專利名稱：發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)特性監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型關(guān)發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)，特別是關(guān)于發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)特性，具體的講是一種發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)特性監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)電機勵磁性能精細化在線分析系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)勵磁系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)測錄波、記錄數(shù)據(jù)的圖形化顯示和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能，實現(xiàn)對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能進行定性分析?，F(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)電機勵磁性能分析系統(tǒng)，調(diào)度運行人員只能定性了解發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的運行狀態(tài)和相關(guān)性能指標，不能準確的掌握發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能指標， 同時，現(xiàn)有的發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的動態(tài)分析方式在獲得數(shù)據(jù)的時候需要大量的人員參與，由于故障錄波器的時間基準差別較大，運行人員在查找故障數(shù)據(jù)的時候費時費力，進行數(shù)據(jù)分析時，需要分析人員進行數(shù)據(jù)標么值轉(zhuǎn)換，編程計算相關(guān)動態(tài)指標，效率較低。

實用新型內(nèi)容本實用新型實施例提供了一種發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)特性監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括同步相量測量裝置，勵磁特性監(jiān)測主機以及勵磁特性顯示裝置；同步相量測量裝置通過勵磁特性監(jiān)測主機與勵磁特性顯示裝置相連接；其中，同步相量測量裝置采集發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的狀態(tài)變量，并將采集的發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的狀態(tài)變量發(fā)送到勵磁特性監(jiān)測主機；勵磁特性監(jiān)測主機根據(jù)接收到的同步相量測量裝置發(fā)送的發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的狀態(tài)變量，生成監(jiān)測數(shù)據(jù)；勵磁特性顯示裝置顯示勵磁特性監(jiān)測主機生成的監(jiān)測結(jié)果。為讓本實用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型實施例中的監(jiān)測主機的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本實用新型實施例中的監(jiān)測數(shù)據(jù)生成裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本實用新型實施例中的擾動信息生成模塊的結(jié)構(gòu)框圖；圖5為本實用新型又一實施例中的監(jiān)測主機的結(jié)構(gòu)框圖；圖6為本實用新型一實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖7A為調(diào)節(jié)器自動方式年投入率的報表格式；[0014]圖7B為PSS投/退的年投入率的報表格式；圖8為本實用新型實施例中的三個動態(tài)特性指標的圖示定義；圖9為發(fā)電機P/Q運行狀態(tài)邊界；圖10為勵磁系統(tǒng)的狀態(tài)變量的工作范圍。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。配有自動勵磁調(diào)節(jié)器(AVR)和電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)的發(fā)電機勵磁系統(tǒng)對于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有重要的作用。勵磁系統(tǒng)在運行中，電廠運行人員主要在中控室通過監(jiān)視發(fā)電機電壓、磁場電壓和磁場電流等狀態(tài)量監(jiān)視勵磁系統(tǒng)的工作狀態(tài)。本實用新型中的電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的子站同步相量測量裝置除測量發(fā)電機組相關(guān)狀態(tài)量之外，還測量包括發(fā)電機磁場電壓、磁場電流、手/自動狀態(tài)以及PSS投/退狀態(tài)等反應(yīng)勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)動態(tài)過程的信號。如圖1所示，為本實用新型公開了一種發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)特性監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括同步相量測量裝置101，勵磁特性監(jiān)測主機102以及勵磁特性顯示裝置103 ；同步相量測量裝置101通過勵磁特性監(jiān)測主機102與所述的勵磁特性顯示裝置103相連接；同步相量測量裝置101采集發(fā)電機組20的勵磁系統(tǒng)的狀態(tài)變量，并將采集的發(fā)電機組20的勵磁系統(tǒng)的狀態(tài)變量發(fā)送到勵磁特性監(jiān)測主機102 ；勵磁特性監(jiān)測主機102根據(jù)接收到的狀態(tài)變量，生成監(jiān)測數(shù)據(jù)；勵磁特性顯示裝置103顯示所述的勵磁特性監(jiān)測主機生成的監(jiān)測結(jié)果。如圖2所示，本實用新型中的監(jiān)測主機102包括監(jiān)測數(shù)據(jù)生成裝置1021，根據(jù)同步相量測量裝置101采集的發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的狀態(tài)變量，生成包括勵磁系統(tǒng)性能指標數(shù)據(jù)和擾動數(shù)據(jù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)；勵磁特性數(shù)據(jù)存儲裝置1022，存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)生成裝置1021生成的勵磁系統(tǒng)性能指標數(shù)據(jù)，擾動信息數(shù)據(jù)存儲裝置1023，存儲所述的監(jiān)測數(shù)據(jù)生成裝置 1021生成的擾動數(shù)據(jù)。如圖3所示，監(jiān)測數(shù)據(jù)生成裝置1021進一步包括勵磁性能計算模塊301和擾動信息生成模塊302。其中，如圖4所示，擾動信息生成模塊302包括擾動判斷單元3021，根據(jù)發(fā)電機組勵磁電壓的擾動量生成擾動判斷結(jié)果；擾動數(shù)據(jù)生成單元3022， 根據(jù)所述的判斷結(jié)果記錄擾動事件信息，生成擾動數(shù)據(jù)。擾動判斷單元根據(jù)發(fā)電機磁場電壓與預(yù)設(shè)的勵磁電壓閾值進行比較，根據(jù)發(fā)電機磁場的變化量生成擾動數(shù)據(jù)。同時本實用新型公開的監(jiān)測主機還包括發(fā)電機信息存儲裝置IOM及模型參數(shù)存儲裝置1025，如圖5 所示，下面以具體的實施例對本實用新型做進一步詳細說明。本實用新型公開的實施例，發(fā)電機勵磁性能在線分析系統(tǒng)研究內(nèi)容包括在線分析模塊、歷史故障數(shù)據(jù)庫和離線高級應(yīng)用分析模塊。具有勵磁系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)測錄波、記錄數(shù)據(jù)的圖形化顯示和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能，主要包括以下方面(1)主站系統(tǒng)應(yīng)能夠顯示勵磁系統(tǒng)的運行狀態(tài)和基本運行數(shù)據(jù)，并能根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)生成運行趨勢圖。[0025](2)主站系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)⒔邮盏降默F(xiàn)場記錄數(shù)據(jù)按照時間坐標、機組標么值方式或用戶要求的形式進行圖形顯示，并提供一定的專家分析處理手段。(3)主站系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)⒂涗洈?shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，以利于使用電網(wǎng)現(xiàn)有的仿真手段對其錄波波形進行回放和仿真分析處理。(4)主站系統(tǒng)應(yīng)能夠提供對記錄數(shù)據(jù)的計算分析及顯示等技術(shù)處理功能，以滿足用戶對數(shù)據(jù)的重點分析處理及保存的要求。發(fā)電機組調(diào)節(jié)器特性實時監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，實現(xiàn)對機組調(diào)節(jié)性能的實時監(jiān)測和在線評價，督促在運機組設(shè)備達標，為監(jiān)督管理的提供有效技術(shù)手段，實現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新。實時動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)(WAMS)能夠?qū)崟r捕捉電力系統(tǒng)在故障擾動、低頻振蕩和人工試驗等情況下電網(wǎng)的動態(tài)過程。本實用新型在現(xiàn)有的WAMS系統(tǒng)全部功能的基礎(chǔ)上，進一步開發(fā)全網(wǎng)發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器性能在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過建立全網(wǎng)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對電網(wǎng)所轄發(fā)電機組勵磁調(diào)節(jié)器性能的高級應(yīng)用分析。本實用新型需要實現(xiàn)與原有WAMS平臺的實時數(shù)據(jù)交換，通過建立新的平臺實現(xiàn)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)精細化分析計算和展示，系統(tǒng)架構(gòu)如圖6所示包括:WAMS平臺601，監(jiān)測主機602及顯示裝置603。本實用新型實施例的系統(tǒng)按功能分主要包括數(shù)據(jù)庫的建立、在線數(shù)據(jù)分析評價以及畫面展示三部分內(nèi)容。通過WAMS平臺采集狀態(tài)變量，在監(jiān)測主機中建立數(shù)據(jù)庫并對采集的狀態(tài)變量進行分析評價，生成分析結(jié)果，通過畫面展示部分顯示分析結(jié)果。1、在監(jiān)測主機的勵磁特性存儲裝置中建立數(shù)據(jù)庫，主要存儲發(fā)電機的基礎(chǔ)信息， 與勵磁系統(tǒng)相關(guān)擾動信息以及計算出的機組相關(guān)性能指標等。數(shù)據(jù)庫中的具體內(nèi)容如下1)發(fā)電機的基本信息發(fā)電機的基本信息表包括發(fā)電機組名，錄屬公司，容量，勵磁系統(tǒng)類型，勵磁方式寸。該內(nèi)容前期手工錄入，后期應(yīng)與數(shù)字化支撐平臺接口，直接讀取相關(guān)內(nèi)容。2)發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)模型參數(shù)發(fā)電機組的勵磁系統(tǒng)模型參數(shù)主要指各發(fā)電機組經(jīng)過現(xiàn)場參數(shù)測試歸并到BPA 下的模型和參數(shù)。該內(nèi)容前期手工錄入，即通過監(jiān)測主機的輸入裝置輸入，后期可與數(shù)字化支撐平臺接口，直接讀取相關(guān)內(nèi)容。3)擾動相關(guān)信息當電網(wǎng)發(fā)生較大擾動或者機組本身故障發(fā)生較大擾動時(如發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器運行狀態(tài)超出邊界或者某一發(fā)電機狀態(tài)變量如勵磁電壓躍變量超過5%)，則在擾動數(shù)據(jù)存儲裝置中記錄此刻起所有擾動事件信息。擾動事件信息包括啟動事件變量名、變量幅值、受擾機組名、GPS時標等。4)相關(guān)性能指標主要存取以下內(nèi)容根據(jù)擾動計算出的勵磁系統(tǒng)相關(guān)性能指標，記錄相關(guān)統(tǒng)計信息，記錄穩(wěn)態(tài)下的各種投入率等。2、通過監(jiān)測主機對勵磁系統(tǒng)特性進行在線監(jiān)測和分析部分，對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的特性進行分析包括對發(fā)電機的投入狀態(tài)、機組空載試驗下相關(guān)性能指標、負載試驗下相關(guān)性能指標進行分析監(jiān)測，具體的計算如下(I)AUTO ON投入狀態(tài)監(jiān)測及統(tǒng)計根據(jù)《汽輪發(fā)電機交流勵磁機勵磁系統(tǒng)技術(shù)條件》的要求，自動電壓調(diào)節(jié)器應(yīng)保證投入率不低于99%。根據(jù)國調(diào)勵磁調(diào)度管理規(guī)定，國調(diào)要求投入的機組，機組運行時其AVR 必須投入。調(diào)節(jié)器自動方式年投入率按下式計算
=勵磁調(diào)節(jié)器自動方式運行小時數(shù) (。)_ ^勵磁系統(tǒng)年運行小時數(shù)^報表格式如圖7A所示。(2) PSS ON投入狀態(tài)的監(jiān)測及統(tǒng)計根據(jù)《汽輪發(fā)電機交流勵磁機勵磁系統(tǒng)技術(shù)條件》的要求PSS投入率不低于 90%。根據(jù)國調(diào)相關(guān)文件規(guī)定，國調(diào)要求投入PSS功能的，其PSS投入率必須100%。PSS投/退的年投入率按下式計算
=勵磁調(diào)節(jié)器7 入運行小時數(shù) (。卜^勵磁系統(tǒng)年運行小時數(shù)^報表格式如圖7B所示。(3)空載試驗下相關(guān)性能指標發(fā)電機空載勵磁調(diào)節(jié)器“自動方式”下電壓擾動響應(yīng)，包括超調(diào)量、上升時間和調(diào)節(jié)時間等，可以在發(fā)電機空載試驗階段檢查勵磁系統(tǒng)動態(tài)特性是否滿足要求；根據(jù)DL-T650-1998《大型汽輪發(fā)電機自并勵靜止勵磁系統(tǒng)技術(shù)條件》，勵磁控制系統(tǒng)電壓給定階躍響應(yīng)應(yīng)滿足以下要求調(diào)節(jié)時間不大于k ；振蕩次數(shù)不大于3次；a、超調(diào)量Mp定義為階躍擾動中，被控量的最大值與最終穩(wěn)態(tài)值之差對于階躍量之比的百分數(shù)。超調(diào)量不大于階躍量的30% ；
u P0-U1計算公式Mi =
U1-U0b、上升時間tup定義為階躍擾動中，被控量從10%到90%階躍量的時間。上升時間不大于0. 6s ；tup = t (B) -t0C、調(diào)節(jié)時間ts定義為從階躍信號或起勵信號發(fā)生起，到被控量達到與最終穩(wěn)態(tài)值之差的絕對值不超過5%穩(wěn)態(tài)改變量(途中C點)的時間。ts = t (C) -t0圖8給出了三個動態(tài)特性指標的圖示定義，其中，Uo為初始值，Ui為最終穩(wěn)態(tài)值。(4)負載試驗下相關(guān)性能指標a、擾動量大小判斷[0070]對同步相量測量裝置采集的狀態(tài)變量中的勵磁電壓的變化量進行監(jiān)測，當發(fā)電機磁場電壓20ms內(nèi)的變化量超過0. Ip. U.，啟動監(jiān)測主機內(nèi)的對應(yīng)程序。同時，對上述監(jiān)測主機內(nèi)對應(yīng)程序的啟動變量還可以從上傳的其它數(shù)據(jù)中進行選取，如發(fā)電機機端電壓、有功功率等，定值可以修改。b、相關(guān)性能指標計算階躍量為發(fā)電機額定電壓的2% 4%，有功功率波動次數(shù)不大于5次，阻尼比大于0. 1，調(diào)節(jié)時間不大于10s。負載情況下，主要計算阻尼比。阻尼比的計算分兩種方法方法一根據(jù)負載時的機組有功功率受擾曲線，計算阻尼比，分析評估PSS投入時的阻尼效果。阻尼比的計算公式為ζ ~ ln(~^~—~) LW'‘」 ’ 2Νπ P -P
V/i2N+1 1 2N+2式中N——計算周期數(shù)；PpP2——為第一個和第二個功率峰值，見下圖，單位為兆瓦(MW)；P2N+1、P2N+2——為第QN+1)個和第QN+2)個功率峰值，單位為兆瓦(MW)取多個振蕩周期按下式頻率的平均值
權(quán)利要求1.一種發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)特性監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括同步相量測量裝置，勵磁特性監(jiān)測主機以及勵磁特性顯示裝置；所述的同步相量測量裝置通過所述的勵磁特性監(jiān)測主機與所述的勵磁特性顯示裝置相連接；其中，所述的同步相量測量裝置采集所述的發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的狀態(tài)變量，并將采集的發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的狀態(tài)變量發(fā)送到所述的勵磁特性監(jiān)測主機；所述的勵磁特性監(jiān)測主機根據(jù)接收到的所述的同步相量測量裝置發(fā)送的發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的狀態(tài)變量，生成監(jiān)測數(shù)據(jù)； 所述的勵磁特性顯示裝置顯示所述的勵磁特性監(jiān)測主機生成的監(jiān)測結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的勵磁特性監(jiān)測主機還包括 發(fā)電機信息存儲裝置，存儲所述的發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)中的發(fā)電機基本信息。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的勵磁特性監(jiān)測主機還包括 模型參數(shù)存儲裝置，存儲發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)模型參數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的勵磁特性監(jiān)測主機還包括 輸入裝置，用于接收輸入的所述發(fā)電機基本信息、發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)模型參數(shù)。
專利摘要本實用新型公開一種發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)特性監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括同步相量測量裝置，勵磁特性監(jiān)測主機以及勵磁特性顯示裝置；同步相量測量裝置通過勵磁特性監(jiān)測主機與勵磁特性顯示裝置相連接；其中，同步相量測量裝置采集發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的狀態(tài)變量，并將采集的發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的狀態(tài)變量發(fā)送到勵磁特性監(jiān)測主機；勵磁特性監(jiān)測主機根據(jù)接收到的同步相量測量裝置發(fā)送的發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的狀態(tài)變量，生成監(jiān)測數(shù)據(jù)；勵磁特性顯示裝置顯示勵磁特性監(jiān)測主機生成的監(jiān)測結(jié)果。
文檔編號G01R31/34GK202166727SQ201120007368
公開日2012年3月14日 申請日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月11日
發(fā)明者史揚, 姚謙, 李勝, 汪鴻, 蘇為民, 謝歡 申請人:華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 華北電網(wǎng)有限公司