專利名稱：發電機組勵磁系統特性監測系統的制作方法
技術領域：
本實用新型關發電機組勵磁系統，特別是關于發電機組勵磁系統特性，具體的講是一種發電機組勵磁系統特性監測系統。
背景技術：
現有技術中，發電機勵磁性能精細化在線分析系統，能夠實現勵磁系統運行狀態的監測錄波、記錄數據的圖形化顯示和數據轉換等功能，實現對發電機勵磁系統的穩態性能進行定性分析。現有技術中的發電機勵磁性能分析系統，調度運行人員只能定性了解發電機勵磁系統的運行狀態和相關性能指標，不能準確的掌握發電機勵磁系統的動態響應性能指標， 同時，現有的發電機勵磁系統的動態分析方式在獲得數據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據的時候費時費力，進行數據分析時，需要分析人員進行數據標么值轉換，編程計算相關動態指標，效率較低。

實用新型內容本實用新型實施例提供了一種發電機組勵磁系統特性監測系統，該系統包括同步相量測量裝置，勵磁特性監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電機組勵磁系統的狀態變量，并將采集的發電機組勵磁系統的狀態變量發送到勵磁特性監測主機；勵磁特性監測主機根據接收到的同步相量測量裝置發送的發電機組勵磁系統的狀態變量，生成監測數據；勵磁特性顯示裝置顯示勵磁特性監測主機生成的監測結果。為讓本實用新型的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，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有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型發電機組勵磁系統的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例中的監測主機的結構框圖；圖3為本實用新型實施例中的監測數據生成裝置的結構框圖；圖4為本實用新型實施例中的擾動信息生成模塊的結構框圖；圖5為本實用新型又一實施例中的監測主機的結構框圖；圖6為本實用新型一實施例的系統結構圖；圖7A為調節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特性指標的圖示定義；圖9為發電機P/Q運行狀態邊界；圖10為勵磁系統的狀態變量的工作范圍。
具體實施方式
下面將結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，本領域普通技術人員在沒有做出創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。配有自動勵磁調節器(AVR)和電力系統穩定器(PSS)的發電機勵磁系統對于電力系統的安全穩定運行具有重要的作用。勵磁系統在運行中，電廠運行人員主要在中控室通過監視發電機電壓、磁場電壓和磁場電流等狀態量監視勵磁系統的工作狀態。本實用新型中的電網系統內的子站同步相量測量裝置除測量發電機組相關狀態量之外，還測量包括發電機磁場電壓、磁場電流、手/自動狀態以及PSS投/退狀態等反應勵磁系統調節動態過程的信號。如圖1所示，為本實用新型公開了一種發電機組勵磁系統特性監測系統，該系統包括同步相量測量裝置101，勵磁特性監測主機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采集發電機組20的勵磁系統的狀態變量，并將采集的發電機組20的勵磁系統的狀態變量發送到勵磁特性監測主機102 ；勵磁特性監測主機102根據接收到的狀態變量，生成監測數據；勵磁特性顯示裝置103顯示所述的勵磁特性監測主機生成的監測結果。如圖2所示，本實用新型中的監測主機102包括監測數據生成裝置1021，根據同步相量測量裝置101采集的發電機組勵磁系統的狀態變量，生成包括勵磁系統性能指標數據和擾動數據的監測數據；勵磁特性數據存儲裝置1022，存儲監測數據生成裝置1021生成的勵磁系統性能指標數據，擾動信息數據存儲裝置1023，存儲所述的監測數據生成裝置 1021生成的擾動數據。如圖3所示，監測數據生成裝置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，根據發電機組勵磁電壓的擾動量生成擾動判斷結果；擾動數據生成單元3022， 根據所述的判斷結果記錄擾動事件信息，生成擾動數據。擾動判斷單元根據發電機磁場電壓與預設的勵磁電壓閾值進行比較，根據發電機磁場的變化量生成擾動數據。同時本實用新型公開的監測主機還包括發電機信息存儲裝置IOM及模型參數存儲裝置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，發電機勵磁性能在線分析系統研究內容包括在線分析模塊、歷史故障數據庫和離線高級應用分析模塊。具有勵磁系統運行狀態的監測錄波、記錄數據的圖形化顯示和數據轉換等功能，主要包括以下方面(1)主站系統應能夠顯示勵磁系統的運行狀態和基本運行數據，并能根據接收到的數據生成運行趨勢圖。[0025](2)主站系統應能夠將接收到的現場記錄數據按照時間坐標、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)主站系統應能夠將記錄數據進行數據格式轉換，以利于使用電網現有的仿真手段對其錄波波形進行回放和仿真分析處理。(4)主站系統應能夠提供對記錄數據的計算分析及顯示等技術處理功能，以滿足用戶對數據的重點分析處理及保存的要求。發電機組調節器特性實時監測系統的應用，實現對機組調節性能的實時監測和在線評價，督促在運機組設備達標，為監督管理的提供有效技術手段，實現了技術創新和管理創新。實時動態監測系統(WAMS)能夠實時捕捉電力系統在故障擾動、低頻振蕩和人工試驗等情況下電網的動態過程。本實用新型在現有的WAMS系統全部功能的基礎上，進一步開發全網發電機勵磁調節器性能在線監測系統，通過建立全網發電機勵磁系統數據庫，實現對電網所轄發電機組勵磁調節器性能的高級應用分析。本實用新型需要實現與原有WAMS平臺的實時數據交換，通過建立新的平臺實現發電機勵磁系統精細化分析計算和展示，系統架構如圖6所示包括:WAMS平臺601，監測主機602及顯示裝置603。本實用新型實施例的系統按功能分主要包括數據庫的建立、在線數據分析評價以及畫面展示三部分內容。通過WAMS平臺采集狀態變量，在監測主機中建立數據庫并對采集的狀態變量進行分析評價，生成分析結果，通過畫面展示部分顯示分析結果。1、在監測主機的勵磁特性存儲裝置中建立數據庫，主要存儲發電機的基礎信息， 與勵磁系統相關擾動信息以及計算出的機組相關性能指標等。數據庫中的具體內容如下1)發電機的基本信息發電機的基本信息表包括發電機組名，錄屬公司，容量，勵磁系統類型，勵磁方式寸。該內容前期手工錄入，后期應與數字化支撐平臺接口，直接讀取相關內容。2)發電機組勵磁系統模型參數發電機組的勵磁系統模型參數主要指各發電機組經過現場參數測試歸并到BPA 下的模型和參數。該內容前期手工錄入，即通過監測主機的輸入裝置輸入，后期可與數字化支撐平臺接口，直接讀取相關內容。3)擾動相關信息當電網發生較大擾動或者機組本身故障發生較大擾動時(如發電機勵磁調節器運行狀態超出邊界或者某一發電機狀態變量如勵磁電壓躍變量超過5%)，則在擾動數據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)相關性能指標主要存取以下內容根據擾動計算出的勵磁系統相關性能指標，記錄相關統計信息，記錄穩態下的各種投入率等。2、通過監測主機對勵磁系統特性進行在線監測和分析部分，對發電機勵磁系統的特性進行分析包括對發電機的投入狀態、機組空載試驗下相關性能指標、負載試驗下相關性能指標進行分析監測，具體的計算如下(I)AUTO ON投入狀態監測及統計根據《汽輪發電機交流勵磁機勵磁系統技術條件》的要求，自動電壓調節器應保證投入率不低于99%。根據國調勵磁調度管理規定，國調要求投入的機組，機組運行時其AVR 必須投入。調節器自動方式年投入率按下式計算
=勵磁調節器自動方式運行小時數 (。)_ ^勵磁系統年運行小時數^報表格式如圖7A所示。(2) PSS ON投入狀態的監測及統計根據《汽輪發電機交流勵磁機勵磁系統技術條件》的要求PSS投入率不低于 90%。根據國調相關文件規定，國調要求投入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
=勵磁調節器7 入運行小時數 (。卜^勵磁系統年運行小時數^報表格式如圖7B所示。(3)空載試驗下相關性能指標發電機空載勵磁調節器“自動方式”下電壓擾動響應，包括超調量、上升時間和調節時間等，可以在發電機空載試驗階段檢查勵磁系統動態特性是否滿足要求；根據DL-T650-1998《大型汽輪發電機自并勵靜止勵磁系統技術條件》，勵磁控制系統電壓給定階躍響應應滿足以下要求調節時間不大于k ；振蕩次數不大于3次；a、超調量Mp定義為階躍擾動中，被控量的最大值與最終穩態值之差對于階躍量之比的百分數。超調量不大于階躍量的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、調節時間ts定義為從階躍信號或起勵信號發生起，到被控量達到與最終穩態值之差的絕對值不超過5%穩態改變量(途中C點)的時間。ts = t (C) -t0圖8給出了三個動態特性指標的圖示定義，其中，Uo為初始值，Ui為最終穩態值。(4)負載試驗下相關性能指標a、擾動量大小判斷[0070]對同步相量測量裝置采集的狀態變量中的勵磁電壓的變化量進行監測，當發電機磁場電壓20ms內的變化量超過0. Ip. U.，啟動監測主機內的對應程序。同時，對上述監測主機內對應程序的啟動變量還可以從上傳的其它數據中進行選取，如發電機機端電壓、有功功率等，定值可以修改。b、相關性能指標計算階躍量為發電機額定電壓的2% 4%，有功功率波動次數不大于5次，阻尼比大于0. 1，調節時間不大于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；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
權利要求1.一種發電機組勵磁系統特性監測系統，其特征在于，所述的系統包括同步相量測量裝置，勵磁特性監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電機組勵磁系統的狀態變量，并將采集的發電機組勵磁系統的狀態變量發送到所述的勵磁特性監測主機；所述的勵磁特性監測主機根據接收到的所述的同步相量測量裝置發送的發電機組勵磁系統的狀態變量，生成監測數據； 所述的勵磁特性顯示裝置顯示所述的勵磁特性監測主機生成的監測結果。
2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述的勵磁特性監測主機還包括 發電機信息存儲裝置，存儲所述的發電機組勵磁系統中的發電機基本信息。
3.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述的勵磁特性監測主機還包括 模型參數存儲裝置，存儲發電機組勵磁系統模型參數。
4.如權利要求3所述的系統，其特征在于，所述的勵磁特性監測主機還包括 輸入裝置，用于接收輸入的所述發電機基本信息、發電機組勵磁系統模型參數。
專利摘要本實用新型公開一種發電機組勵磁系統特性監測系統，該系統包括同步相量測量裝置，勵磁特性監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電機組勵磁系統的狀態變量，并將采集的發電機組勵磁系統的狀態變量發送到勵磁特性監測主機；勵磁特性監測主機根據接收到的同步相量測量裝置發送的發電機組勵磁系統的狀態變量，生成監測數據；勵磁特性顯示裝置顯示勵磁特性監測主機生成的監測結果。
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 優先權日2011年1月11日
發明者史揚, 姚謙, 李勝, 汪鴻, 蘇為民, 謝歡 申請人:華北電力科學研究院有限責任公司, 華北電網有限公司