CN104005907B - 事故录波方法、装置、水轮机调速器以及事故录波系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种事故录波方法、装置、水轮机调速器以及事故录波系统，所述的水轮机调速器包括电气柜、机械柜、油压装置、测速装置和过速装置，所述的电气柜包括事故录波装置，所述的事故录波装置包括：启动信号采集模块，用于采集事故录波启动信号；录波时间获取模块，用于采集预先设定的事故录波时间要求；录波采样率获取模块，用于采集预先设定的事故录波采样率要求；录波参数调用模块，用于根据所述的事故录波启动信号调用事故录波参数；事故录波数据记录模块。由于水轮机调速器带有事故录波功能，有助于后期快速分析发电并网和抽水并网导叶未开启的原因；有助于现场快速定位解决调速器引起的其它问题。

Description

事故录波方法、装置、水轮机调速器以及事故录波系统

技术领域

本发明关于电站的设备技术，特别是关于水电站、抽水蓄能电站的设备技术，具体的讲是一种事故录波方法、装置、水轮机调速器以及事故录波系统。

背景技术

目前，国内的水电站、抽水蓄能电站都设置有水泵/水轮机调速器，而且水泵/水轮机调速器是水电站和抽水蓄能电站的主要控制设备之一。现有的水泵/水轮机调速器是由实现水轮机调速及相应控制的机构和指示仪表等组成的一个或几个装置的总称。水轮机调速器主要由电气柜、机械柜、油压装置、测速装置和过速装置等组成。通过控制导叶来实现控制水轮发电机组和抽水蓄能机组的转速和有功功率。

现有技术中的水电站由于设置了上述水轮机调速器，曾经出现过机组发电开机后机组进入空载状态，此时水电站监控系统发出发电并网增负荷指令，机组发电机出口断路器合闸后导叶未开启导致机组因为逆功率或者延时跳机的现象。

抽水蓄能电站由于设置了上述水轮机调速器，除发电工况出现上述情况外，在抽水工况还可能出现以下情况：机组抽水方向启动至抽水调相并网运行状态，此时导叶处于关闭状态，电站监控系统发出抽水令后导叶未开启导致机组抽水失败的现象。

现在水电站或者抽水蓄能电站中，当问题出现在夜晚或者凌晨时，相关专业人员难以及时赶到现场取得第一手实际数据进而分析原因，当调速器相关事故引起了机组开启或者工况转换失败时，难以分析解决问题，快速定位事故原因。当电网发生频率下降事故时需要调速器开启导叶增加有功功率，以恢复电网频率,然而现有电站经常会出现机组功率增加不足或者没有增加的现象，导致不能满足电网要求，进行原因分析时因没有事故时的调速器内部参数趋势，有时难以分析原因。

以上现场导叶未开启(抽水方向)或导叶未继续开启(发电方向)的情况出现后，难以判断是由于调速器未收到监控的指令导致导叶未开启而导致的，还是由于调速器收到监控指令后调速器内部原因事故导致导叶开启指令未输出而导致的，还是由于调速器的机械液压系统(含油压装置、机械柜)出现事故导致导叶未开启而导致的。现有技术中的水轮机调速器由于没有录波功能，出现事故时分析起来比较困难，基本上难以快速发现原因。

因此，如何针对水电行业调速器的现状，开发出一种具备录波功能的水轮调速器以快速分析定位水电站或者抽水蓄能电站出现的事故原因是本领域亟待解决的技术难题。

发明内容

为了解决现有技术中的水轮机调速器由于没有录波功能，出现事故时分析起来比较困难，基本上难以快速发现原因的技术问题，本发明提供了一种事故录波方法、装置、水轮机调速器以及事故录波系统，由于水轮机调速器带有事故录波功能，有助于后期快速分析发电并网和抽水并网导叶未开启的原因；有助于现场快速定位解决调速器引起的其它问题。

本发明的目的之一是，提供一种事故录波方法，所述的事故录波方法应用于水轮机调速器，其中，所述的方法包括：采集事故录波启动信号；获取预先设定的事故录波时间要求；获取预先设定的事故录波采样率要求；根据所述的事故录波启动信号调用事故录波参数；根据所述的事故录波参数、事故录波时间要求、事故录波采样率要求记录水轮机调速器的状态数据，得到事故录波数据。

本发明的目的之一是，提供一种事故录波装置，所述的事故录波装置设置于水轮机调速器中，所述的装置包括：启动信号采集模块，用于采集事故录波启动信号；录波时间获取模块，用于采集预先设定的事故录波时间要求；录波采样率获取模块，用于采集预先设定的事故录波采样率要求；录波参数调用模块，用于根据所述的事故录波启动信号调用事故录波参数；事故录波数据记录模块，用于根据所述的事故录波参数、事故录波时间要求、事故录波采样率要求记录水轮机调速器的状态数据，得到事故录波数据。

本发明的目的之一是，提供一种水轮机调速器，所述的水轮机调速器包括电气柜、机械柜、油压装置、测速装置和过速装置，其中，所述的电气柜包括事故录波装置。

本发明的目的之一是，提供一种事故录波系统，所述的事故录波系统包括电站监控系统、事故录波分析仪以及水轮机调速器。

本发明的有益效果在于，提供了一种事故录波方法、装置、水轮机调速器以及事故录波系统，由于水轮机调速器带有事故录波功能，有助于后期快速分析发电并网和抽水并网导叶未开启的原因；有助于现场快速定位解决调速器引起的其它问题，能够帮助运行维护人员快速准确锁定事故源，减轻一线生产人员的工作压力，通过后续对事故录波数据的离线分析，可以收集机组同类事故的发展频率，为机组的安全稳定运行提供技术保障，有助于促进调速器事业的发展和水平的进步。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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1为本发明实施例提供的一种事故录波系统的结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种水轮机调速器的结构框图；

图3为本发明实施例提供的一种事故录波装置的实施方式一的结构框图；

图4为本发明实施例提供的一种事故录波装置的实施方式二的结构框图；

图5为本发明实施例提供的一种事故录波装置的实施方式三的结构框图；

图6为本发明实施例提供的一种事故录波方法的实施方式一的流程图；

图7为本发明实施例提供的一种事故录波方法的实施方式二的流程图；

图8为本发明实施例提供的一种事故录波方法的实施方式三的流程图；

图9为本发明提供的带事故录波功能的水轮机调速器在具体实施例中的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种事故录波方法、装置、水轮机调速器以及事故录波系统，能够帮助运行维护人员快速准确锁定事故源，减轻一线生产人员的工作压力，通过事故录波数据的离线分析功能，可以收集机组同类事故的发展频率，为机组的安全稳定运行提供技术保障，有助于促进调速器事业的发展和水平的进步。

图1为本发明实施例提供的一种事故录波系统的结构框图，由图1可知，所述的事故录波系统包括事故录波分析仪100以及水轮机调速器200。

所述的事故录波分析仪100，用于对水轮机调速器中的事故录波数据进行分析，可通过通信的方式或者通过读取存储卡的方式读取保存在水轮机调速器中的事故数据文件，并显示事故时的参数曲线和进行数据分析。

图2为本发明实施例提供的一种水轮机调速器的结构框图，由图2可知，所述的水轮机调速器200包括电气柜201、机械柜202、油压装置203、测速装置204和过速装置205，其中，所述的电气柜201包括事故录波装置30。

图3为本发明实施例提供的一种事故录波装置的实施方式一的结构框图，由图3可知，在实施方式一中，事故录波装置30具体包括：

启动信号采集模块31，用于采集事故录波启动信号。

在具体的实施方式中，所述的事故录波启动信号包括一次调频动作信号、电气过速动作信号、事故信号、用户输入的启动信号、电站监控系统发送的通信信号以及硬接线信号。事故信号即为导致机组跳机的调速器严重事故信号。

所述的通信信号包括电气事故跳机信号、机械事故跳机信号、停机信号，所述的硬接线信号包括硬接线电气事故跳机信号、硬接线停机信号。在具体的实现方式中，可设置继电器，通过继电器采集电站监控系统发送的硬接线信号，继电器主要起信号隔离作用。

用户可通过诸如人机面板输入启动信号。

录波时间获取模块32，用于采集预先设定的事故录波时间要求。在具体的实施方式中，所述的事故录波时间要求预先设定，诸如事故前后大于5分钟。

录波采样率获取模块33，用于采集预先设定的事故录波采样率要求。在具体的实施方式中，所述的事故录波采样率要求预先设定，诸如最高事故录波采样率为每秒不少于50点，最低事故录波采样率为每秒不少于10点。

录波参数调用模块34，用于根据所述的事故录波启动信号调用事故录波参数。在具体的实施方式中，所述的事故录波参数预先设定，至少包含：导叶开度给定、导叶开度反馈、导叶开度限制、转速给定、转速反馈、功率给定、功率反馈、水位、调速器运行工况、发电机出口断路器、一次调频动作、报警信号、调速器内部事故跳机信号、外部停机信号、外部电气事故跳机信号。

事故录波数据记录模块35，用于根据所述的事故录波参数、事故录波时间要求、事故录波采样率要求记录水轮机调速器的状态数据，得到事故录波数据。

图4为本发明实施例提供的一种事故录波装置的实施方式二的结构框图，由图4可知，在实施方式二中，事故录波装置还包括：

停止信号采集模块36，用于采集事故录波停止信号。在具体的实施方式中，所述的事故录波停止信号包括预先设定的录波停止信号、用户输入的停止信号。预先设定的录波停止信号是根据预先设定事故录波持续时间设定的。

停止记录模块37，用于根据所述的事故录波停止信号停止记录水轮机调速器的状态数据。即，事故录波开始到达录波持续时间后，根据预先设定的事故录波停止信号停止录波或在事故录波的过程中，根据用户实时输入的停止信号停止录波。

图5为本发明实施例提供的一种事故录波装置的实施方式三的结构框图，由图5可知，在实施方式三中，该装置还包括：

保存模块38，用于将得到的事故录波数据进行保存并显示。

图6为本发明实施例提供的一种事故录波方法的实施方式一的流程图，由图6可知，在实施方式一中，该方法具体包括：

S101：采集事故录波启动信号。

在具体的实施方式中，所述的事故录波启动信号包括一次调频动作信号、电气过速动作信号、事故信号、用户输入的启动信号、电站监控系统发送的通信信号以及硬接线信号。

所述的通信信号包括电气事故跳机信号、机械事故跳机信号、停机信号，所述的硬接线信号包括硬接线电气事故跳机信号、硬接线停机信号。在具体的实现方式中，可设置继电器，通过继电器采集电站监控系统发送的硬接线信号，继电器主要起信号隔离作用。

用户可通过诸如人机面板输入启动信号。

S102：获取预先设定的事故录波时间要求。在具体的实施方式中，所述的事故录波时间要求预先设定，诸如事故前后大于5分钟。

S103：获取预先设定的事故录波采样率要求。在具体的实施方式中，所述的事故录波采样率要求预先设定，诸如最高事故录波采样率为每秒不少于50点，最低事故录波采样率为每秒不少于10点。

S104：根据所述的事故录波启动信号调用事故录波参数。在具体的实施方式中，所述的事故录波参数预先设定，至少包含：导叶开度给定、导叶开度反馈、导叶开度限制、转速给定、转速反馈、功率给定、功率反馈、水位、调速器运行工况、发电机出口断路器、一次调频动作、报警信号、调速器内部事故跳机信号、外部停机信号、外部电气事故跳机信号。

S105：根据所述的事故录波参数、事故录波时间要求、事故录波采样率要求记录水轮机调速器的状态数据，得到事故录波数据。

图7为本发明实施例提供的一种事故录波方法的实施方式二的流程图，由图7可知，在实施方式二中该方法包括：

S201：采集事故录波启动信号。

在具体的实施方式中，所述的事故录波启动信号包括一次调频动作信号、电气过速动作信号、事故信号、用户输入的启动信号、电站监控系统发送的通信信号以及硬接线信号。

S202：获取预先设定的事故录波时间要求。在具体的实施方式中，所述的事故录波时间要求预先设定，诸如事故前后大于5分钟。

S203：获取预先设定的事故录波采样率要求。在具体的实施方式中，所述的事故录波采样率要求预先设定，诸如最高事故录波采样率为每秒不少于50点，最低事故录波采样率为每秒不少于10点。

S204：根据所述的事故录波启动信号调用事故录波参数。在具体的实施方式中，所述的事故录波参数预先设定，至少包含：导叶开度给定、导叶开度反馈、导叶开度限制、转速给定、转速反馈、功率给定、功率反馈、水位、调速器运行工况、发电机出口断路器、一次调频动作、报警信号、调速器内部事故跳机信号、外部停机信号、外部电气事故跳机信号。

S205：根据所述的事故录波参数、事故录波时间要求、事故录波采样率要求记录水轮机调速器的状态数据，得到事故录波数据。

S206：采集事故录波停止信号。在具体的实施方式中，所述的事故录波停止信号包括预先设定的录波停止信号、用户输入的停止信号。预先设定的录波停止信号是根据预先设定事故录波持续时间设定的。

S207：根据所述的事故录波停止信号停止记录水轮机调速器的状态数据。即，事故录波开始到达录波持续时间后，根据预先设定的事故录波停止信号停止录波或在事故录波的过程中，根据用户实时输入的停止信号停止录波。

图8为本发明实施例提供的一种事故录波方法的实施方式三的流程图，由图8可知，在实施方式三中，该方法包括：

S301：采集事故录波启动信号。

S302：获取预先设定的事故录波时间要求。在具体的实施方式中，所述的事故录波时间要求预先设定，诸如事故前后大于5分钟。

S303：获取预先设定的事故录波采样率要求。在具体的实施方式中，所述的事故录波采样率要求预先设定，诸如最高事故录波采样率为每秒不少于50点，最低事故录波采样率为每秒不少于10点。

S304：根据所述的事故录波启动信号调用事故录波参数。在具体的实施方式中，所述的事故录波参数预先设定，至少包含：导叶开度给定、导叶开度反馈、导叶开度限制、转速给定、转速反馈、功率给定、功率反馈、水位、调速器运行工况、发电机出口断路器、一次调频动作、报警信号、调速器内部事故跳机信号、外部停机信号、外部电气事故跳机信号。

S305：根据所述的事故录波参数、事故录波时间要求、事故录波采样率要求记录水轮机调速器的状态数据，得到事故录波数据。

S306：采集事故录波停止信号。在具体的实施方式中，所述的事故录波停止信号包括预先设定的录波停止信号、用户输入的停止信号。预先设定的录波停止信号是根据预先设定事故录波持续时间设定的。

S307：根据所述的事故录波停止信号停止记录水轮机调速器的状态数据。即，事故录波开始到达录波持续时间后，根据预先设定的事故录波停止信号停止录波或在事故录波的过程中，根据用户实时输入的停止信号停止录波。

S308：将得到的事故录波数据进行保存并显示。

下面结合具体的实施例，详细介绍本发明的技术方案。

图9为本发明提供的带事故录波功能的水轮机调速器在具体实施例中的示意图。由图9可知，在该实施方式中，监控系统发送启动信号、带事故录波功能的调速器进行事故录波，事故录波分析仪分析事故录波。

1、监控系统发送的启动信号包括通信信号和硬接线信号。通信信号为电气事故跳机信号、机械事故跳机信号和停机信号。硬接线信号为硬接线电气事故跳机信号和硬接线停机信号。

2、带事故录波功能的调速器在该实施方式中可包括继电器、数字量输入模块(DI)、主控制器(包括事故录波功能)和人机面板。

继电器：包括电气事故跳机信号继电器和停机继电器。继电器主要起信号隔离作用。

数字量输入模块(DI)：将来自继电器的信号输入程序进行控制。

主控制器：起控制作用的控制器，包含事故录波需要记录的参数，事故录波功能设计在主控制器内，可自动在线记录事故期间的参数并保存。

人机面板：可手动控制事故录波功能的启动、停止和保存数据，显示事故时的参数曲线图形。

3、事故录波分析仪可通过通信的方式或者通过读取存储卡的方式读取保存在人机面板中的事故数据文件，并显示事故时的参数曲线和进行数据分析。

4、流程启动

●监控系统通信来的调速器机组停机信号、电气事故停机信号、机械事故跳机信号。

●监控来的硬接线信号：监控来的电气事故跳机信号硬接线和停机信号硬接线。

●调速器主控制器内部信号：一次调频动作信号、电气过速动作信号、导致机组跳机的严重事故信号。

●调速器人机面板通过通信来的启动信号：手动启动按钮信号。

5、流程停止

●事故录波时间达到设定时间后。

●调速器人机面板通过通信来的启动信号：手动停止按钮信号。

此外，当由于某一启动条件启动事故录波功能后，正在事故录波过程中，又来了其它启动事故录波的条件时，以先来的启动条件为主完成事故录波。

6、事故录波文件索引号制作：

人机控制面板的文件数应该具体可根据人机控制面板的存储空间确定。

假如设置的文件索引号最大值为N,调速器事故录波文件索引号可通过循环的方式从1至N进行选择，当最后一个数据索引号为N则下次再次发生调速器事故，保存的数据文件索引号设置为1，文件内容对前序文件进行覆盖。

7、事故录波数据的存储与显示

人机控制面板接收来自调速器的主控制器的录波结束控制字后，人机界面将来自主控制器的数据包按照相应索引号进行存储。

索引文件可在人机面板上进行数据显示和图形展示。

8、事故录波功能技术要求

1)事故录波时间要求：

事故前后应大于5分钟。

2)事故录波数据采样率要求：

最高每秒不少于50点，最低每秒不少于10点。

3)事故录波采集参数要求：

事故录波采集参数至少应涵盖：导叶开度给定、导叶开度反馈、导叶开度限制、转速给定、转速反馈、功率给定、功率反馈、水位、调速器运行工况、发电机出口断路器GCB、一次调频动作、报警信号、调速器内部事故跳机信号、外部停机信号、外部电气事故跳机信号。

综上所述，本发明提供了一种事故录波方法、装置、水轮机调速器以及事故录波系统，由于水轮机调速器带有事故录波功能，有助于后期快速分析发电并网和抽水并网导叶未开启的原因；有助于现场快速定位解决调速器引起的其它问题，能够帮助运行维护人员快速准确锁定事故源，减轻一线生产人员的工作压力，通过后续对事故录波数据的离线分析，可以收集机组同类事故的发展频率，为机组的安全稳定运行提供技术保障，有助于促进调速器事业的发展和水平的进步。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一般计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (16)

1.一种事故录波方法，其特征是，所述的事故录波方法应用于水轮机调速器，其中，所述的方法包括：

采集事故录波启动信号；

获取预先设定的事故录波时间要求；

获取预先设定的事故录波采样率要求；

根据所述的事故录波启动信号调用事故录波参数，所述事故录波参数至少包含：导叶开度给定、导叶开度反馈、导叶开度限制、转速给定、转速反馈、功率给定、功率反馈、水位、调速器运行工况、发电机出口断路器、一次调频动作、报警信号、调速器内部事故跳机信号、外部停机信号和外部电气事故跳机信号；

根据所述的事故录波参数、事故录波时间要求、事故录波采样率要求记录水轮机调速器的状态数据，得到事故录波数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，在得到事故录波数据之后，所述的方法还包括：

采集事故录波停止信号；

根据所述的事故录波停止信号停止记录水轮机调速器的状态数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，在停止记录水轮机调速器的状态数据之后，所述的方法还包括：

将得到的事故录波数据进行保存并显示。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征是，所述的事故录波时间要求为事故前后大于5分钟，所述的事故录波采样率要求为最高事故录波采样率为每秒不少于50点，最低事故录波采样率为每秒不少于10点。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征是，所述的事故录波启动信号包括一次调频动作信号、电气过速动作信号、事故信号、用户输入的启动信号、电站监控系统发送的通信信号以及硬接线信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是，所述的通信信号包括电气事故跳机信号、机械事故跳机信号和停机信号，所述的硬接线信号包括硬接线电气事故跳机信号和硬接线停机信号。

7.根据权利要求2至3任意一项所述的方法，其特征是，所述的事故录波停止信号包括预先设定的录波停止信号和用户输入的停止信号。

8.一种事故录波装置，其特征是，所述的事故录波装置设置于水轮机调速器中，所述的装置包括：

启动信号采集模块，用于采集事故录波启动信号；

录波时间获取模块，用于采集预先设定的事故录波时间要求；

录波采样率获取模块，用于采集预先设定的事故录波采样率要求；

录波参数调用模块，用于根据所述的事故录波启动信号调用事故录波参数，所述事故录波参数至少包含：导叶开度给定、导叶开度反馈、导叶开度限制、转速给定、转速反馈、功率给定、功率反馈、水位、调速器运行工况、发电机出口断路器、一次调频动作、报警信号、调速器内部事故跳机信号、外部停机信号和外部电气事故跳机信号；

事故录波数据记录模块，用于根据所述的事故录波参数、事故录波时间要求、事故录波采样率要求记录水轮机调速器的状态数据，得到事故录波数据。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征是，所述的装置还包括：

停止信号采集模块，用于采集事故录波停止信号；

停止记录模块，用于根据所述的事故录波停止信号停止记录水轮机调速器的状态数据。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征是，所述的装置还包括：

保存模块，用于将得到的事故录波数据进行保存并显示。

11.根据权利要求8至10任意一项所述的装置，其特征是，所述的事故录波时间要求为事故前后大于5分钟，所述的事故录波采样率要求为最高事故录波采样率为每秒不少于50点，最低事故录波采样率为每秒不少于10点。

12.根据权利要求8至10任意一项所述的装置，其特征是，所述的事故录波启动信号包括一次调频动作信号、电气过速动作信号、事故信号、用户输入的启动信号、电站监控系统发送的通信信号以及硬接线信号。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征是，所述的通信信号包括电气事故跳机信号、机械事故跳机信号和停机信号，所述的硬接线信号包括硬接线电气事故跳机信号和硬接线停机信号。

14.根据权利要求9至10任意一项所述的装置，其特征是，所述的事故录波停止信号包括预先设定的录波停止信号和用户输入的停止信号。

15.一种水轮机调速器，其特征是，所述的水轮机调速器包括电气柜、机械柜、油压装置、测速装置和过速装置，其中，所述的电气柜包括如权利要求8至10任意一项所述的事故录波装置。

16.一种事故录波系统，其特征是，所述的事故录波系统包括事故录波分析仪以及如权利要求15所述的水轮机调速器。