一种发电机出口PT熔断器异常熔断的监测系统及方法与流程

一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测系统及方法
技术领域
1.本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测系统及方法。


背景技术：

2.发电机出口pt(电压互感器)作为发电机的一个重要组成部件，对发电机保护和测量等方面至关重要。pt高压熔断器作为pt(电压互感器)一、二次侧之间的主要连接元件，若发生异常熔断现象，将直接影响发电机二次电压测量，若不能及时监测到熔断器异常熔断并对熔断器进行更换，可能导致保护发生误动作，对发电机安全稳定运行造成巨大威胁。近年来发生多起因pt熔断器异常熔断导致机组非计划停机事件，对电网及发电企业的安全稳定运行造成较大影响。
3.pt熔断器发生异常熔断对dcs系统、励磁系统、发变组保护装置、功率变送器及agc系统等均造成了一定影响。对于dcs系统而言，当dcs系统采样使用的pt(电压互感器)设备发生某一相的熔断器异常熔断时，dcs系统会显示出故障相定子电压明显下降，另外两相电压不变，零序电压增大，dcs画面显示的有功功率比机组实际功率低，并随着故障相电压的持续降低差距不断增大。对于励磁系统而言，当励磁系统不具备“pt熔断器异常熔断”检测功能时，励磁系统会判断发电机电压低于设定值，励磁装置自动增磁，随着电压持续升高会导致“过励限制器”动作，励磁系统可发出报警信号，同时可自动切换通道运行，避免因pt熔断器异常熔断导致误强励误跳机等事故发生。对于发变组保护装置而言，当保护装置采样使用的pt(电压互感器)设备发生某一相的熔断器异常熔断时，故障相电压偏差达到保护动作定值时，可能造成由这些电压构成的保护如定子接地、匝间保护和发电机后备保护等误动而导致机组跳闸，存在安全隐患。对于功率变送器及agc系统而言，“pt熔断器异常熔断”故障使送入deh功率变送器的有功功率变送器输出值降低，影响机组的功率调节，进而影响机组的稳定运行，甚至跳闸。


技术实现要素：

4.为解决pt熔断器异常熔断导致机组非计划停机的技术问题，本发明提供了一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测系统及方法。
5.一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测系统，包括数据采集模块和主机模块，所述数据采集模块包括温度采集单元和电压采集单元，所述温度采集单元包括光纤光栅传感器和光纤解调仪，所述主机模块包括数据处理单元和逻辑单元。
6.进一步的，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测系统，所述光纤光栅传感器用于采集温度数据，光纤解调仪用于解析数据，光纤光栅传感器和光纤解调仪通过光纤电缆与主机数据处理单元连接，所述电压采集单元包括三组pt(电压互感器)，每组pt(电压互感器)均含有a、b、c三相熔断器，用于保证pt(电压互感器)与一次回路连通，所述pt(电压互感器)二次侧向装置提供正确的二次电压，所述装置包括测量装置、保护及安全自动装置，
从而确保各设备可靠运行。
7.进一步的，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测系统，所述数据处理单元用于处理采集到的温度数据与电压数据，所述逻辑单元用于判断熔断器是否发生异常熔断现象。
8.一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，包括以下步骤：
9.s1，实时监测熔断器温度与pt二次测电压；
10.s2，传送并处理温度和电压数据；
11.s3，将处理后的数据传输至逻辑单元，通过逻辑单元的判据判断熔断器是否发生异常熔断现象。
12.进一步的，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，所述步骤s3包括以下子步骤：
13.s31，选择判据是否投入，可选择投入电压判据中的一组、两组或三组，可选择投入温度判据中的一组或两组，所述电压判据包括判据1-3组，所述温度判据包括判据4-5组；
14.s32，当所述判据的控制字投入，且满足判据条件时，所述判据成立，具体步骤为：当控制字1投入，且满足判据1条件时，判据1成立，当控制字2投入，且满足判据2条件时，判据2成立，当控制字3投入，且满足判据3条件时，判据3成立，当控制字4投入，且满足判据4条件时，判据4成立，当控制字5投入，且满足判据5条件时，判据5成立；
15.s33，当电压判据或温度判据满足条件时，延时1～2s，发出报警信号“pt熔断器异常熔断报警”。
16.进一步的，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，所述判据1条件为：在同一相pt(电压互感器)中出现某一相电压大于其他两相电压，且幅值大于u1n时，判定该pt熔断器发生异常熔断现象，所述u1n取现场实测正常运行工况下不平衡电压值的2倍。
17.进一步的，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，所述判据2条件为：将不同pt(电压互感器)的同一相电压进行比较，若出现某一组pt(电压互感器)电压大于其他两组pt(电压互感器)电压，且幅值大于u1n时，判定该pt熔断器发生异常熔断现象，所述u1n取现场实测正常运行工况下不平衡电压值的2倍。
18.进一步的，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，所述判据3条件为：当开口三角零序电压大于u0，即开口三角零序电压大于机组正常运行时实测零序电压值的1.5倍时，判定该pt熔断器发生异常熔断现象，所述u0取机组正常运行时实测零序电压值的1.5倍。
19.进一步的，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，所述判据4条件为：若在同一相pt中，某一相熔断器温度高于其它两相温度，且幅值大于t1n时，判定该pt熔断器发生异常熔断现象，所述t1n取现场实测正常运行工况下不平衡温度值的2倍。
20.进一步的，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，所述判据5条件为：当不同pt(电压互感器)的同一相熔断器温度进行比较时，某一组pt(电压互感器)温度高于其他两组pt(电压互感器)温度，且幅值大于t1n时，判定该pt熔断器发生异常熔断现象，所述t1n取现场实测正常运行工况下不平衡温度值的2倍。
21.进一步的，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，由于机组正常运行时最大零序电压一般不超过0.2v，考虑一定的裕度，所述u0取0.3v-0.5v。
22.进一步的，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，判据1条件为同一pt(电压互感器)不同相电压比较，判据2条件为不同pt(电压互感器)同一相电压比较，判据3条件为开口三角零序电压大于u0，判据4条件为同一pt(电压互感器)不同相温度比较，判据5条件为不同pt(电压互感器)同一相温度比较。
23.本发明的有益效果：本发明对pt(电压互感器)端子侧的第一绕组三相电压、第二绕组三相电压、开口三角电压及pt(电压互感器)本体的温度数据进行采集、组合逻辑判断，实时监测pt(电压互感器)异常熔断情况，避免了因pt(电压互感器)异常熔断导致机组停机事件，从而造成电网及发电企业的巨大经济损失问题，提高了机组安全稳定运行能力。
附图说明
24.图1为本发明的系统结构图；
25.图2为本发明的方法流程图；
26.图3为本发明的判别逻辑图；
27.图4为本发明的判据1逻辑图；
28.图5为本发明的判据2逻辑图；
29.图6为本发明的判据4逻辑图；
30.图7为本发明的判据5逻辑图。
具体实施方式
31.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
32.如附图1所示，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测系统，包括数据采集模块和主机模块，所述数据采集模块包括温度采集单元和电压采集单元，所述温度采集单元包括光纤光栅传感器和光纤解调仪，所述主机模块包括数据处理单元和逻辑单元。
33.本实施例中，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测系统，所述光纤光栅传感器用于采集温度数据，光纤解调仪用于解析数据，光纤光栅传感器和光纤解调仪通过光纤电缆与主机数据处理单元连接，所述电压采集单元包括三组pt(电压互感器)，每组pt(电压互感器)均含有a、b、c三相熔断器，用于保证pt(电压互感器)与一次回路连通，所述pt(电压互感器)二次侧向装置提供正确的二次电压，所述装置包括测量装置、保护及安全自动装置，从而确保各设备可靠运行。
34.本实施例中，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测系统，所述数据处理单元用于处理采集到的温度数据与电压数据，所述逻辑单元用于判断熔断器是否发生异常熔断现象。
35.如附图2所示，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，包括以下步骤：
36.s1，实时监测熔断器温度与pt二次测电压；
37.s2，传送并处理温度和电压数据；
38.s3，将处理后的数据传输至逻辑单元，通过逻辑单元的判据判断熔断器是否发生异常熔断现象。
39.本实施例中，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，所述步骤s1的具体
步骤为：分别在三组pt(电压互感器)的每一相熔断器上，沿熔断器轴向方向，间隔贴附三个光纤光栅温度传感器，通过光纤光栅温度传感器采集熔断器的实时温度。
40.本实施例中，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，所述步骤s2的具体步骤为：光纤光栅温度传感和光纤光栅解调仪将熔断器的温度和温度变化数据传送至主机部分的数据处理单元进行处理，电压采集单元从pt(电压互感器)端子侧获取第一组pt的三相电压及开口三角电压、第二组pt(电压互感器)的三相电压及开口三角电压、第三组pt(电压互感器)的三相电压及开口三角电压，并传送至主机部分的数据处理单元进行处理。
41.本实施例中，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，所述步骤s2对温度数据进行处理的具体步骤如下：数据处理单元对每个熔断器所采集到的三个不同位置的温度数据进行求取平均值处理，将其作为pt(电压互感器)该相熔断器的温度数据，记作ti，j，其中，i∈[1，3]，表示第i组pt(电压互感器)，j∈(a,b,c)，表示pt(电压互感器)相数，即将三个不同位置的光纤光栅温度传感器采集到的温度数据记为t1、t2、t3，则有：选取10s作为一个时间窗，对该时间窗内的数据求平均值。
[0042]
本实施例中，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，由于发电机出口pt熔断器熔断时，正常情况下其二次侧电压应该瞬时降至零，而实际运行中，因熔断器老化、质量不良等原因，熔断器熔断时其二次侧电压会出现缓慢下降的现象，选取10s作为一个时间窗，对该时间窗内的数据用求平均值法进行处理，可降低其他原因导致电压轻微波动的影响。
[0043]
如附图3所示，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，所述步骤s3包括以下子步骤：
[0044]
s31，选择判据是否投入，可选择投入电压判据中的一组、两组或三组，可选择投入温度判据中的一组或两组，所述电压判据包括判据1-3组，所述温度判据包括判据4-5组；
[0045]
s32，当所述判据的控制字投入，且满足判据条件时，所述判据成立，具体步骤为：当控制字1投入，且满足判据1条件时，判据1成立，当控制字2投入，且满足判据2条件时，判据2成立，当控制字3投入，且满足判据3条件时，判据3成立，当控制字4投入，且满足判据4条件时，判据4成立，当控制字5投入，且满足判据5条件时，判据5成立；
[0046]
s33，当电压判据或温度判据满足条件时，延时1～2s，发出报警信号“pt熔断器异常熔断报警”。
[0047]
如附图4所示，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，所述判据1条件为在同一相pt(电压互感器)中出现某一相电压大于其他两相电压，且幅值大于u1n时，判定该pt熔断器发生异常熔断现象，所述u1n取现场实测正常运行工况下不平衡电压值的2倍，以第n个电压互感器进行比较为例，其中n表示第n个电压互感器，n≤3，a、b、c表示该电压互感器的a、b、c相。
[0048]
如附图5所示，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，所述判据2条件为将不同pt(电压互感器)的同一相电压进行比较，若出现某一组pt(电压互感器)电压大于其他两组pt(电压互感器)电压，且幅值大于u1n时，判定该pt熔断器发生异常熔断现象，所述u1n取现场实测正常运行工况下不平衡电压值的2倍，以a相电压进行比较为例，其中l、m、n分别代表三个电压互感器。
[0049]
本实施例中，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，所述判据3条件为当开口三角零序电压大于u0，即开口三角零序电压大于机组正常运行时实测零序电压值的1.5倍时，判定该pt熔断器发生异常熔断现象，所述u0取机组正常运行时实测零序电压值的1.5倍。
[0050]
如附图6所示，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，所述判据4条件为若在同一相pt中，某一相熔断器温度高于其它两相温度，且幅值大于t1n时，判定该pt熔断器发生异常熔断现象，所述t1n取现场实测正常运行工况下不平衡温度值的2倍，以第n个电压互感器进行比较为例，其中n表示第n个电压互感器，n≤3，a、b、c表示该电压互感器的a、b、c相。
[0051]
如附图7所示，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，所述判据5条件为当不同pt(电压互感器)的同一相熔断器温度进行比较时，某一组pt(电压互感器)温度高于其他两组pt(电压互感器)温度，且幅值大于t1n时，判定该pt熔断器发生异常熔断现象，所述t1n取现场实测正常运行工况下不平衡温度值的2倍，以a相温度进行比较为例，其中l、m、n分别代表三个电压互感器。
[0052]
本实施例中，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，通过光纤光栅温度传感器以及光纤光栅解调仪的作用，能够精确且实时地将熔断器的温度数据及温度变化数据及时传送至主机部分的数据处理单元。
[0053]
本实施例中，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，所述步骤s5判据设置的原因如下：发电机出口pt熔断器异常熔断的熔断速度较为缓慢，熔断器熔丝熔断后瞬间在断口拉弧，从拉弧直至断口扩大至电弧完全断开，在此过程中，故障相电压幅值下降，机端pt(电压互感器)开口三角出现零序电压，熔丝阻值逐渐变大，故障相pt熔断器温度升高。
[0054]
本实施例中，一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，所述五组判据，每组判据均有一组控制字与其一一对应，即控制字1对应判据1，控制字2对应判据2，控制字3对应判据3，控制字4对应判据4，控制字5对应判据5，可自主选择该判据是否投入，当该组判据的控制字投入，且满足判据条件时，此判据成立，判据1-3组成电压判据，可根据控制字的投退选择投入其中的一组、两组或三组判据，组成电压判据；判据4-5组成温度判据，可根据控制字的投退选择投入其中的一组或两组判据，组成温度判据。当电压判据或温度判据满足条件时，经延时1-2s，发出报警信号“pt熔断器异常熔断报警”。
[0055]
本发明对pt(电压互感器)端子侧的第一绕组三相电压、第二绕组三相电压、开口三角电压及pt(电压互感器)本体的温度数据进行采集、组合逻辑判断，实时监测pt(电压互感器)异常熔断情况，避免了因pt(电压互感器)异常熔断导致机组停机事件，从而造成电网及发电企业的巨大经济损失问题，提高了机组安全稳定运行能力。
[0056]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测系统，其特征在于，包括数据采集模块和主机模块，所述数据采集模块包括温度采集单元和电压采集单元，所述温度采集单元包括光纤光栅传感器和光纤解调仪，所述主机模块包括数据处理单元和逻辑单元。2.如权利要求1所述的一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测系统，其特征在于，所述光纤光栅传感器用于采集温度数据，光纤解调仪用于解析数据，光纤光栅传感器和光纤解调仪通过光纤电缆与主机数据处理单元连接，所述电压采集单元包括三组pt（电压互感器），每组pt（电压互感器）均含有a、b、c三相熔断器，用于保证pt（电压互感器）与一次回路连通，所述pt（电压互感器）二次侧向装置提供正确的二次电压，所述装置包括测量装置、保护及安全自动装置。3.如权利要求1所述的一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测系统，其特征在于，所述数据处理单元用于处理采集到的温度数据与电压数据，所述逻辑单元用于判断熔断器是否发生异常熔断现象。4.一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，实时监测熔断器温度与pt二次测电压；s2，传送并处理温度和电压数据；s3，将处理后的数据传输至逻辑单元，通过逻辑单元的判据判断熔断器是否发生异常熔断现象。5.如权利要求4所述的一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，其特征在于，所述步骤s3包括以下子步骤：s31，选择判据是否投入，可选择投入电压判据中的一组、两组或三组，可选择投入温度判据中的一组或两组，所述电压判据包括判据1-3组，所述温度判据包括判据4-5组；s32，当所述判据的控制字投入，且满足判据条件时，所述判据成立，具体步骤为：当控制字1投入，且满足判据1条件时，判据1成立，当控制字2投入，且满足判据2条件时，判据2成立，当控制字3投入，且满足判据3条件时，判据3成立，当控制字4投入，且满足判据4条件时，判据4成立，当控制字5投入，且满足判据5条件时，判据5成立；s33，当电压判据或温度判据满足条件时，延时1~2s，发出报警信号“pt熔断器异常熔断报警”。6.如权利要求5所述的一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，其特征在于，所述判据1条件为：在同一相pt（电压互感器）中出现某一相电压大于其他两相电压，且幅值大于u1n时，判定该pt熔断器发生异常熔断现象，所述u1n取现场实测正常运行工况下不平衡电压值的2倍。7.如权利要求5所述的一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，其特征在于，所述判据2条件为：将不同pt（电压互感器）的同一相电压进行比较，若出现某一组pt（电压互感器）电压大于其他两组pt（电压互感器）电压，且幅值大于u1n时，判定该pt熔断器发生异常熔断现象，所述u1n取现场实测正常运行工况下不平衡电压值的2倍。8.如权利要求5所述的一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，其特征在于，所述判据3条件为：当开口三角零序电压大于u0，即开口三角零序电压大于机组正常运行时实测零序电压值的1.5倍时，判定该pt熔断器发生异常熔断现象，所述u0取机组正常运行时实测零序电压值的1.5倍。
9.如权利要求5所述的一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，其特征在于，所述判据4条件为：若在同一相pt中，某一相熔断器温度高于其它两相温度，且幅值大于t1n时，判定该pt熔断器发生异常熔断现象，所述t1n取现场实测正常运行工况下不平衡温度值的2倍。10.如权利要求5所述的一种发电机出口pt熔断器异常熔断的监测方法，其特征在于，所述判据5条件为：当不同pt（电压互感器）的同一相熔断器温度进行比较时，某一组pt（电压互感器）温度高于其他两组pt（电压互感器）温度，且幅值大于t1n时，判定该pt熔断器发生异常熔断现象，所述t1n取现场实测正常运行工况下不平衡温度值的2倍。

技术总结
本发明为一种发电机出口PT熔断器异常熔断的监测系统及方法，系统包括数据采集模块和主机模块，所述数据采集模块包括温度采集单元和电压采集单元，所述温度采集单元包括光纤光栅传感器和光纤解调仪，所述主机模块包括数据处理单元和逻辑单元，方法包括以下步骤：贴附温度传感器、实时监测熔断器温度、传送并处理温度数据、传送并处理电压数据和逻辑单元进行判定。本发明实时监测PT（电压互感器）异常熔断情况，避免了因PT（电压互感器）异常熔断导致机组停机事件，从而造成电网及发电企业的巨大经济损失问题，提高了机组安全稳定运行能力。提高了机组安全稳定运行能力。提高了机组安全稳定运行能力。


技术研发人员：高飞雁 罗凯 杜辉 张清 王思聪 袁鹏涛 刘武旭 杨子吉
受保护的技术使用者：中国大唐集团科学技术研究总院有限公司西北电力试验研究院
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/9/23