专利名称：一种用于发电机端系统的信号测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力技术领域，特别涉及一种用于发电机端系统的信号测量装置。
背景技术：
电力系统包括电网、提供电能的发电机以及各种用电设备。希望的是，发电机所提供的电能与用电设备所消耗的电能实时平衡。为此，在发电 机端接入了储能系统，以平衡发电机所提供的电能与用电设备所消耗电能，提高整个电力系统的稳定性。储能系统接入电厂侧发电机端后，需要将发电机的机端出力信号与储能系统出力信号根据实际的电气接入方式和能量交换状况进行合并，形成一个反映发电机端系统总体实际出力的数据信号，以代替原有发电机端系统上传反馈给电网调度系统的机组出力信号数据。如何解决储能系统接入发电机机端的信号合并处理问题，实现储能系统出力信号与原有发电机的机端出力信号的无缝融合，避免储能系统接入对发电机组出力控制信号扰动。
实用新型内容本实用新型实施例在于提供一种用于发电机端系统的信号测量装置，以在储能系统接入电网后能够对发电机端系统的出力的进行有效监测，且避免储能系统接入对发电机组出力控制信号扰动。本实用新型实施例提供了一种用于发电机端系统的信号测量装置，所述发电机端系统包括与封闭母线连接的发电机组、励磁装置、高厂变以及主变压器，其中，所述发电机组出线端子、励磁装置、高厂变通过所述封闭母线连接至所述主变压器的低压侧，所述主变压器的高压侧连接至电网；所述发电机端系统还包括储能系统以及用于给储能系统升压的储能系统升压变压器；所述测量装置包括第一出力测量单元，通过传输设备与远动终端和储能系统分别连接；第二出力测量单元，通过传输设备与远动终端和发电机组分别连接；远动终端，通过所述传输设备分别接收来自第一出力测量单元的第一数据信号，来自第二出力测量单元的第二数据信号，对所述第一、二数据信号进行合并处理，获得发电机端系统的总体出力信号，将所述总体出力信号上传至电网调度系统。其中，所述远动终端，还用于对来自第二出力测量单元的第二数据信号进行处理，将处理出的结果作为发电机组出力控制反馈信号。其中，所述第一出力测量单元设置在所述封闭母线与储能系统升压变压器的高压侧之间，且所述封闭母线的接入点位于所述主变压器的低压侧。其中，所述第一出力测量单元设置在高厂变的低压侧与储能系统升压变压器的高压侧之间。[0013]其中，所述第一出力测量单元可以包括用于测量储能系统接入点电流的电流测量单元；以及用于测量储能系统接入点电压的电压测量单元；所述第二出力测量单元可以包括用于测量发电机组出口电流的电流测量单元；以及用于测量发电机组出口电压的电压测量单元。其中，所述第一出力测量单元为智能功率表。其中，所述传输设备为传输光纤、线缆。应用本实用新型实施例所提供的装置，通过新增一组出力测量单元实现了储能系统与发电机组出力的独立测量，避免储能系统接入对发电机组出力控制的信号扰动，实现了储能系统出力信号与原有发电机的机端出力信号的无缝融合。同时，避免了由于接入点选择造成了对施工成本、工程难度和工期的不良影响，有利于对老厂的改造。降低了安装成本。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是现有的在电厂原有发电机组机端接入储能系统后的接线及信号流示意图；图2是根据本实用新型实施例的一种用于发电机端系统的信号测量装置结构示意图；图3是根据本实用新型实施例的另一种用于发电机端系统的信号测量装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型基于储能系统接入发电机机端与传统发电机并联运行，提升发电机端系统对电网指令的响应效果，实现在储能系统接入后对出力信号的有效测量与合并处理。下面以自动发电量控制(AGC,Automatic Generation Control)为例，对现有技术和本实用新型再做进一步详细说明。在电厂发电机组现有的生产系统中，远动终端RTU (Remote Terminal Unit),是厂网信号连接的纽带，一方面电网调度系统将AGC出力指令按照通讯规约下发到电厂RTU，电厂RTU再把指令数据下发给发电机组的生产控制系统控制机组出力；另一方面，电厂RTU把电厂发电机组的出力信号等生产数据进行采集处理，传输反馈给电网调度系统，使电网调度系统能够实时监控发电机组的出力等生产状态。通过上述闭环过程，实现发电机组按照电网调度系统输出的AGC出力指令的有效运行。储能系统接入电厂侧发电机端后，需要将发电机的机端出力信号与储能系统出力信号根据实际的电气接入方式和能量交换状况进行合并，形成一个反映发电机端系统总体实际出力的数据信号，以代替原有上传反馈给电网调度系统的机组出力信号数据。另一方面，储能系统出力信号的采集、测量与合并不能影响发电机组生产系统对机组净出力的控制，因此发电机组生产系统使用的机组出力信号应保持不变，避免储能系统的接入影响电厂机组控制生产。参见图1，其是现有的在电厂原有发电机组机端接入储能系统后的接线及信号流示意图。图I中，发电机组10出线端子通过主封闭母线20和主变压器30低压侧连接，出力测量单元40对发电机组出口的电流、电压等电气信号进行测量；上述测量所得电流、电压信号通过信号变送器(图未示)、通讯连接光纤送至电厂RTU 50，形成生产用数据。电厂RTU按照约定的通讯规约，将发电机组出力信号上传至电网调度系统，同时送至电厂自身的生产控制系统(如分布式控制系统(DCS)，可编程逻辑控制器(PLC)等)参与发电机组出力生产控制。这部分构成了现有的电厂发电机机端系统。如图I所示，储能系统80经过储能系统升压变压器90升压后将需要交换的电能升压至主变压器低压侧的电压等级，通过专用的输电电缆与主变低压侧母线实现对接，该 接入点位于发电机出线端与机端测量点之间位置，也即储能系统经储能系统升压变压器，接入至机端原有测量点内侧，如图I所示其接入出力测量单元40的左侧。储能系统接入后，发电机端系统总体出力由原有的发电机组出力，变为发电机组与储能系统的出力总和。其中，出力测量单元40包括在发电机定子绕组中性点附近安装的用以采集电流信号的电流互感器CT，以及在封闭母线靠近发电机侧，励磁装置60及高厂变70分支母线前某位置安装的用于采集电压的电压互感器(PT);该出力测量单元40采集的信号是发电机组出口有功功率和储能系统出力(定义放电为正，充电为负)的和，通过功率P来表示该出力的和，由电厂RTU 50来计算该功率P即功率P = UI，其中，U为采集到的电压值，I为采集到的电流值。在图I所示实施例中，励磁装置是由励磁变来实现的，在其他可能的实施例中，励磁装置也可以是励磁机等。上述方案中上传给电网调度系统的信号可以保证正确，但电厂生产控制系统无法区分发电机组出力与储能系统出力，造成储能系统出力对发电机组出力控制的扰动，严重情况下会造成机组出力的振荡，影响机组安全运行。同时，由于发电机的机端测量装置如CT和PT的安装位置到发电机组出口位置空间狭�。诟孟列〉目占淠诎沧按⒛芟低撤浅＠亚页杀揪薮螅焕诙苑⒌缁榈母脑欤现厍榭鱿驴赡茉斐苫榭煽啃缘拇蠓认陆怠２渭�2，其是根据本实用新型实施例的一种用于发电机端系统的信号测量装置结构示意图，其中，所述发电机端系统包括与封闭母线20连接的发电机组10、励磁装置60、高厂变70以及主变压器30，其中，所述发电机组10出线端子、励磁装置60、高厂变70通过所述封闭母线连接至所述主变压器30的低压侧，所述主变压器30的高压侧连接至电网；所述发电机端系统还包括储能系统80以及用于给储能系统升压的储能系统升压变压器90 ；所述储能系统经储能系统升压变压器，接入至机端原有测量点外侧位置，也即接入第二出力测量单元42的右侧；所述测量装置包括第一出力测量单元41，通过传输设备与远动终端和储能系统分别连接；[0035]第二出力测量单元42，通过传输设备与远动终端和发电机组分别连接；远动终端50，通过所述传输设备分别接收来自第一出力测量单元的第一数据信号，来自第二出力测量单元的第二数据信号，对所述第一、二数据信号进行合并处理，获得发电机端系统的总体出力信号，将所述总体出力信号上传至电网调度系统。需要说明的是，所述远动终端，还用于对来自第二出力测量单元的第二数据信号进行处理，将处理出的结果作为发电机组出力控制反馈信号。当储能系统通过储能系统升压变压器连接至封闭母线时，所述第一出力测量单元41设置在所述封闭母线与储能系统升压变压器的高压侧之间，且所述封闭母线的接入点位于所述主变压器的低压侧，如图2所示。也就是说，在具体实施时，上述第一出力测量单元可选择在图2中储能系统升压变压器的高压侧靠近接入母线的接入点位置(如图上41的位置)，通过伸缩节等手段从储能系统变压器高压侧母线上连接PT柜和CT柜。当储能系统通过储能系统升压变压器连接至高厂变的低压侧时，所述第一出力测量单元41设置在高厂变的低压侧与储能系统升压变压器的高压侧之间，如图3所示。也就是说，在本申请中，在储能系统接入点的高压侧，单独增加了一出力测量单元如第一出力测量单元，以专门对储能系统出口的电压、电流进行监测。而原有的出力测量单元仍然只是测量发电机组出口的电压和电流，以便于对发电机组、储能系统及总体的出力分别统计。需要说明的是，上述传输设备为传输光纤、线缆等。可以理解，上述第一出力测量单元可以包括用于测量储能系统接入点电流的电流测量单元如CT ;以及用于测量储能系统接入点电压的电压测量单元如PT。当然，上述第二出力测量单元可以包括用于测量发电机组出口电流的电流测量单元如CT;以及用于测量发电机组出口电压的电压测量单元如PT。需要说明的是，上述第一出力测量单元中测量电压信号的电压互感器PT可以选用20kv等级(或与发电机机端母线电压等级相匹配的等级)，测量电流信号的电流互感器CT可以选用能够测量交流电的双向电流互感器。上述器件的测量精度应达到电网调度系统对出力信号的测量精度要求。上述第一、二出力测量单元测量所得电流、电压信号通过信号变送器，通讯连接光纤接入电厂RTU遥测信号通道。上述变送器、连接光纤以及接入电厂RTU遥测信号通道的具体实现均为现有技术，在此不再详细说明。在图2所示实施例中，励磁装置是由励磁变来实现的，在实际应用中，励磁装置也可以是励磁机等。本申请并不对励磁装置的具体实现方式做限定。在电厂RTU后台内利用软件将采集到的电压、电流数据进行如下计算A)计算出储能系统的实时出力Pess，储能系统的实时出力Pess — Uess* Iess其中，Uess和Iess分别为来自第一出力测量单元的电压数据和电流数据。B)计算发电机机组的实时出力Pplant，发电机组的实时出力为P PLANT — UPLANT*IpLANT其中，UPLANT*IPUNT分别为来自第二出力测量单元的电压数据和电流数据。C)计算发电机组实时出力与储能系统实时出力的和，将其作为发电机端系统总体出力信号PsihPsum — Pess+Pplant该总体出力信号Psih上传给电网调度系统，实现电网调度系统对系统总体出力的有效监测和调度。上述A、B、C三种计算并没有严格的先后顺序，例如，完全可以先计算发电机端系统总体出力信号ps ，再计算储能系统的实时出力pESS。需要说明的是，本申请实施例中的储能系统所应用的发电机的机端可以是火电机组、水电机组、风力发电机组、燃气轮机组等。需要说明的是，本申请实施例中的储能系统可以应用在各种有功功率和/或无功功率的功率调度类应用中，如包括AGC应用、调频应用、风力发电机组输出功率平滑应用、机组出力误差补偿应用、旋转备份应用等。 需要说明的是，本申请实施例中的储能系统可以由各类型电池储能系统构成，如可以是锂电池、钠硫电池、液流电池等，或者，还可以是由飞轮储能系统构成。在本申请中，并不限定储能系统的个数和种类，在上述任一实施例中，所述储能系统可以由一个储能装置构成，或者由多组、多类型储能装置并联构成。需要说明的是，本申请实施例中所述储能系统在发电机机端应用的接入点包括在发电机出线端封闭母线到升压变压器低压侧之间所有满足容量需求的可行接入点，例如可以包括发电机机端母线、高厂变、升压变低压侧，以及升压变压器高压侧。需要说明的是，在本申请实施例中，并不对储能系统在发电机机端的具体接入方式做限定，任何可能的接入方式都可以应用于本实用新型，例如，图2和图3就是两种不同的接入方式。在图3所示方式下，测量储能系统的出力测量单元即第一出力测量单元的安装位置可选择在储能系统升压变压器与电厂高厂变之间。由于不需要打开发电机机端封闭母线，降低了储能系统测量单元的安装困难和施工成本，但由于储能系统出力测量点的电压等级降低同时会影响储能系统出力的测量精度。需要说明的是，前述第一、二出力测量单元可以由满足精度和安装环境要求的其他智能测量单元代替，例如智能功率表等。在不同的出力测量单元器件选型情况下，所需信号变送器和传输光纤可由响应匹配的信号变送、放大、传输设备代替，具体的要求同现有技术。需要说明的是，前述在电厂RTU后台对对所述第一、二数据信号进行合并处理(即对储能系统和机组出力信号的合并出力)方式包括多种一种可能的方式是，首先分别将储能系统和发电机组出力电压、电流信号进行乘积得到储能系统和发电机组有功功率出力，然后将两者相加得到发电机端系统总体出力；另一种可能的方式是，当储能系统与发电机组电压测量点为一等效点时(如图2所示情况)，可先将储能系统测量电流信号与发电机组电流信号相加，得到发电机端系统总体电流信号，然后与测量发电机组电压信号乘积，得到发电机端系统总体有功功率信号；再一种可能的方式是，采用周期积分方法、矢量乘积、或有效值乘积方法等方法实时计算储能系统与发电机组实时出力。也就是说，本申请中，并不对具体的计算方法做限定，任何可能的计算方法都可以应用于本实用新型中。[0068]一种可替代的方式是，第一出力测量单元41与第二出力测量单元42的信号可以通过变送器环节实现信号合并，即通过硬件方式实现机组出力与储能系统出力信号的叠加合并，但其计算原理与软件实现是完全一样的。需要说明的是，在实际应用中，计算储能系统的实时出力时要根据传感器的量程，输入到电厂RTU的变送器输出电流范围，单/双向及有功变送器输出的电流范围等在RTU后台软件中进行正确的标度转换相关系数配置，保证实时出力能正确反映实际。应用本实用新型实施例所提供的装置，通过新增一组出力测量单元实现了储能系统与发电机组出力的独立测量，避免储能系统接入对发电机组出力控制的信号扰动，实现了储能系统出力信号与原有发电机的机端出力信号的无缝融合。同时，避免了由于接入点选择造成了对施工成本、工程难度和工期的不良影响，有利于对老厂的改造。降低了安装成本。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实 体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排
除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种用于发电机端系统的信号测量装置，其特征在于，所述发电机端系统包括与封闭母线连接的发电机组、励磁装置、高厂变以及主变压器，其中，所述发电机组出线端子、励磁装置、高厂变通过所述封闭母线连接至所述主变压器的低压侧，所述主变压器的高压侧连接至电网；所述发电机端系统还包括储能系统以及用于给储能系统升压的储能系统升压变压器； 所述测量装置包括 第一出力测量单元，通过传输设备与远动终端和储能系统分别连接； 第二出力测量单元，通过传输设备与远动终端和发电机组分别连接； 远动终端，通过所述传输设备分别接收来自第一出力测量单元的第一数据信号，来自第二出力测量单元的第二数据信号，对所述第一、二数据信号进行合并处理，获得发电机端系统的总体出力信号，将所述总体出力信号上传至电网调度系统。
2.根据权利要求I所述的信号测量装置，其特征在于， 所述远动终端，还用于对来自第二出力测量单元的第二数据信号进行处理，将处理出的结果作为发电机组出力控制反馈信号。
3.根据权利要求I所述的信号测量装置，其特征在于，所述第一出力测量单元设置在所述封闭母线与储能系统升压变压器的高压侧之间，且所述封闭母线的接入点位于所述主变压器的低压侧。
4.根据权利要求I所述的信号测量装置，其特征在于，所述第一出力测量单元设置在高厂变的低压侧与储能系统升压变压器的高压侧之间。
5.根据权利要求I所述的信号测量装置，其特征在于， 所述第一出力测量单元可以包括用于测量储能系统接入点电流的电流测量单元；以及用于测量储能系统接入点电压的电压测量单元； 所述第二出力测量单元可以包括用于测量发电机组出口电流的电流测量单元；以及用于测量发电机组出口电压的电压测量单元。
6.根据权利要求I所述的信号测量装置，其特征在于，所述第一出力测量单元为智能功率表。
7.根据权利要求I所述的信号测量装置，其特征在于，所述传输设备为传输光纤、线缆。
专利摘要本实用新型公开了一种用于发电机端系统的信号测量装置，该测量装置包括第一出力测量单元，通过传输设备与远动终端和储能系统分别连接；第二出力测量单元，通过传输设备与远动终端和发电机组分别连接；远动终端，通过所述传输设备分别接收来自第一出力测量单元的第一数据信号，来自第二出力测量单元的第二数据信号，对所述第一、二数据信号进行合并处理，获得发电机端系统的总体出力信号，将所述总体出力信号上传至电网。应用本实用新型，通过新增一组出力测量单元实现了储能系统与发电机组出力的独立测量，避免储能系统接入对发电机组出力控制的信号扰动，实现了储能系统出力信号与原有发电机的机端出力信号的无缝融合，降低了安装成本。
文档编号G01R21/06GK202563004SQ20122016752
公开日2012年11月28日 申请日期2012年4月19日 优先权日2012年4月19日
发明者薛飞, 刘冕, 王澍, 牟鏐峰 申请人:北京睿能世纪科技有限公司
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