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专利号: 2020105173252
申请人: 潍坊宏图环保设备有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-08-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于功率检测的发电机组电力输出稳定性检测系统,其特征在于,包括:

原动机检测模块,其包括多个检测器,各检测器分别设置在发电机组中原动机上的指定位置,用以检测发电机组中原动机输出轴的转速n和输出扭矩Mt;

发电机检测模块,其包括多个检测器,各检测器分别设置在发电机组中发电机上的指定位置,用以分别检测发电机的电流I、电压U、功角δ、同步电抗X、发电机出现小干扰时的运行温度c或发电机出现大干扰时的运行温度C以及发电机出现小干扰时的运行压强pa或发电机出现大干扰时的运行压强Pa;当所述基于功率检测的发电机组电力输出稳定性检测系统对使用隐极式发电机的发电机组的稳定性进行判断时,发电机检测模块分别检测隐极式发电机的电流I、电压U、功角δ和直轴同步电抗Xd,用以精确计算隐极式发电机的有功功率;

当所述基于功率检测的发电机组电力输出稳定性检测系统对使用凸极式发电机的发电机组的稳定性进行判断时,发电机检测模块分别检测凸极式发电机的电流I、电压U、功角δ、直轴同步电抗Xd和交轴同步电抗Xq,用以精确计算凸极式发电机的有功功率;

虚拟负载模块,其与所述发电机组的输出端相连,用以模拟用电元件运行时产生的电阻以为发电机组提供负载,中控模块通过调节虚拟负载模块的电阻值以实现对发电机组负载扰动的模拟;

中控模块,其分别与上述原动机检测模块、发电机检测模块和虚拟负载模块相连,用以通过调节虚拟负载模块的负载值、观测发电机组回复稳定的时间以判定发电机组的电力输出稳定性;所述中控模块中设有计时器和存储单元,在存储单元中设有预设小干扰负载变动矩阵p0和预设小干扰稳定时间t0;对于预设小干扰负载变动矩阵p(0 p1,p2,p3,p4),其中,p1为第一小干扰负载变动量,p2为第二小干扰负载变动量,p3为第三小干扰负载变动量,p4为第四小干扰负载变动量,各负载变动量的变动幅度值按照顺序逐渐增加;对于预设小干扰稳定时间矩阵t0,t(0 ta,tb,tc,td),其中,ta为第一小干扰稳定时间,tb为第二小干扰稳定时间,tc为第三小干扰稳定时间,td为第四小干扰稳定时间,各稳定时间的数值按照顺序逐渐增加;

在使用所述系统前,将各模块中的对应检测器分别设置发电机组中的指定位置,当所述系统对发电机组的静态稳定性进行判定时,中控模块先判定所述发电机所属种类并在判定完成后控制虚拟负载模块将初始负载调节为p,调节完成后中控模块启动发电机组;中控模块在启动发电机组后根据所述发电机检测模块输送的实时检测值计算出原动机的运行功率Pt并根据所述发电机检测模块中的各检测器检测的参数值并根据发电机种类使用对应的公式实时计算出发电机的运行功率PEq;

当Pt=PEq时,中控模块控制所述虚拟负载模块改变负载,负载变动量为p1,变动后负载值为p±p1,当虚拟负载模块变动导致发电机功率PEq出现变化时,计时器开始计时,并在发电机组恢复稳定、Pt=PEq时记录恢复时间t1;恢复稳定后,中控模块控制虚拟负载模块将负载变动量调节为p2,计时器记录恢复时间t2;恢复稳定后,中控模块控制虚拟负载模块将负载变动量调节为p3,计时器记录恢复时间t3;恢复稳定后,中控模块控制虚拟负载模块将负载变动量调节为p4,计时器记录恢复时间t4;记录完成后,中控模块统计发电机组回复所需总时间t,t=αt1+βt2+γt3+εt4,其中,α为第一小干扰权重系数,β为第二小干扰权重系数,γ为第三小干扰权重系数,ε为第四小干扰权重系数;统计完成后,中控模块将t与t0矩阵中的各项数值进行比对:当t≤ta时,中控模块判定该发电机组具有优异的静态稳定性;

当ta<t≤tb时,中控模块判定该发电机组具有良好的静态稳定性;

当tb<t≤tc时,中控模块判定该发电机组具有普通的静态稳定性;

当tc<t≤td时,中控模块判定该发电机组具有较差的静态稳定性;

当t>td时,中控模块判定该发电机组具有极差的静态稳定性;

当所述发电机组在负载发生改变的阶段中无法恢复稳定,则中控模块判定该发电机组不具备静态稳定性。

2.根据权利要求1所述的基于功率检测的发电机组电力输出稳定性检测系统,其特征在于,对于第一小干扰权重系数α, ,其中c0为发电机组稳定运行时发电机内部的温度,c1为发电机组内出现第一量级的小干扰时发电机内部的实际温度,pa1为发电机组内出现第一量级的小干扰时发电机内部的实际大气压;

对于第二小干扰权重系数β, ,其中c2为发电机组内出现第二量级的小干扰时

发电机内部的实际温度,pa2为发电机组内出现第二量级的小干扰时发电机内部的实际大气压;

对于第三小干扰权重系数γ, ,其中c3为发电机组内出现第三量级的小干扰时

发电机内部的实际温度,pa3为发电机组内出现第三量级的小干扰时发电机内部的实际大气压;

对于第四小干扰权重系数ε, ,其中c4为发电机组内出现第四量级的小干扰时

发电机内部的实际温度,pa4为发电机组内出现第四量级的小干扰时发电机内部的实际大气压。

3.根据权利要求1所述的基于功率检测的发电机组电力输出稳定性检测系统,其特征在于,所述存储单元中还设有预设大干扰负载变动矩阵P0和预设大干扰稳定时间T0;对于预设大干扰负载变动矩阵P(0 P1,P2,P3,P4),其中,P1为第一大干扰负载变动量,P2为第二大干扰负载变动量,P3为第三大干扰负载变动量,P4为第四大干扰负载变动量,各负载变动量的变动幅度值按照顺序逐渐增加;对于预设大干扰稳定时间矩阵T0,T(0 Ta,Tb,Tc,Td),其中,Ta为第一大干扰稳定时间,Tb为第二大干扰稳定时间,Tc为第三大干扰稳定时间,Td为第四大干扰稳定时间,各稳定时间的数值按照顺序逐渐增加;

当所述系统对发电机组的暂态稳定性进行判定时,中控模块先判定所述发电机所属种类并在判定完成后控制虚拟负载模块将初始负载调节为P,调节完成后中控模块启动发电机组;中控模块在启动发电机组后实时检测原动机的运行功率Pt并根据所述发电机检测模块中的各检测器检测的参数值并根据发电机种类使用对应的公式实时计算出发电机的运行功率PEq;

当Pt=PEq时,中控模块控制所述虚拟负载模块改变负载,负载变动量为P1,变动后负载值为P±P1,当虚拟负载模块变动导致发电机功率PEq出现变化时,计时器开始计时,并在发电机组恢复稳定、Pt’=PEq’时记录恢复时间T1;恢复稳定后,中控模块控制虚拟负载模块将负载变动量调节为P2,计时器记录恢复时间T2;恢复稳定后,中控模块控制虚拟负载模块将负载变动量调节为P3,计时器记录恢复时间T3;恢复稳定后,中控模块控制虚拟负载模块将负载变动量调节为P4,计时器记录恢复时间T4;记录完成后,中控模块统计发电机组回复所需总时间T,T=ΑT1+ΒT2+ΓT3+ΕT4,其中,Α为第一大干扰权重系数,Β为第一大干扰权重系数,Γ为第一大干扰权重系数,Ε为第一大干扰权重系数;统计完成后,中控模块将T与T0矩阵中的各项数值进行比对:当T≤Ta时,中控模块判定该发电机组具有优异的暂态稳定性;

当Ta<T≤Tb时,中控模块判定该发电机组具有良好的暂态稳定性;

当Tb<T≤Tc时,中控模块判定该发电机组具有普通的暂态稳定性;

当Tc<T≤Td时,中控模块判定该发电机组具有较差的暂态稳定性;

当T>Td时,中控模块判定该发电机组具有极差的暂态稳定性;

当所述发电机组在负载发生改变的阶段中无法恢复稳定,则中控模块判定该发电机组不具备暂态稳定性。

4.根据权利要求3所述的基于功率检测的发电机组电力输出稳定性检测系统,其特征在于,对于第一大干扰权重系数Α, ,其中C0为发电机组稳定运行时发电机内部的温度,C1为发电机组内出现第一量级的大干扰时发电机内部的实际温度,Pa1为发电机组内出现第一量级的大干扰时发电机内部的实际大气压;

对于第二大干扰权重系数Β, ,其中C2为发电机组内出现第二量级的大干扰

时发电机内部的实际温度,Pa2为发电机组内出现第二量级的大干扰时发电机内部的实际大气压;

对于第三大干扰权重系数Γ, ,其中C3为发电机组内出现第三量级的大干扰

时发电机内部的实际温度,Pa3为发电机组内出现第三量级的大干扰时发电机内部的实际大气压;

对于第四大干扰权重系数Ε, ,其中C4为发电机组内出现第四量级的大干扰

时发电机内部的实际温度,Pa4为发电机组内出现第四量级的大干扰时发电机内部的实际大气压。

5.根据权利要求3所述的基于功率检测的发电机组电力输出稳定性检测系统,其特征在于,所述中控模块会根据预先设定的发电机种类选取对应的公式计算发电机输出的有功功率PEq:当发电机为隐极式发电机时, ;

当发电机为凸极式发电机时, ;

其中Eq为发电机的空载电势,U为发电机的实际运行电压,Xd为发电机的实际直轴同步电抗,Xq为发电机的实际交轴同步电抗,δ为发电机在运行时的功角。

6.根据权利要求5所述的基于功率检测的发电机组电力输出稳定性检测系统,其特征在于,所述发电机检测模块包括:电压检测器,其两端探头分别与发电机的输入端和输出端并联,用以检测发电机的实际运行电压U;

电流检测器,其两端探头分别与发电机的输入端和输出端串联,用以检测发电机的实际运行电流I;

功角检测器,其设置在所述发电机壳体上并位于壳体设有发电机同步轴的一面,用以实时检测发电机在运行时的实际功角δ;

同步电抗检测器,其设置在所述发电机壳体上并位于壳体设有发电机同步轴的一面,用以检测发电机的实际同步电抗,包括实际直轴同步电抗和实际交轴同步电抗;

温度检测器,其设置在所述发电机壳体内壁上,用以检测发电机内部的运行温度;

气压检测器,其设置在所述发电机壳体内壁上,用以检测发电机内部的大气压;

在所述系统判定前,所述中控模块会将所述虚拟负载模块的负载值调节为0,中控模块控制发电机组启动,电压检测器检测发电机电压U0,电流检测器检测发电机电流I0,功角检测器检测发电机的功角δ0,同步电抗检测器检测发电机的直轴同步电抗Xd0;各检测器检测完成后将检测值输送至中控模块,中控模块根据检测值计算发电机的空载电势Eq,其中,Uq0为发电机向量图中电压值U0在q轴的投影值,Uq0=U0*cosδ,Id0为发电机向量图中电流I0在d轴的投影值。

7.根据权利要求3所述的基于功率检测的发电机组电力输出稳定性检测系统,其特征在于,所述原动机检测模块包括:转速检测器,其设置在所述原动机壳体上并位于壳体设有原动机输出轴的一面,用以检测原动机输出轴转速n;

扭矩传感器,其设置在所述原动机壳体上并位于壳体设有原动机输出轴的一面,用以检测原动机输出轴的输出扭矩Mt;

当所述系统对发电机组的稳定性进行判断时,所述转速检测器会实时检测原动机输出轴的转速n,所述扭矩传感器会实时检测原动机输出轴的输出扭矩Mt,转速检测器和扭矩检测器在检测完成后会分别将原动机输出轴的转速值n和输出扭矩值Mt输送至所述中控模块,中控模块根据所述检测值计算出原动机的功率Pt, 。

8.根据权利要求3所述的基于功率检测的发电机组电力输出稳定性检测系统,其特征在于,所述系统中还设有显示模块,其与所述中控模块相连,用以将系统对发电机组稳定性的判定结果显示在屏幕上。

9.根据权利要求8所述的基于功率检测的发电机组电力输出稳定性检测系统,其特征在于,所述显示模块在显示判定结果时,还会显示发电机组空载时发电机的各运行参量以及中控模块在判定发电机组稳定性时记录的各项数据。