用于励磁整流柜均流系数的监测分析装置及其分析方法

技术领域

本发明属于励磁系统技术领域，具体涉及用于励磁整流柜均流系数的监测分析装置，本发明还涉及用于励磁整流柜均流系数的监测分析装置的分析方法。

背景技术

发电机励磁系统是电力系统的重要组成部分，它起到稳定发电机电压，分配并列运行各发电机间的无功功率，提高发电机及电力系统稳定性等重要作用。发电机励磁系统通常由励磁调节器、功率单元和灭磁单元三部分组成。而功率单元作为励磁系统的心脏，承担着为发电机提供励磁电流的重要任务。功率单元一般由多个整流柜并联组成(根据发电机容量不同，整流柜的数量为2～5个)，各并联运行的整流柜所输出的励磁电流基本保持一致，其目的是为了延长整流柜晶闸管的使用寿命。《防止电力生产事故的二十五项重点要求》(国能安全﹝2014﹞161号)第11.4.7条也有相应要求“整流柜的均流系数应不低于0.9”。

目前，现有励磁系统均无法直观的反应均流系数的数值，需要技术人员就地读取安装在各整流柜上的电流表指示数值并进行计算；部分进口励磁设备的整流柜并没有安装电流表，无法监视各整流柜的电流，不能计算出均流系数。而当励磁系统均流系数出现异常时，因其处于运行状态，技术人员往往只能依靠经验对均流系数异常的原因进行分析判断，而无法直接对其进行检测，对异常的排查和处理都造成了一定困难。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种用于励磁整流柜均流系数的监测分析装置，解决了现有励磁系统无法及时监测均流系数数值的问题。

本发明的第二个目的是提供一种用于励磁整流柜均流系数的监测分析装置的分析方法。

本发明所采用的第一个技术方案是，用于励磁整流柜均流系数的监测分析装置，包括设置于灭磁开关柜内的主机，主机通过以太网线分别连接若干分机，主机分别连接位于集控室的报警单元和发电机转子负极侧分流器；

主机还通过导线依次连接正极快速熔断器、磁场断路器、发电机转子绕组和负极快速熔断器并形成闭合回路，发电机转子绕组连接励磁系统正极直流母线和励磁系统负极直流母线；

每个分机还连接有分机接线单元。

本发明的特征还在于：

分机接线单元包括励磁变原边绕组单元和励磁变副边绕组单元，励磁变副边绕组单元通过导线连接整流柜交流侧三相隔离刀闸、整流桥单元和整流柜直流侧两相隔离刀闸，整流柜直流侧两相隔离刀闸连接励磁系统正极直流母线和励磁系统负极直流母线。

励磁变原边绕组单元包括励磁变原边A相绕组、励磁变原边B相绕组、励磁变原边C相绕组；

励磁变副边绕组单元包括励磁变副边A相绕组、励磁变副边B相绕组、励磁变副边C相绕组。

整流桥单元包括三条整流桥，每条整流桥均连接分机，分机上还连接整流柜分流器。

整流桥包括依次连接的整流桥快速熔断器和整流桥晶闸管。

报警单元具体为蜂鸣器。

本发明所采用的第二个技术方案是，用于励磁整流柜均流系数的监测分析装置的分析方法，包括以下步骤：

步骤1，计算励磁系统均流系数

设发电机励磁系统有m个整流柜，与之对应有m个分机，通过以太网线将m个整流柜输出的励磁电流I

公式(1)中参数

步骤2，当步骤1获得的励磁系统均流系数K≥设定值或均流系数变化量△K＜变化量设定值时，向监控后台发送均流系数正常信号；

当励磁系统均流系数K＜设定值或均流系数变化量△K≥变化量设定值时，进入均流系数异常原因判别，即步骤3；

步骤3，故障分析

主机根据各分机送来的各个整流柜晶闸管门极触发脉冲和励磁变压器副边三相电压，判断触发脉冲是否正常；

若正常，则判断均流系数下降原因为整流装置通流回路异常；

若不正常，则判断均流系数下降原因为整流装置控制功能异常。

本发明的有益效果是：本发明用于励磁整流柜均流系数的监测分析装置，可在发电机运行时在线监测励磁系统交、直流侧电压的数值和波形以及直流侧电流的数值，实时计算当前均流系数，记录均流系数的变化趋势，当均流系数低于设定值时给监控后台发出报警信号通知运行人员，并通过分析各项数据判断均流系数下降的原因，分析出故障位置；本发明的分析方法，步骤简单，采集的参数少，能快速分析出故障位置，有很好的实用价值。

附图说明

图1是本发明用于励磁整流柜均流系数的监测分析装置的结构示意图；

图2是本发明用于励磁整流柜均流系数的监测分析装置中分机接线单元的结构示意图；

图3是本发明用于励磁整流柜均流系数的监测分析装置的流程图。

图中，1.主机，2.分机，3.整流柜交流侧三相隔离刀闸，4.整流柜直流侧两相隔离刀闸，5.正极快速熔断器，6.负极快速熔断器，7.磁场断路器，8.发电机转子负极侧分流器，9.发电机转子绕组，10.励磁系统正极直流母线，11.励磁系统负极直流母线，12.报警单元，13.励磁变原边A相绕组，14.励磁变原边B相绕组，15.励磁变原边C相绕组，16.励磁变副边A相绕组，17.励磁变副边B相绕组，18.励磁变副边C相绕组，19.整流柜分流器，20.整流桥快速熔断器，21.整流桥晶闸管，22.以太网线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明用于励磁整流柜均流系数的监测分析装置，如图1所示，包括设置于灭磁开关柜内的主机1，主机1通过以太网线22分别连接若干分机2，主机1分别连接位于集控室的报警单元12和发电机转子负极侧分流器8；主机1还通过导线依次连接正极快速熔断器5、磁场断路器7、发电机转子绕组9和负极快速熔断器6并形成闭合回路，发电机转子绕组9连接励磁系统正极直流母线10和励磁系统负极直流母线11；每个分机2还连接有分机接线单元。

主机1安装在发电机励磁系统的直流出线侧，通常在灭磁开关柜中，其功能有以下几点：首先，测量发电机转子电压，为防止测量回路短路造成人身和设备损坏，在转子电压测量回路中串入正极快速熔断器5、负极快速熔断器6；其次，通过发电机转子负极侧分流器8测量发电机转子电流；其次，接收分机2采集的各整流柜输出的励磁电流，可计算出均流系数，当励磁系统均流系数低于设定的均流系数值时，向报警单元12发出报警信号；最后，接收分机2采集的的励磁变副边A、B、C三相电压、各整流桥晶闸管门极触发脉冲，通过对励磁变副边电压波形和各整流桥晶闸管21门级触发脉冲进行分析，分析判断励磁系统均流系数降低的原因。

如图2所示，分机接线单元包括励磁变原边绕组单元和励磁变副边绕组单元，励磁变副边绕组单元通过导线连接整流柜交流侧三相隔离刀闸3、整流桥单元和整流柜直流侧两相隔离刀闸4，整流柜直流侧两相隔离刀闸4连接励磁系统正极直流母线10和励磁系统负极直流母线11。

励磁变原边绕组单元包括励磁变原边A相绕组13、励磁变原边B相绕组14、励磁变原边C相绕组15；励磁变副边绕组单元包括励磁变副边A相绕组16、励磁变副边B相绕组17、励磁变副边C相绕组18。

整流桥单元包括三条整流桥，每条整流桥均连接分机2，分机2上还连接整流柜分流器19。

整流桥包括依次连接的整流桥快速熔断器20和整流桥晶闸管21。

报警单元12具体为蜂鸣器。

分机2安装在励磁系统各个整流柜内，测量励磁变副边A相绕组13、磁变副边B相绕组14、磁变副边C相绕组15的电压波形，以及整流桥晶闸管21的门极触发脉冲，并通过整流柜分流器19测量该整流柜输出的励磁电流，将上述各测量结果通过以太网线22送至主机1，供主机1进行计算分析。

本发明一种励磁系统均流系数在线监测及分析装置的分析方法，如图3所示：

步骤1，计算励磁系统均流系数。

设某发电机励磁系统有m个整流柜，与之对应有m个分机2，通过以太网线22将m个整流柜输出的励磁电流I

公式(1)中，参数

步骤2，进行励磁系统均流系数K的比对。

当励磁系统均流系数K≥设定值或均流系数变化量△K＜变化量设定值时，向监控后台发送均流系数正常信号；当励磁系统均流系数K＜设定值或均流系数变化量△K≥变化量设定值时，进入均流系数异常原因判别。

步骤3，故障分析

主机1根据各分机2送来的各整流柜晶闸管21门极触发脉冲和励磁变压器副边三相电压，判断触发脉冲是否正常。若正常，则判断均流系数下降原因为整流装置通流回路异常，如不正常，则判断均流系数下降原因为整流装置控制功能异常，并将以上两种判断结果发送至监控后台，通知运行监控人员。具体为：

若均流系数下降，进行原因分析。励磁系统均流系数下降通常由整流装置控制功能异常和整流装置通流回路异常两种原因造成。具体的：

(1)整流装置控制功能异常表现为整流桥晶闸管21门极触发脉冲异常。当某个整流柜的晶闸管门级触发装置(脉冲触发板)故障时，无法正确触发整流桥各晶闸21导通，引起整流柜输出的励磁电流下降，导致均流系数降低。

如图2所示，分机2通过以太网线22将励磁变副边三相电压和整流柜的整流桥晶闸管21门级触发脉冲送至主机1，主机1根据励磁变副边三相电压波形和整流柜晶闸管21门级触发脉冲计算出各整流柜的晶闸管导通角，通过比较各整流柜的晶闸管导通角和触发脉冲，可判断各整流柜的晶闸管门级触发装置(脉冲触发板)工作是否正常。

(2)整流装置通流回路异常主要有以下原因，如图2所示：

1)当整流柜交流侧三相隔离刀闸3或整流柜直流侧两相隔离刀闸4接触不良，从而造成各整流柜形成的并联支路阻抗发生变化，引起各整流柜输出的励磁电流改变，导致均流系数下降；

2)整流桥快速熔断器20熔断或整流桥晶闸管21故障也会导致整流柜输出电流降低，引起均流系数下降。

当主机1检测到均流系数下降且未发现上述第(1)种情况整流装置功能异常时，则判断为是整流装置通流回路发生异常。