一種海上電網電站實時短路電流監控裝置及監控方法
【專利摘要】本發明涉及一種海上電網電站實時短路電流監控裝置及監控方法，其特征在于：監控裝置包括電源、電網設備狀態采集模塊、CPU、預報警顯示模塊和負荷抑制驅動模塊；電源為電網設備狀態采集模塊、CPU、預報警顯示模塊和負荷抑制驅動模塊供電，電網設備狀態采集電路實時采集電網各設備斷路器的開關狀態信號并生成實時狀態表，電網設備狀態采集電路將實時狀態表發送給CPU；CPU將實時得到的短路電流傳輸至預報警顯示電路，預報警顯示電路實時實時輸出報警信號；CPU將產生的負荷抑制參數傳輸至負荷抑制驅動電路，負荷抑制驅動電路產生一負荷抑制信號并抑制當前離線負載啟動。本發明可以廣泛應用于海上電網電站中。
【專利說明】一種海上電網電站實時短路電流監控裝置及監控方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種電流監控裝置及監控方法，特別是關于一種海上電網電站實時短 路電流監控裝置及監控方法。

【背景技術】
[0002] 目前海上電網電站的短路電流均采用離線計算方式，即選取最大運行方式及最小 運行方式，分別計算出最大短路電流及最小短路電流，前者用于電氣設備的選擇與校驗，后 者用于繼電保護整定計算與靈敏度校驗。在海上電網電站實際運行過程中，由于發電機組 在線數量的變化、海上石油平臺電站拓撲結構的變化以及在線負載的變化，海上電網電站 的實時短路電流值會在最大短路電流及最小短路電流之間變化，當由于人為操作失誤或海 上電網電站故障導致電網出現非正常運行方式時，海上電網電站的實時短路電流值甚至會 超出最大短路電流。因此海上電網電站生產過程中，通過離線計算得到的短路電流基本沒 有參考價值。


【發明內容】

[0003] 針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠在線實時顯示當前短路電流水平并 報警的海上電網電站實時短路電流監控裝置及監控方法。
[0004] 為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種海上電網電站實時短路電流監 控裝置，其特征在于：它包括電源、電網設備狀態采集模塊、CPU、預報警顯示模塊和負荷抑 制驅動模塊；所述電源為所述電網設備狀態采集模塊、CPU、預報警顯示模塊和負荷抑制驅 動模塊供電，所述電網設備狀態采集模塊、預報警顯示模塊和負荷抑制驅動模塊分別通過 導線與所述CPU連接；所述電網設備狀態采集電路實時采集電網各設備斷路器的開關狀態 信號并生成實時狀態表，所述電網設備狀態采集電路將實時狀態表發送給所述CPU;所述 CPU將實時得到的短路電流傳輸至所述預報警顯示電路，所述預報警顯示電路實時實時輸 出報警信號；所述CPU將產生的負荷抑制參數傳輸至所述負荷抑制驅動電路，所述負荷抑 制驅動電路產生一負荷抑制信號并抑制當前離線負載啟動。
[0005] 所述CPU包括數據存儲模塊、模型參數表生成模塊、負荷抑制參數生成模塊和短 路電流計算模塊；所述數據存儲模塊將存儲的負載的電抗、功率模型參數和負載配置表分 別傳輸至所述模型參數表生成模塊和負荷抑制參數生成模塊；所述模型參數表生成模塊將 生成的動態模型參數表傳輸至所述短路電流計算模塊；所述短路電流計算模塊實時計算短 路電流并傳輸至所述預報警顯示電路；所述負荷抑制參數生成模塊產生負荷抑制參數并傳 輸至所述負荷抑制驅動電路。
[0006] 一種基于所述海上電網電站實時短路電流監控裝置的監控方法，其包括以下步 驟：1)電源給海上電網電站實時短路電流監控裝置供電，電網設備狀態采集模塊實時采集 電網各設備斷路器的開關狀態信號，并根據采集到的開關狀態信號生成反映電網機組在線 狀態、拓撲結構和負載在線狀態的實時狀態表，電網設備狀態采集模塊將生成的實時狀態 表發送給CPU ;2)數據存儲模塊將存儲的負載的電抗、功率等模型參數和負載配置表傳輸 至模型參數表生成模塊，模型參數表生成模塊根據接收到的實時狀態表對接收到的負載的 模型參數進行處理，生成動態模型參數表傳輸至短路電流計算模塊；3)短路電流計算模塊 根據接收到的動態模型參數表實時計算短路電流并傳輸至預報警顯示電路，預報警顯示模 塊實時顯示短路電流水平并將實時短路電流與預設的短路電流報警閾值進行比較，當實時 短路電流超出預設的短路電流報警閾值時，預報警顯示模塊輸出報警信號；4)數據存儲模 塊將存儲的負載的電抗、功率等模型參數和負載配置表傳輸至負荷抑制參數生成模塊，負 荷抑制參數生成模塊根據接收到的負載配置表對是否有足夠的余量匹配需要啟動的負載 進行判斷，當沒有足夠的余量來匹配需要啟動的負載時，負荷抑制參數生成模塊產生負荷 抑制參數并傳輸至負荷抑制驅動電路；負荷抑制驅動電路根據接收到的負荷抑制參數產生 一負荷抑制信號并傳輸至當前離線負載，由負荷抑制信號抑制當前離線負載啟動。
[0007] 所述步驟3)中，短路電流為近端和遠端發電機供給的短路電流與電動機反饋電 流之和，即：
[0008] ID = Ik+I " M，
[0009] 式中，ID為短路電流，Ik為近端和遠端發電機供給的短路電流，Γ Μ為電動機反饋 電流。
[0010] 對于三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路四種不同的短路類型，所述發 電機供給的短路電流I k為：
[0011]

【權利要求】
1. 一種海上電網電站實時短路電流監控裝置，其特征在于：它包括電源、電網設備狀 態采集模塊、CPU、預報警顯示模塊和負荷抑制驅動模塊；所述電源為所述電網設備狀態采 集模塊、CPU、預報警顯示模塊和負荷抑制驅動模塊供電，所述電網設備狀態采集模塊、預報 警顯示模塊和負荷抑制驅動模塊分別通過導線與所述CPU連接； 所述電網設備狀態采集電路實時采集電網各設備斷路器的開關狀態信號并生成實時 狀態表，所述電網設備狀態采集電路將實時狀態表發送給所述CPU;所述CPU將實時得到的 短路電流傳輸至所述預報警顯示電路，所述預報警顯示電路實時實時輸出報警信號；所述 CPU將產生的負荷抑制參數傳輸至所述負荷抑制驅動電路，所述負荷抑制驅動電路產生一 負荷抑制信號并抑制當前離線負載啟動。
2. 如權利要求1所述的一種海上電網電站實時短路電流監控裝置，其特征在于：所述 (PU包括數據存儲模塊、模型參數表生成模塊、負荷抑制參數生成模塊和短路電流計算模 塊；所述數據存儲模塊將存儲的負載的電抗、功率模型參數和負載配置表分別傳輸至所述 模型參數表生成模塊和負荷抑制參數生成模塊；所述模型參數表生成模塊將生成的動態模 型參數表傳輸至所述短路電流計算模塊；所述短路電流計算模塊實時計算短路電流并傳輸 至所述預報警顯示電路；所述負荷抑制參數生成模塊產生負荷抑制參數并傳輸至所述負荷 抑制驅動電路。
3. -種基于如權利要求1或2任一項所述的海上電網電站實時短路電流監控裝置的監 控方法，其包括以下步驟： 1) 電源給海上電網電站實時短路電流監控裝置供電，電網設備狀態采集模塊實時采集 電網各設備斷路器的開關狀態信號，并根據采集到的開關狀態信號生成反映電網機組在線 狀態、拓撲結構和負載在線狀態的實時狀態表，電網設備狀態采集模塊將生成的實時狀態 表發送給CPU ; 2) 數據存儲模塊將存儲的負載的電抗、功率等模型參數和負載配置表傳輸至模型參數 表生成模塊，模型參數表生成模塊根據接收到的實時狀態表對接收到的負載的模型參數進 行處理，生成動態模型參數表傳輸至短路電流計算模塊； 3) 短路電流計算模塊根據接收到的動態模型參數表實時計算短路電流并傳輸至預報 警顯示電路，預報警顯示模塊實時顯示短路電流水平并將實時短路電流與預設的短路電流 報警閾值進行比較，當實時短路電流超出預設的短路電流報警閾值時，預報警顯示模塊輸 出報警信號； 4) 數據存儲模塊將存儲的負載的電抗、功率等模型參數和負載配置表傳輸至負荷抑制 參數生成模塊，負荷抑制參數生成模塊根據接收到的負載配置表對是否有足夠的余量匹配 需要啟動的負載進行判斷，當沒有足夠的余量來匹配需要啟動的負載時，負荷抑制參數生 成模塊產生負荷抑制參數并傳輸至負荷抑制驅動電路；負荷抑制驅動電路根據接收到的負 荷抑制參數產生一負荷抑制信號并傳輸至當前離線負載，由負荷抑制信號抑制當前離線負 載啟動。
4. 如權利要求3所述的一種海上電網電站實時短路電流監控方法，其特征在于：所述 步驟3)中，短路電流為近端和遠端發電機供給的短路電流與電動機反饋電流之和，即： Id = Ik+I " M, 式中，ID為短路電流，Ik為近端和遠端發電機供給的短路電流，ΓΜ為電動機反饋電流。
5. 如權利要求4所述的一種海上電網電站實時短路電流監控方法，其特征在于：對于 三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路四種不同的短路類型，所述發電機供給的短 路電流I k為：
式中，m表示與短路類型（η)有關的系數，dl表示正序，/=表示正序短路電流的有名 值； 正序短路電流的有名值為：
式中，Ij表示基準電流；Sj表示基準容量；uav表示短路點平均電壓，/?表示正序短路 電流的標幺值； 正序短路電流的標幺值為：
式中，E表示短路前電動勢的標么值；Χ1Σ表示從發電機到短路點的正序電抗標幺值， 其由電網發電機組在線狀態、拓撲結構與負載在線狀態共同決定；表示與短路類型（η) 有關的附加電抗； 所述電動機反饋電流Ι"Μ為：
式中，Kq表示電動機平均反饋電流倍數；ΡεΝ表示計及反饋的電動機額定功率之和，
表示第i臺在線電動機的額定功率，a表示在線電動機的數量；Ug電動機的 額定電壓；知表示電動機的效率和功率因數乘積。
6. 如權利要求5所述的一種海上電網電站實時短路電流監控方法，其特征在于：所述 基準容量取100MVA，所述短路前電動勢的標么值E取1，所述電動機平均反饋電流倍數 Kq取5，所述電動機的效率和功率因數乘積知eos心取〇. 8。
【文檔編號】H02J3/00GK104104080SQ201410325592
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月9日 優先權日:2014年7月9日
【發明者】王建豐, 魏澈, 劉國鋒, 李強, 徐正海, 郝富強, 李雪, 萬光芬, 王祺皓, 邱銀鋒, 高璇 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院, 深圳市行健自動化股份有限公司