用于運行與供電網(wǎng)絡相連的發(fā)電設備的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于運行與供電網(wǎng)絡相連的固定式發(fā)電設備（電流發(fā)生設備）的 方法，其中，當供電網(wǎng)絡中出現(xiàn)動態(tài)電網(wǎng)故障時，尤其當出現(xiàn)電路短接時，根據(jù)發(fā)電設備的 至少一個運行參數(shù)的狀態(tài)值確定至少一個故障值。
【背景技術】
[0002] 供電網(wǎng)絡（例如公共電網(wǎng)）的動態(tài)電網(wǎng)故障尤其是電路短接可能會在與供電網(wǎng)絡 相連的組件中引起很高的負荷。所謂動態(tài)電網(wǎng)故障指的是例如700ms以下、尤其500ms以 下的幾百毫秒（ms)范圍內的電壓驟降/擾動或波動。
[0003] 在并網(wǎng)運行狀態(tài)下，供電網(wǎng)絡規(guī)定了交流發(fā)電機的額定電壓和額定頻率以及交變 電壓的相位。
[0004] 尤其是當發(fā)電設備與供電網(wǎng)絡并網(wǎng)運行時，短路會在與供電網(wǎng)絡相連的發(fā)電設備 的發(fā)電機定子繞組中引起強電流，其隨后也可能會在發(fā)電機轉子繞組中引起強電流。除此 之外，強短路電流還會引起作用在與轉子相連的發(fā)電機軸上的扭矩增大。通常利用離合裝 置將發(fā)電機軸與內燃機的發(fā)動機軸相連，因此可能會通過離合裝置將所引起的扭矩傳遞給 內燃機，并且可能會在內燃機中引起不希望的振動和擺動。
[0005] 為了消除此類電網(wǎng)故障并且在電網(wǎng)故障過程中或者之后有助于發(fā)電設備的穩(wěn)定 性，可以采用能采取應對措施的內燃機控制裝置。譬如根據(jù)發(fā)電機能夠向供電網(wǎng)絡輸出 的電功率匹配調整與發(fā)電機相連的內燃機的機械功率，就能使得發(fā)電機與供電網(wǎng)絡保持同 步。這一點例如可通過匹配調整燃燒過程予以實現(xiàn)，例如延遲或者中斷點火，或者改變內燃 機的相應執(zhí)行器（例如節(jié)氣門或者燃料計量閥）的位置。
[0006] 為了防止電網(wǎng)故障（尤其是電路短接）引起發(fā)電設備受損或者將損害減小到最低 程度，通常在維護計劃中規(guī)定：出現(xiàn)一定次數(shù)短路之后進行維護。但是仍然無法區(qū)別所出 現(xiàn)的電網(wǎng)故障或者說短路是涉及嚴重的電網(wǎng)故障還是僅僅微不足道的電網(wǎng)故障。迄今為止 已知的維護計劃并未考慮發(fā)電設備或者其組成部分（例如發(fā)電機，接合器/離合器，內燃 機）對電網(wǎng)故障的反應，因此可能會出現(xiàn)維護計劃在故障之后立即對發(fā)電設備進行維護的 情況，盡管所出現(xiàn)的故障僅僅涉及對發(fā)電設備幾乎沒有影響的微不足道的電網(wǎng)故障。另一 方面也可能會出現(xiàn)維護只有在出現(xiàn)多次電路短接之后才會對發(fā)電設備進行維護的情況，其 中所出現(xiàn)的第一次電網(wǎng)故障已有很高的潛在損害風險。除此之外，已知的維護計劃也缺乏 關于下次維護時應檢查的發(fā)電設備部件的說明。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的任務在于避免以上所述的缺點，并且提供一種與現(xiàn)有技術相比有所改進 的、用于在出現(xiàn)電網(wǎng)故障時運行與供電網(wǎng)絡相連的發(fā)電設備的方法。尤其是應當由此實現(xiàn)： 能夠輸出具體和/或定性的維護建議。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于運行與供電網(wǎng)絡相連的固定式發(fā)電設備的 方法，其中，當供電網(wǎng)絡中出現(xiàn)動態(tài)電網(wǎng)故障尤其是電路短接時，根據(jù)發(fā)電設備的至少一個 運行參數(shù)的狀態(tài)值確定至少一個故障值，其特征在于，將所述至少一個故障值配置給發(fā)電 設備的至少一個組成部分，根據(jù)所述至少一個故障值針對發(fā)電設備的所述至少一個組成部 分輸出維護信號。
[0009] 按照本發(fā)明，規(guī)定：將至少一個故障值配置給發(fā)電設備的至少一個組成部分，根據(jù) 所述至少一個故障值輸出用于發(fā)電設備的該至少一個組成部分的維護信號。
[0010] 通過查詢發(fā)電設備運行參數(shù)的狀態(tài)值、根據(jù)狀態(tài)值確定故障值、將故障值建議性 地配置給發(fā)電設備的組成部分，一方面可以識別有異常的發(fā)電設備運行參數(shù)或者組成部 分，另一方面可以根據(jù)關于運行參數(shù)的故障值確定并且輸出用于發(fā)電設備各個組成部分的 有針對性的維護信號。與已知維護計劃的區(qū)別在于，并非單單依據(jù)出現(xiàn)電網(wǎng)故障的次數(shù)加 以安排，而是還能夠具體說明是否要在出現(xiàn)電網(wǎng)故障之后對發(fā)電設備的某個組成部分進行 維護（如果是，應對哪一個組成部分進行維護）。
[0011] 在出現(xiàn)電網(wǎng)故障之前、出現(xiàn)電網(wǎng)故障的過程中和/或出現(xiàn)電網(wǎng)故障之后確定發(fā)電 設備至少一個組成部分的至少一個運行參數(shù)的狀態(tài)值，以確定所述至少一個故障值。
[0012] 按照一種優(yōu)選實施方式，可以根據(jù)所述至少一個運行參數(shù)的狀態(tài)值和至少一個可 預先設定的參考值來確定故障值。所述參考值可以是例如某個閾值，其中，所述故障值可以 取決于運行參數(shù)的狀態(tài)值是否超過或者低于該閾值。
[0013] 所述運行參數(shù)可以是例如以下還將詳細解釋的運行參數(shù)中的一種或多種。
[0014] 與點火相關的運行參數(shù)：
[0015]由于電網(wǎng)故障尤其是短路，并且為了使發(fā)電機與供電網(wǎng)絡保持同步，內燃機的發(fā) 動機控制系統(tǒng)可以延遲點火或者中斷點火，以使得內燃機和發(fā)電機的轉速以及發(fā)電機與供 電網(wǎng)絡的同步性保持在所需的水平。
[0016] 但是中斷或者延遲點火仍然是一種異常的運行狀態(tài)，并且也可能是意外缺火的原 因。
[0017] 可以確定的與點火相關的運行參數(shù)狀態(tài)值可能是：出現(xiàn)點火時刻延遲，出現(xiàn)燃燒 中斷，燃燒中斷的持續(xù)時間。
[0018] 與渦輪增壓器相關的運行參數(shù)：
[0019] 對于利用渦輪增壓器增壓的內燃機，進入燃燒室中的燃油空氣混合氣的突然狀態(tài) 變化和/或從燃燒室流出的廢氣的突然狀態(tài)變化可能會導致渦輪增壓器阻塞。渦輪增壓器 阻塞可能會導致燃料空氣混合氣回流，結果可能會導致渦輪增壓器意外加速，其原因例如 是在電網(wǎng)故障期間加濃了燃料空氣混合氣。
[0020] 可以確定的與渦輪增壓器相關的運行參數(shù)狀態(tài)值可能是：出現(xiàn)渦輪增壓器阻塞， 渦輪增壓器阻塞的持續(xù)時間。
[0021] 與扭矩相關的運行參數(shù)：
[0022] 供電網(wǎng)絡中的短路以及因此而在與供電網(wǎng)絡相連的發(fā)電機的定子繞組中引起的 強電流可能會導致作用于發(fā)電機轉子的扭矩突然升高。扭矩突然升高可能對與發(fā)電機轉子 相連的內燃機或者對布置在內燃機和發(fā)電機之間的離合裝置造成不利影響。
[0023] 可以確定的與扭矩相關的運行參數(shù)狀態(tài)值可能是：發(fā)電機軸上的扭矩大小，離合 裝置上的扭矩大小，發(fā)動機軸上的扭矩大小。
[0024] 與電壓相關的運行參數(shù)：
[0025] 通常三相供電網(wǎng)絡的至少一相中的電壓會由于短路而下降。
[0026] 可以將隨此所出現(xiàn)的最低電壓值和電壓降的持續(xù)時間用來確定電網(wǎng)故障的嚴重 程度。
[0027] 可以確定的與電壓相關的運行參數(shù)狀態(tài)值可能是：發(fā)電機的電壓大小，出現(xiàn)電壓 降，電壓降的持續(xù)時間。
[0028] 與電流相關的運行參數(shù)：
[0029] 通常三相供電網(wǎng)絡的至少一相中的電流會由于短路而上升。強電流會增大電氣組 件的熱負荷，并且可能會導致引起損害的過高的電磁力。
[0030] 可以確定的與電流相關的運行參數(shù)狀態(tài)值可能是：發(fā)電機的電流大小，出現(xiàn)電流 強度上升，電流強度上升的持續(xù)時間。
[0031] 與有功電功率的運行參數(shù)：
[0032] 由于隨轉速變化的有功功率與扭矩有關，因此除了分析扭矩之外，或者作為另一 選擇，也可以考慮有功功率。可以由電壓、電流和功率因數(shù)測量來確定有功電功率，并且有 功電功率是與扭矩成比例的。
[0033] 可以確定的與有功電功率相關的運行參數(shù)狀態(tài)值可能是：由發(fā)電設備或者說由發(fā) 電設備的發(fā)電機向供電網(wǎng)絡輸出的有功電功率大小。
[0034] 與轉速相關的運行參數(shù)：
[0035] 在短路期間，內燃機向發(fā)電機輸出的機械功率與發(fā)電機向供電網(wǎng)絡輸出的電功率 之間的不平衡會導致轉速偏離所需的額定轉速值。其間可能出現(xiàn)的波動會導致與內燃機相 連的機械組件（例如離合裝置）承受負荷。
[0036] 可以確定的與轉速相關的運行參數(shù)狀態(tài)值可能是：發(fā)電機軸的轉速大小，離合裝 置的轉速大小，發(fā)動機軸的轉速大小。
[0037] 與功角相關的運行參數(shù)：
[0038] 眾所周知，發(fā)電機定子中的旋轉磁場矢量與發(fā)電機轉子中的旋轉磁場矢量之間的 夾角稱作功角。功角是用于衡量發(fā)電機與供電網(wǎng)絡電氣耦合的尺度，決定了向供電網(wǎng)絡輸 出電功率的性能。功角與所需額定值的偏差很大則可能會導致作用于發(fā)電機轉子的機電力 和扭矩過高，結果就會引起作用于離合裝置和內燃機的機電作用力過高。
[0039] 可以確定的與功角相關的運行參數(shù)狀態(tài)值可能是：功角大小，排除電網(wǎng)故障之后 的功角大小。
[0040] 與勵磁電流相關的運行參數(shù)：
[0041] 勵磁電流決定了發(fā)電機轉子繞組中的勵磁電流大小?？赡軙捎诙搪酚绕涫峭ㄟ^ 電樞反作用而導致勵磁電流急劇升高，并且可能會導致繞組絕緣或者與轉子繞組相連的整 流電橋受損。短路時在發(fā)電機定子繞組中升高的定子電流會在發(fā)電機轉子繞組中感應引起 相應高的電流，可能會導致繞組絕緣受損。由于被整流器阻隔的電流而出現(xiàn)的較高的感應 電壓又可能會導致整流器中的二極管受損。
[0042] 可以確定的與勵磁電流或者說勵磁電路相關的運行參數(shù)狀態(tài)值可能是：勵磁電流 大小，一定勵磁電流強度的持續(xù)時間。
[0043] 優(yōu)選地可以規(guī)定，發(fā)電設備包括以下組成部分中的至少一個：與供電網(wǎng)絡相連的 發(fā)電機、與發(fā)電機相連的內燃機、用于將發(fā)電機的可旋轉支承的發(fā)電機軸與內燃機的可旋 轉支承的發(fā)動機軸相連的離合裝置，其中，可根據(jù)發(fā)電機和/或內燃機和/或離合裝置的至 少一個運行參數(shù)的狀態(tài)值確定至少一個故障值，并且將其配置給發(fā)電設備的至少一個組成 部分。
[0044] 所述發(fā)電設備的組成部分也可以是內燃機、發(fā)電機或者離合裝置的單個零件。例 如，也可以將發(fā)電機的定子繞組、轉子繞組或者整流電橋看成是發(fā)電設備的組成部分。
[0045] 優(yōu)選地可以規(guī)定，確定發(fā)電設備運行參數(shù)的以下狀態(tài)值中的至少一個：出現(xiàn)內燃 機點火時刻延遲，出現(xiàn)內燃機燃燒中斷，內燃機燃燒中斷的持續(xù)時間，出現(xiàn)內燃機渦輪增壓 器阻塞，內燃機渦輪增壓器阻塞的持續(xù)時間，發(fā)電機的發(fā)電機軸上的扭矩大小，離合裝置上 的扭矩大小，內燃機發(fā)動機軸上的扭矩大小，發(fā)電機的電壓大小，出現(xiàn)發(fā)電機電壓降，發(fā)電 機電壓降的持續(xù)時間，發(fā)電機的電流大小，出現(xiàn)發(fā)電機電流強度升高，發(fā)電機電流強度升高 的持續(xù)時間，發(fā)電機向供電網(wǎng)絡輸出的有功電功率大小，發(fā)電機的發(fā)電機軸的轉速大小，離 合裝置的轉速大小，內燃機的發(fā)動機軸的轉速大小，發(fā)電機的功角大小，排除電網(wǎng)故障之后 發(fā)電機的功角大小，發(fā)電機的勵磁電流大小，所確定的發(fā)電機勵磁電流強度的持續(xù)時間。
[0046] 按照一種優(yōu)選變型方案可以規(guī)定：確定多個故障值。
[0047] 按照本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式可以規(guī)定：相應的故障值可以至少兩個可能數(shù)值 的其中一個，所述至少兩個可能數(shù)值