如图1和图2所示，以a相为例，系统二次侧电压(100v)经变送器内部小pt(100v比1v)得到1v交流电压ua，ua通过运算放大器与内部1k hz基准三角波作比较，得到脉冲宽度对应瞬时电压幅值的脉宽调制波upa。upa在电压正半周的最高点脉宽最宽，在电压负半周的最低点脉宽最窄。upa的脉冲宽度控制模拟开关的导通时间并切割电流波形ia。被upa控制切割到的电流信号(切割宽度受电压瞬时值控制)经rc积分器求面积，就得到当时的有功功率值。三相功率就是三个时分割乘法器的输出信号相加后积分求面积，得到对应有效功率的直流电压值，并将这个代表有功功率的直流电压转换为4-20m a输出。
4.模拟功率变送器内部的小pt、小ct属于电感元件，在信号变换、传递过程中会产生移相，需要安装相位补偿电容。由于相位补偿电容和rc积分电路的共同作用，当线路发生暂态故障时变送器的功率输出将产生不符合实际功率变化曲线的失真、放大、反向等无规则的畸变信号，导致汽轮机功率-负荷不平衡保护误动作或调门动作紊乱引起机组功率剧烈波动甚至跳机、一次调频及agc异常退出等事件的频繁发生，不利于电网的稳定运行。
5.电力变压器在空载合闸和区外故障后切除过程中由于其铁芯磁通饱和特性，在多组电力变压器并列运行方式下会产生和应涌流，可能产生高谐波、不平衡、高幅值的励磁涌流，可能会造成邻近电力系统中的控制、保护出现异常，甚至会导致并网的机组跳闸、并网的变压器因继电保护装置误动被切除，严重威胁电力系统安全稳定运行。
6.使用传统的模拟功率变送器的机组，在空充主变(全压冲击)时，会在发电机的机端产生含有大量谐波的暂态涌流，导致传统模拟式功率变送器在暂态扰动时输出的功率信号产生无规则的过冲、放大、反向等畸变失真，造成发电机功率控制系统调门误动或动作紊乱，引发机组功率振荡甚至跳机事件时有发生，给整个电力系统安全稳定运行带来严重危害。涌流引发机组震荡、跳机过程如图3所示。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种功率变换器性能优化方法及系统，以较小的成本对传统功率变送器进行优化，提升其应对在发电机的机端产生含有大量谐波的暂态涌流，导致传统模拟式功率变送器在暂态扰动时输出的功率信号产生无规则的过冲、放大、反向等畸变失真的问题。消除发机组功率振荡甚至跳机事件的发生，降低给整个电力系统安全稳定运行带来严重危害。
8.本发明提供了一种功率变换器性能优化方法，使从pt和ct得到的机端二次电压和电流，先进到励磁涌流智能抑制器，在经过励磁涌流智能抑制器对机端二次电压和电流处理后再输入到传统的功率型变送器；其中，所述励磁涌流智能抑制器仅在检测到断路器有分合闸操作时动作；
9.所述励磁涌流智能抑制器的处理步骤包括：
10.步骤1，当所述励磁涌流智能抑制器收到分闸指令后，对转换后的二次电压和二次电流进行检测，获取在变压器断电时变压器剩磁的极性和电压电流分闸角度；
11.步骤2，当收到合闸指令后，所述励磁涌流智能抑制器根据上次分闸时获取的变压器剩磁极性和电压电流分闸角度以及获取的当前合闸角度和偏磁极性，计算机端中存在的涌流大小；
12.步骤3，所述励磁涌流智能抑制器对计算得到的涌流取反，同输入到功率变送器中存在的励磁涌流进行相合，抵消因功率变压器投运产生的励磁涌流，减少输入功率逆变器中的励磁涌流大小。
13.进一步地，所述步骤3包括：
14.通过所述励磁涌流智能抑制器内置的高次谐波滤波器，对二次电压电流中存在的高次谐波进行滤除。
15.本发明还提供了一种功率变换器性能优化系统，包括设于变换器与电压互感器tv和电流互感器ta之间的励磁涌流智能抑制器；
16.所述励磁涌流智能抑制器用于从pt和ct获取机端二次电压和电流，对机端二次电压和电流处理后再输入到传统的功率型变送器；所述励磁涌流智能抑制器仅在检测到断路器有分合闸操作时动作；
17.所述励磁涌流智能抑制器包括：
18.检测模块，用于在收到分闸指令后，对转换后的二次电压和二次电流进行检测，获取在变压器断电时变压器剩磁的极性和电压电流分闸角度；
19.计算模块，用于在收到合闸指令后，根据上次分闸时获取的变压器剩磁极性和电压电流分闸角度以及获取的当前合闸角度和偏磁极性，计算机端中存在的涌流大小；
20.处理模块，用于对计算得到的涌流取反，同输入到功率变送器中存在的励磁涌流进行相合，抵消因功率变压器投运产生的励磁涌流，减少输入功率逆变器中的励磁涌流大小。
21.进一步地，所述处理模块内置有用于滤除二次电压电流中存在的高次谐波的高次谐波滤波器
。
22.借由上述方案，通过功率变换器性能优化方法及系统，以较小的成本对传统功率变送器进行优化，能够提升其应对在发电机的机端产生含有大量谐波的暂态涌流，导致传
统模拟式功率变送器在暂态扰动时输出的功率信号产生无规则的过冲、放大、反向等畸变失真的问题。消除发机组功率振荡甚至跳机事件的发生，降低给整个电力系统安全稳定运行带来严重危害。
23.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
24.图1是传统模拟式功率变送器采用时分割乘法器来求交流电量有功功率示意图一；
25.图2是传统模拟式功率变送器采用时分割乘法器来求交流电量有功功率示意图二；
26.图3是涌流引发机组震荡、跳机过程示意图；
27.图4是模拟式功率变送器基本原理框图；
28.图5是本发明对传统模拟式功率变送器的优化示意图；
29.图6是本发明励磁涌流智能抑制器的工作原理图。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
31.传统功率逆变器接线方式下模拟式功率变送器基本原理框图如图4所示，一次转换器输出为与被测参量成函数关系的模拟量信号，传输系统为电缆，模拟信号经传输系统与二次仪表相连。
32.参图5所示，本实施例提供的传统功率变换器性能优化方法为：使从pt和ct得到的机端二次电压和电流，先进到励磁涌流智能抑制器，在经过励磁涌流智能抑制器对机端二次电压和电流处理后再输入到传统的功率型变送器；其中，励磁涌流智能抑制器仅在检测到断路器有分合闸操作时动作(励磁涌流智能抑制器在平常运行中不会动作，只有检测到断路器有分合闸操作时，才动作)。
33.励磁涌流智能抑制器的处理步骤包括：
34.步骤1，当所述励磁涌流智能抑制器收到分闸指令后，对转换后的二次电压和二次电流进行检测，获取在变压器断电时变压器剩磁的极性和电压电流分闸角度；
35.步骤2，当收到合闸指令后，所述励磁涌流智能抑制器根据上次分闸时获取的变压器剩磁极性和电压电流分闸角度以及获取的当前合闸角度和偏磁极性，计算机端中存在的涌流大小；
36.步骤3，所述励磁涌流智能抑制器对计算得到的涌流取反，同输入到功率变送器中存在的励磁涌流进行相合，抵消因功率变压器投运产生的励磁涌流，减少输入功率逆变器中的励磁涌流大小。通过所述励磁涌流智能抑制器内置的高次谐波滤波器，对二次电压电流中存在的高次谐波进行滤除。
37.通过该传统功率变换器性能优化方法，从机端pt和ct得到的机端二次电压和电流通过励磁涌流抑制器的处理后，输入到传统功率变送器中，能够解决传统模拟式功率变送
器在暂态扰动时输出的功率信号产生无规则的过冲、放大、反向等畸变失真的问题。消除发机组功率振荡甚至跳机事件的发生，降低给整个电力系统安全稳定运行带来严重危害。
38.参图6所示，本实施例还提供了一种功率变换器性能优化系统，包括设于变换器与电压互感器tv和电流互感器ta之间的励磁涌流智能抑制器；
39.所述励磁涌流智能抑制器用于从pt和ct获取机端二次电压和电流，对机端二次电压和电流处理后再输入到传统的功率型变送器；所述励磁涌流智能抑制器仅在检测到断路器有分合闸操作时动作；
40.所述励磁涌流智能抑制器包括：
41.检测模块10，用于在收到分闸指令后，对转换后的二次电压和二次电流进行检测，获取在变压器断电时变压器剩磁的极性和电压电流分闸角度；
42.计算模块20，用于在收到合闸指令后，根据上次分闸时获取的变压器剩磁极性和电压电流分闸角度以及获取的当前合闸角度和偏磁极性，计算机端中存在的涌流大小；
43.处理模块30，用于对计算得到的涌流取反，同输入到功率变送器中存在的励磁涌流进行相合，抵消因功率变压器投运产生的励磁涌流，减少输入功率逆变器中的励磁涌流大小。处理模块30内置有用于滤除二次电压电流中存在的高次谐波的高次谐波滤波器。
44.通过该传统功率变换器性能优化系统，从机端pt和ct得到的机端二次电压和电流通过励磁涌流抑制器的处理后，输入到传统功率变送器中，能够解决传统模拟式功率变送器在暂态扰动时输出的功率信号产生无规则的过冲、放大、反向等畸变失真的问题。消除发机组功率振荡甚至跳机事件的发生，降低给整个电力系统安全稳定运行带来严重危害。
45.在其它示例中，励磁涌流智能抑制器微机型变送装置通常采用32位高速微处理器，采样板、模拟量输出板、电源模块等性能可靠。装置带有大容量ram，使用串行eeprom存放定值。装置采用全密封嵌入式机箱，模件后插结构。在软件设计上，各模块完全分开，且功能不依赖通讯网，通讯故障不影响装置正常运行，使用了安全可靠的现场控制总线技术(双rs485，传输速率为19.2kbps，以太网传输速率为10m/100mbps)，通讯协议为modbus-rtu，软、硬件冗余设计，完善的软、硬件自检，二级看门狗，抗干扰性能强。
46.以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。