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1、毕业论文（设计）题目：发电厂的电压检测,控制的原理与实现院别：华立科技职业学院班级：电力1班姓名:柯春创学号：73120801指导教师：廖恒强日期：2010331摘要发电厂的电压检测与控制的原理与实现在本文有所论述，在电压检测方面以三相五柱式电压互感器这方面来阐述电压检测原理，重点在于其接地方式的研究以及工作原理的研究，在电压控制方面则以当AVC设置为就地调节方式时，运行人员在DCS上手动输入电压指令值,通过输入输出环节以及电压指令判别环节以及调压指令生成环节还限制及报警环节，再加上与传统模式的比较。透析发电厂电压检测与控制的两种模式。关键词：电压互感器三相五柱式DCS传统AVCAbstrac
2、tWehavereferredtothetheoryandpracticeofvoltagedetectingandcontrollinginthepowerstations,thevoltageinductorwith3phasesand5poleshasanalyzedtheworkingtheoryofvoltagedetectingwell,thekeypointistostudyisits,Earthingmethodsandworkingprinciple.Forthevoltagecontroller,whenusingtheAVCequipmenttolinktotheeart
3、h,theoperatorsneedtoinputthevoltagevaluemanually.Bythestepofinputandoutput,thestepofjudgingvoltagevalues,thestepofproducingvoltageregulationinstructions,andthealarmingsystem,allofthiscombinetoonesystem,thencomparewiththetraditionalone.AnalyzethetowpatternsofthevoltagedetectingandcontrollingKeyword：v
4、oltagetransformeDCStraditionalAVC摘要2目录41绪论52第一章发电厂电压检测的原理与实现62.1发电厂发电时电压变化62.2以电压互感器来实现检测电压72. 2.1电压互感器概念72.2. 2电压互感器工作原理（以三相五柱式为例）81）三相五柱式电压互感器的接地方式92）电压互感器二次侧保险的工作原理103第二章电压控制原理与实现（以DCS模式为例）123.1概述123.2实现解决方案133.2.1输入输出环节133. 2.2电压指令判别环节143. 2.3调压指令生成环节144. 2.4限制及报警环节143.2.5与传统AVC装置相对比的优势154结束语17参
5、考文献1.绪论1.1论文背景说明当今世界现代文明的飞速发展离不开能源的利用，特别是电能的利用。我们的生活离不开电能，应运而生有了发电厂，中国南方的发电厂主要以水力发电和核能发电两种方式，其中核能发电发展势头更为猛烈，其中发电厂的安全相关问题更加惹人关注，日本311地震引发了福岛第一核电厂核泄漏事故，更加为各个国家敲响关注电力安全的警钟，发电厂的安全相关问题正式摆上桌面。本文的着力点在于关于发电厂的电压检测控制的原理与随着电力相关系统向大机组、大电网、高电压和远距离输电的发展,电力相关系统安全运行产生了一些新相关问题,电压崩溃恶性事故就是其中之一。本文将充分展示发电厂内电压检测与控制的原理与实现
6、。2.第一章发电厂电压检测的原理与实现21发电厂发电时电压变化原理大部份的变压器均有固定的铁芯，其上绕有一次与二次的线圈。基于铁材的高导磁性，大部份磁通量局限在铁芯里，因此，两组线圈藉此可以获得相当高程度之磁耦合。在一些变压器中，线圈与铁芯二者间紧密地结合，其一次与二次电压的比值几乎与二者之线圈匝数比相同。因此，变压器之匝数比，一般可作为变压器升压或降压的参考指标。由于此项升压与降压的功能，使得变压器已成为现代化电力相关系统之一重要附属物，提高输电电压使得长途输送电力更为经济,至于降压变压器，它使得电力运用方面更加多元化。2.2以对电压互感器来实现检测电压2.2.1电压互感器概念电压互感器是一
7、个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压Ul时，在铁心中就产生一个磁通小，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。电压互感器将高电压按比例转换成低电压，即IOoV,电压互感器一次侧接在一次相关系统，二次侧接测量仪表、继电保护等；主要是电磁式的（电容式电压互感器应用广泛），另有非电磁式的，如电子式、光电式。作用：把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用。同时，使用电压互感器可以将高电压与电气工作人员隔离。
8、电压互感器虽然也是按照电磁感应原理工作的设备，但它的电磁结构关系与电流互感器相比正好相反。电压互感器二次回路是高阻抗回路，二次电流的大小由回路的阻抗决定。当二次负载阻抗减小时，二次电流增大，使得一次电流自动增大一个分量来满足一、二次侧之间的电磁平衡关系。可以说，电压互感器是一个被限定结构和使用形式的特殊变压器。简单的说就是“检测元件”。2.2.2电压互感器工作原理（以三相五柱式为例）D三相五柱式电压互感器的接地方式电压互感器二次绕组接地方式与保护、测量表计及同步电压回路有关，有b相接地和中性点接地两种方式，其接线方式见图1、2o电压互感器二次绕组两种接地方式的比较:(1)在同步回路中在b相接地
9、相关系统中，对中性点非直接接地相关系统，单相接地时，中性点位移，不能用相电压同步，必须用线电压同步。如同步点两侧均为b相接地，其中一相公用，同步开关档数减少(如采用综保，则接线更为简单)，同步接线简单。对中性点直接接地相关系统，可用辅助二次绕组的相电压同步。(2)在保护回路中在b相接地相关系统中，在零线上串接的隔离开关辅助触点G,如不可靠而断开时，会使IOkV以上电压距离保护断线闭锁装置失去作用，这时若再发生一相或两相断线，将导致保护误动作。因为辅助绕组的一端与b相接地点相连，由于基本二次侧绕组上有负荷电流流过，在电缆芯出上产生电压降，使正常开口三角形有电压3U0,对零序方向元件不利。若单独从
10、接地点引接零序方向继电器回路，则接线较为复杂。在中性点接地相关系统中，由于中性点无任何断开触点，可靠性高。因中性点没有电流通过，无电压降，对保护无影响。(3)在测量表计回路中在b相接地相关系统中，因大多数表计均接线电压，其中b相接地公用，引线方便。对只需接线电压的回路，可用V-V接线电压互感器。在中性点接地相关系统中，表计均需三相分别接入，引线较为复杂。在电压互感器二次接线上在b相接地相关系统中，中性点需装设击穿保险器，增加了部件,正常时如击穿保险器击穿接地，将使b相绕组短路。当A、C两相中任一相发生接地时，即构成二次绕组两相短路，两相熔断器熔断。在中性点接地相关系统中，无b相接地的相应相关问
11、题，接线较简单。据上分析，对于中性点非直接接地相关系统，因一般不装设距离和零序方向保护，b相接地对保护影响极小，而对同步回路有利，故电压互感器二次侧采用b相接地方式较为理想。而对于中性点直接接地相关系统，保护要求严格，中性点接地有利于提高保护的可靠性，同步回路可用辅助绕组的相电压，故电压互感器二次绕组采用中性点接地方式较为优越。(1)二次侧无保险工作分析在图1中，如果JB在工作状态下因其它原因击穿，则电压互感器b相绕组将被短接，b相绕组将被烧坏。当A、C两相任一相有过载时，将造成电压互感器绕组烧坏。当A、B、C三相绕组内部有故障时，将引起保护误动作。在图2中，当电压互感器二次侧A、B、C三相中
12、的任一相出口处有接地发生时，均会造成电压互感器绕组短路运行而烧坏。当电压互感器二次侧A、B、C三相中的任一相发生过载时，也有可能烧坏绕组，引起保护误动作。在上述工作状态下，电压互感器二次侧A、B、C三相出口处，都需加装二次侧保险。(2)不加保险(熔断器)的情况在二次侧开口三角的出线上一般不装熔断器。因为在正常运行时开口端无电压，无法监视熔断器的接触情况。一旦熔断器接触不良，则相关系统接地时不能发出接地信号。但是，供零序过电压保护用的开口三角出线例外。中性线上不装熔断器，目的是因为一旦保险丝熔断或接触不良，就会使绝缘监察电压表失去指示故障的作用。接自动电压调整器的电压互感器二次侧不装熔断器，目的
13、是为了防止熔断器接触不良或熔丝熔断时电压互感器误动作。3.第二章电压控制原理与实现（以DCS模式为例）3.1 概述电力相关系统电压调节有多种方式，其中发电厂调节发电机励磁电流以改变机端电压是一项重要手段，也是发电厂实现自动电压控制（AVC）的主要方式。目前大部分电厂采用专用的AVC装置来实现自动电压控制。随着电气量进入DCS,使利用DCS实现发电厂自动电压控制成为可能。株洲华银火力发电有限公司3号机组在现有DCS上进行逻辑组态,实现AVC。电气监控相关系统（ECS）作为DCS的一个子相关系统，实现对电气相关系统中发一变一线路组（包括发电机励磁相关系统，但发电机的AVR仅接受指令）及厂用电源相关
14、系统的控制。运行人员在DCS上能根据需要给AVR发增磁、减磁命令，调节AVR的给定值，达到调节发电机机端电压的目的；相关系统电压（主变高压侧电压）、发电机电流、电压、有功、无功、励磁电流、励磁电压、厂用电压等参数均进入DCS。3. 2实现解决方案当AVC设置为就地调节方式时，运行人员在DCS上手动输入电压指令值，AVC设置为远方调节方式时，DCS接收省中调AVC主站经RTU下发的电压指令值(，i(-1,2,3,表示每隔3rain采样到的电压指令值)；DCS对电压指令值进行判断，如为有效指令，则与当前相关系统电压实测值U(主进行比较，并发出增磁或减磁命令，调整发电机机端电压，使相关系统电压值U与
15、电压指令值,i之差IU-UiI小于O.2kV,如为无效电压指令则自动退出AVC方式，如图1所示。图1利用DCS实现AVC系统构成框图3.2. 1输入输出环节(1)电厂上发给省中调AVC的信号有：请求AVC远方控制(DO)；限制加无功(DO)；限制减无功(DO)。(2)电厂接受省中调AvC的指令信息有：远方AVC投入(DI);远方AVC退出(DI)；中调电压指令值U,(420mA)(AI)。电厂AVC与省中调的信息交换利用RTU进行。(4)电厂与AVC有关的其余电气量均已进入DCS,不需重复接人。3.2.2电压指令判别环节为保持相关系统电压稳定，防止AVC投人时电压波动，在AVC由退出状态改为投
16、入时，DCS自动将相关系统电压实测值作为第1个电压指令值U-U,此时，一IU-U1-0,DCS不作任何调整；3min后DCS将采集到的远动RTU发来的中调电压指令值UZ(AVC投就地时该指令值由运行人员手动输人)与一进行比较，如-IU0-UI2kV,且U(电压控制下限)Ui,则DCS发减磁命令；若UQ（最大无功限制）；机端电压（最高机端电压限制）；定子电流，,（最大定子电流限制）；励磁电流，f,（最大励磁电流限制）；厂用电压U（最高厂用母线电压限制）。上述任一条件满足，闭锁增磁，并向中调发出限制增无功信号，同时发出光字报警；上述参数小于限制值时，报警自动消失，DCS可以继续调压。减磁限制及报警
17、：无功功率QQ（最低无功限制）；机端电压UUi（最低机端电压限制）；定子电流，,i（最小定子电流限制）；励磁电流，f，fmi（最小励磁电流限制）；厂用电压Ui（最低厂用母线电压限制）。.上述任一条件满足，闭锁减磁，并向中调发出限制减无功信号，同时发出光字报警；上述参数大于限制值时，报警自动消失，DCS可以继续调压。电压越限及报警如【，22kV,或U.Wi或UWUi,AVC自动退出并发出电压指令越限报警。3.2.5与传统AVC装置相对比的优势与传统AVC装置比，利用DCS实现AVC具有如下优点：节省费用。采用传统AVC装置，需要采购专用AVC装置，还要将发电机、励磁相关系统、RTU、相关系统电压
18、、厂用电压、告警信号等众多电气量接到AVC装置，需要大量的电缆，而利用DCS实现AVC,只需在RTU与DCS间安装3根控制电缆控LDO,Al各1根）,不要另外增加任何硬件设备。便于监控。现代电厂基本取消了常规仪表及控制按钮，多采用CRT监控，利用DCS实现AVC,AVC的监视、控制均可在原有CRT上完成，运行人员监视、控制非常方便；而传统的AVC装置多安装在保护室或励磁室，不便于监视、控制。维护简单。传统的AVC装置多采用PLC或工控机控制，程序采用专用的软件编写，用户不易掌握，如出现相关问题，用户处理比较困难；而利用DCS实现AVC,逻辑组态由电厂维护人员在DCS工程师站自己完成，对维护人员
19、来说是一个开放的相关系统，维护非常方便，甚至在调试时还可以进行仿真模拟运行；需要增加某些功能，也非常方便,如要增加无功变化率dQ/dt、电压变化率ddt的限制，只需在限制环节增加2个微分计算功能块即可达到目的。运行可靠。DCS作为火电厂的计算机监控相关系统，相关系统可靠性很高，尽管扫描周期比部分电气保护和自动装置长，但完全能满足AVC的要求。4.结束语本文以两种方式阐述了发电厂的电压监测与控制的原理与实现，其中必然有一定的相关技术要求，本文以三相五柱式电压互感器为阐述例检测电压的原理与工作，以新型的DCS模式为例表达出电压控制的原理。总的来说，该研究为我以后的学习与工作提供了宝贵的经验。参考文
20、献1变电设备合理选择与运行检修机械工业出版社狄富清编著2低压电工相关技术问答中国电力出版社郭仲礼编著3利用DCS实现发电厂自动电压控制解决方案(湖南电力200626(4)汤灿杰在论文完成之际，真诚地感谢我的两位导师：广州华立科技职业学院廖恒强老师和黄兵老师。在实习期间，从最初的收集资料，理论学习到最后的具体工程设计完成，黄兵老师从百忙之中抽出时间来，对我们课题研究给予了很大的协助。而在论文完成阶段，黄兵老师秉着严谨的态度，对论文的出发点以及结构等都给出了宝贵的意见。在此，对廖恒强和黄兵老师在我的毕业设计中给予我的协助再次表示十分的感谢。此外还要感谢毕业设计规约组的成员,感谢他们在毕业设计中对我的鼓励和协助。最后，向所有支持和协助我的同学、朋友致以最真诚的谢意！
