CN101221220A - 发电机组缓慢停机故障判别方法 - Google Patents

Abstract

发电机缓慢停机故障的的判别方法，包括同时满足如下三个判据组成：(1)所述缓慢起动元件是采用功率下降速率作为缓慢起动条件，用以记录机组稳态运行时的功率值，机组功率下降速率超过功率下降率门槛定值；(2)缓慢停机功率下降量条件，当缓慢起动条件满足后，将每点机组功率值与P_{jz_00}比较，如果在给定时间ΔT_set内下降量大于定值ΔP_set，经过连续多点确认后判别为机组发生非电气故障缓慢停机；(3)频率电压辅助判据：利用频率变化量或电压变化量，即Δf≥SET_Δf或ΔU≥SET_ΔU，作为判别机组缓慢停机的辅助判据。

Description

发电机组缓慢停机故障判别方法

一.技术领域

本发明涉及一种发电机非电气故障停机的判别方法，即发电机缓慢停机判别方法，能够判断发电机因原动力系统等发生异常等原因引起的缓慢停机故障。

二.背景技术

对于大机小网电力系统(海南、新疆、西藏等)或小容量地区电网内，如果内部有一台大功率机组发生紧急停机或在短时间内机组功率下降量较大时，可能会引起地区电网频率或电压严重下降，需要快速切除一定容量的地区负荷才能使系统频率或电压尽快恢复正常，避免地区电网出现频率或电压失稳。因此，对这部分机组紧急停机及功率快速下降情况的正确、快速判别，对于保持系统稳定运行非常重要。目前，判断发电机发生短路故障的电气量判据已经比较成熟，这类故障都能够快速判别；但对于因原动力系统等异常引起的机组缓慢停机故障(例如程序跳闸方式，主汽门或油嘴关闭时间往往在0.3秒～0.5秒之间)，由于电气量变化过程缓慢，无法按照通常的电气量变化特性进行判别，目前对于这种情况下的机组故障还没有一个准确的判别方法。

三.发明内容

本发明目的是：为了解决常规的机组电气量故障跳闸判据对因原动力系统等异常引起的机组缓慢停机故障判别存在的不足，提出一种新的针对机组缓慢停机或机组功率快速下降的判断方法，根据发电机有功功率的变化特性，结合系统频率或电压降低情况，正确判断发电机发生缓慢停机故障。

本发明的技术解决方案是：发电机缓慢停机的判别方法，提出的判别机组缓慢停机的判据包括同时满足缓慢起动元件、缓慢停机功率下降量条件、频率电压辅助判据三个判据组成：

(1)所述缓慢起动元件是采用功率下降速率作为缓慢起动条件，用以记录机组稳态运行时的功率值，机组功率下降速率超过功率下降率门槛定值，即： $\frac{P_{k-\mathrm{\Δt}}-P_k}{\mathrm{\Δt}}\≥{\mathrm{SET}}_{\mathrm{dP}/\mathrm{dt}}$ 并记录下来缓慢起动前Δt时刻的机组功率值P_{jz_00}作为起动前功率值；式中，P_k为当前采样点机组功率值，P_k-Δt为Δt时间之前的机组功率值，SET_dP/dt为缓慢起动功率下降率定值；当稳定控制装置检测到机组功率连续n个采样点都满足上式条件，n一般取3-10，则认为满足缓慢起动条件；并记录下来满足起动条件之前Δt时刻的机组功率值作为稳态运行时机组功率值P_{jz_00}；

(2)缓慢停机功率下降量条件

当缓慢起动条件满足后，将每点机组功率值与P_{jz_00}比较，如果在给定时间ΔT_set内下降量大于定值ΔP_set，即：利用ΔT_set时间内，发电机有功功率比缓慢起动前机组功率下降满足P_{jz_00}-P_k≥ΔP_set，且未发生PT断线或CT断线，也未检测到发生机组快速跳闸，经过连续多点确认后判别为机组发生非电气故障缓慢停机；式中，P_k为当前采样点机组功率值，P_{jz_00}为记录的缓慢起动前稳态机组功率值，ΔP_set为确认机组缓慢停机的功率下降量定值；

(3)频率电压辅助判据

利用频率变化量或电压变化量，即Δf≥SET_Δf或ΔU≥SET_ΔU，作为判别机组缓慢停机的辅助判据；式中，Δf是机组停机前后系统频率下降量；SET_Δf是系统频率变化量定值；ΔU是机组停机前后系统电压下降量；SET_ΔU是系统电压变化量定值。

由于原动力系统等异常导致紧急关闭汽轮机主汽门(或水轮机的进水阀)的情况下发生的机组缓慢停机，与因为短路故障跳开发电机开关的情况相比，机组电流、功率等电气量变化会比较缓慢，如果用通常的电流突变量作为起动判据，有时可能无法满足稳定控制装置的突变量起动条件；或者即使满足了突变量起动条件，但电流下降速率也无法满足机组电气量故障跳闸判据中的电流变化量浮动门槛值。本发明通过上述方法解决了此问题。本发明的有益效果是：能够较好判断对于因原动力系统等异常引起的机组缓慢停机故障(例如程序跳闸方式，主汽门或油嘴关闭时间往往在0.3秒～0.5秒之间)时由于电气量变化过程缓慢，无法按照通常的电气量变化特性进行判别的情形。

四.附图说明

图1缓慢停机判别逻辑框图

图2程序跳闸过程中的发电机电气量变化波形图

五.具体实施方式

本发明所提出的判别机组缓慢停机的判据包括缓慢起动元件、缓慢停机功率下降量条件、频率电压辅助判据三部分组成：

(1)采用功率下降速率作为缓慢起动条件，用以记录机组稳态运行时的功率值机组功率下降速率超过功率下降率门槛定值，即：

$\frac{P_{k-\mathrm{\Δt}}-P_k}{\mathrm{\Δt}}\≥{\mathrm{SET}}_{\mathrm{dP}/\mathrm{dt}}---\left(1\right)$

式中，P_k为当前采样点机组功率值，P_k-Δt为Δt时间之前的机组功率值，SET_dP/dt为缓慢起动功率下降率定值。

当稳定控制装置检测到机组功率连续5个采样点都满足上式条件，则认为满足缓慢起动条件；并记录下来满足起动条件之前Δt时刻的机组功率值作为稳态运行时机组功率值P_{jz_00}。

该缓慢起动条件可以根据不同类型原因导致的机组停机速度快慢情况，将(1)式中Δt取一个较长时间段(Δt一般可以取10S～60S)，同时将定值SET_dP/dt设定为一个较小值(一般取为0.1MW/S～0.5MW/S)，用于判别机组功率下降速度非常缓慢的停机情况；或者将(1)式中Δt取一个较短的时间段(Δt一般可以取0.5S～10S)，同时将定值SET_dP/dt设定为一个较大值(一般取为0.5MW/S～2MW/S)，用于判别机组功率下降速度不是特别缓慢的非快速停机情况。

(2)缓慢停机功率下降量条件

当缓慢起动条件满足后，将每点机组功率值与P_{jz_00}比较，如果在给定时间ΔT_set内下降量大于定值ΔP_set，即：P_{jz_00}-P_k≥ΔP_set    (2)

则判为机组缓慢停机。式中，P_k为当前采样点机组功率值，P_{jz_00}为记录的缓慢起动前稳态机组功率值，ΔP_set为确认机组缓慢停机的功率下降量定值(一般整定为机组额定功率的50％左右，当机组功率下降量超过额定功率的50％后一般认为机组停机)。

式(2)作为认定机组停机需要满足的机组功率下降条件，满足上式并延时T_set确认，最后给出机组缓慢跳闸标志。

同时为了可靠判别机组缓慢停机故障，如果在给出缓慢停机标志前，能够用通常的机组电气量故障判别方法判断出机组发生了快速跳闸，在整组时间ΔT_set内要闭锁缓慢停机判别。当发生PT断线或CT断线时，采集到的机组功率也会相应减小，因此当检测到PT断线或CT断线标志后立即闭锁缓慢停机判别。

(3)频率电压辅助判据

为了可靠判别机组缓慢停机故障，当大机小网电力系统(海南、新疆、西藏等)或小容量地区电网内一台大功率机组停机后，该电网内系统频率或电压会出现瞬时的下降，可将系统频率或电压变化量作为判别机组缓慢停机的辅助判据，即要求满足

Δf≥SET_Δf    (3)或

ΔU≥SET_ΔU    (4)

式中，Δf是机组停机前后系统频率下降量SET_Δf是系统频率变化量定值；ΔU是机组停机前后系统电压下降量SET_ΔU是系统电压变化量定值；

该判据涉及到四个主要定值：

1)机组缓慢停机最长时间ΔT_set：

装置需要考虑的机组缓慢停机的最长时间定值，只有在该定值时间内机组功率下降量达到某一定值，才判为机组缓慢停机；如果机组功率下降很慢，超过该时间后机组功率下降量才满足条件，装置不判为机组缓慢停机。

2)机组缓慢起动条件功率下降速率定值SET_dP/dt：

用于缓慢起动判别的机组功率下降率门槛值，当机组实际功率每Δt时间内下降超过该定值，则认为满足缓慢起动条件。这个定值要躲开机组功率调整或停机检修时的功率下降速度。

3)机组缓慢停机功率下降量定值ΔP_set：

用于表示机组停机功率下降量门槛定值，当ΔT_set时间内机组功率下降达到该值后对系统稳定有影响，此时装置判别为机组缓慢停机，进行相应的切负荷措施。如果在ΔT_set时间内机组功率下降量未达到该值则不认为机组发生停机事故。

4)机组缓慢停机确认延时T_set

当满足缓慢停机判据中功率下降量定值条件后，需要连续确认一段时间再给出缓慢停机标志，以防止由于系统振荡等原因引起的短时功率波动误判为机组停机。

图2是现场记录由于汽机温度过高导致汽机紧急控制保护ETS动作紧急关闭主汽门后，发电机保护装置程序跳闸动作切除发电机的电气量变化波形图；表1是故障发生时稳定控制装置定值；表2是故障发生后稳定控制装置的动作报告。

表1故障发生时的稳定控制装置定值

序号	定值名称	定值
			1	机组缓慢停机最长时间ΔTset	300S
2	机组缓慢起动条件功率下降速率定值SETdP/dt	0.1MW/S
			3	机组缓慢停机功率下降量定值ΔPset	70MW
4	机组缓慢停机确认延时Tset	2S

表2故障发生后的稳定控制装置动作报告

序号	动作报告
		1	0ms装置起动
2	3220ms机组缓慢停机动作

Claims (2)

1.一种发电机缓慢停机的判别方法，其特征是所提出的判别机组缓慢停机的判据包括同时满足缓慢起动元件、缓慢停机功率下降量条件、频率电压辅助判据三个判据组成：

(1)所述缓慢起动元件是采用功率下降速率作为缓慢起动条件，用以记录机组稳态运行时的功率值，机组功率下降速率超过功率下降率门槛定值，即： $\frac{P_{k-\mathrm{\Δt}}-P_k}{\mathrm{\Δt}}\≥{\mathrm{SET}}_{\mathrm{dP}/\mathrm{dt}}$ 并记录下来缓慢起动前Δt时刻的机组功率值P_{jz_00}作为起动前功率值；式中，P_k为当前采样点机组功率值，P_k-Δt为Δt时间之前的机组功率值，SET_dP/dt为缓慢起动功率下降率定值；当稳定控制装置检测到机组功率连续n个采样点都满足上式条件，n一般取3-10，则认为满足缓慢起动条件；并记录下来满足起动条件之前Δt时刻的机组功率值作为稳态运行时机组功率值P_{jz_00}；

(2)缓慢停机功率下降量条件

当缓慢起动条件满足后，将每点机组功率值与P_{jz_00}比较，如果在给定时间ΔT_set内下降量大于定值ΔP_set，即：利用ΔT_set时间内，发电机有功功率比缓慢起动前机组功率下降满足P_{jz_00}-P_k≥ΔP_set，且未发生PT断线或CT断线，也未检测到发生机组快速跳闸，经过连续多点确认后判别为机组发生非电气故障缓慢停机；式中，P_k为当前采样点机组功率值，P_{jz_00}为记录的缓慢起动前稳态机组功率值，ΔP_set为确认机组缓慢停机的功率下降量定值；

(3)频率电压辅助判据

利用频率变化量或电压变化量，即Δf≥SET_Δf或ΔU≥SET_ΔU，作为判别机组缓慢停机的辅助判据；式中，Δf是机组停机前后系统频率下降量；SET_Δf是系统频率变化量定值；ΔU是机组停机前后系统电压下降量；SET_ΔU是系统电压变化量定值。

2.根据权利要求1所述的发电机缓慢停机的判别方法，其特征是ΔP_set为确认机组缓慢停机的功率下降量定值整定为机组额定功率的50％。

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