CN104578114A - 一种切机剩余时间估算方法及预警方法及监测保护装置 - Google Patents

Abstract

一种发电机组被动切机的剩余时间估算方法，包括：获取发电机组当前运行时间，以及在该运行时间内所积累的轴系扭振疲劳损耗；根据所述运行时间和所述积累的轴系扭振疲劳损耗，确定出损耗增长率；根据所述损耗增长率，确定该发电机组达到切机门限损耗触发切机操作的剩余时间。本发明通过发电机组的运行情况进行采集，估算出发电机组达到触发切机操作的剩余时间，将该剩余时间及其它运行参数反馈给操作人员，使操作人员可以知悉发电机组的运行情况，并且给操作人员提供一段时间对可能将要被动切机的发电机组进行主动调整，或者对发电厂送出网络的运行方式进行主动调整，降低被动切机给发电厂造成的经济损失，以及对电网带来的冲击。

Description

一种切机剩余时间估算方法及预警方法及监测保护装置

技术领域

本发明属于电力系统分析技术领域，尤其是一种切机剩余时间估算方法及预警方法及监测保护装置。

背景技术

电力系统中应用串联补偿技术和高压直流输电(HVDC)技术都可能引起次同步振荡问题。次同步振荡是电气系统与汽轮发电机组转子机械系统之间的一种次同步频率机电耦合振荡现象，会引起发电机组转子轴系持续甚至是增幅的扭转振荡，产生轴系疲劳损耗，严重情况下导致机组轴系损坏事故。

为了避免次同步振荡导致轴系损坏，对经研究表明可能存在次同步振荡风险的汽轮发电机组，通常在机端装设轴系扭振保护装置，在监测到轴系出现较大幅度扭振、达到预设条件时，触发切机操作，避免轴系损坏。例如轴系扭振监测装置(TSA)。

然而，这种保护方式主要是从保护发电机组设备安全的角度来设计其各项功能，并未考虑被动切机对电网正常运行的影响，轴系扭振疲劳损耗是在内部进行计算，达到门限值时自动触发切机操作，一方面会直接使机组退出运行，给发电厂造成经济损失；另外，机组被动切机也会对电网带来冲击。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种剩余时间估算方法及预警方法及监测保护装置，以解决现有技术中的发电机组的切机无法预警的问题。

在一些说明性实施例中，所述发电机组被动切机的剩余时间估算方法，包括：获取发电机组当前运行时间，以及在该运行时间内所积累的轴系扭振疲劳损耗；根据所述运行时间和所述积累的轴系扭振疲劳损耗，确定出损耗增长率；根据所述损耗增长率，确定该发电机组达到切机门限损耗触发切机操作的剩余时间。

本发明的另一个目的是提出一种发电机组被动切机的预警方法。

在一些说明性实施例中，所述发电机组被动切机的预警方法，采用上述的剩余时间估算方法确定出发电机组的达到切机门限损耗触发切机操作的剩余时间，并将所述发电机组的当前运行时间、损耗增长率、当前积累的轴系扭振疲劳损耗、切机门限损耗、以及所述剩余时间通过音/视播放装置输出，用于指示操作人员当前该发电机组的运行情况。

本发明的再一个目的是提出一种发电机组的监测保护装置。

在一些说明性实施例中，所述发电机组的监测保护装置，包括：采集模块，用于获取发电机组当前运行时间，以及在该运行时间内所积累的轴系扭振疲劳损耗；运算模块，用于根据所述运行时间和所述积累的轴系扭振疲劳损耗，确定出损耗增长率；估算模块，用于根据所述损耗增长率，确定该发电机组达到切机门限损耗触发切机操作的剩余时间。

与现有技术相比，本发明的说明性实施例包括以下优点：

本发明通过发电机组的运行情况进行采集，估算出发电机组达到触发切机操作的剩余时间，将该剩余时间及其它运行参数反馈给操作人员，使操作人员可以知悉发电机组的运行情况，并且给操作人员提供一段时间对可能将要被动切机的发电机组进行主动调整，或者对发电厂送出网络的运行方式进行主动调整，降低被动切机给发电厂造成的经济损失，以及对电网带来的冲击。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中轴系扭振监测装置的结构示意图；

图2是按照损耗增长率的变化曲线图的试验结果；

图3是按照本发明的说明性实施例的流程图；

图4是按照本发明的说明性实施例的监测保护装置的结构示意图。

具体实施方式

在以下详细描述中，提出大量特定细节，以便于提供对本发明的透彻理解。但是，本领域的技术人员会理解，即使没有这些特定细节也可实施本发明。在其它情况下，没有详细描述众所周知的方法、过程、组件和电路，以免影响对本发明的理解。

目前实际工程中应用的轴系扭振监测装置，能够实现在轴系扭振超过门槛值后自动启动疲劳寿命累计计算，如图1所示。

针对于图1所示出的现有技术中的监测装置，对本发明的主要思想进行简单说明，以便于更快的理解本发明。

本发明提出的轴系扭振保护方法为，在监测到轴系扭振超过门槛值启动疲劳寿命累计计算后，一方面，实时估算距到达跳闸门槛值的剩余时间，另一方面向调度运行人员实时显示当前疲劳寿命损耗累计值及其变化率、启动门槛值、跳闸门槛值以及预估的切机剩余时间等，以便调度运行人员能够及时的判断是否可采取调整系统运行方式等主动措施来避免被动切机。

切机剩余时间可根据已累计的疲劳寿命损耗值以及当前时刻的疲劳寿命损耗值变化速率进行估算，并实时进行更新。如下公式所示，T_x为发电机组当前运行时间，T_o为发电机组从启动到触发切机操作所需要的时间，S_o为切机门限损耗，S_x为发电机组在当前运行时间内积累的轴系扭振疲劳损耗。实验结果参照图2所示。

$T_o-T_x=\frac{S_o-S_x}{\frac{{\mathrm{dS}}_x}{{\mathrm{dT}}_x}}$

如图3所示，公开了一种发电机组被动切机的切机剩余时间估算方法，包括：

S11、获取发电机组当前运行时间，以及在该运行时间内所积累的轴系扭振疲劳损耗；

S12、根据所述运行时间和所述积累的轴系扭振疲劳损耗，确定出损耗增长率；

S13、根据所述损耗增长率，确定该发电机组达到切机门限损耗触发切机操作的剩余时间。

本发明通过发电机组的运行情况进行采集，估算出发电机组达到触发切机操作的剩余时间，将该剩余时间及其它运行参数反馈给操作人员，使操作人员可以知悉发电机组的运行情况，并且给操作人员提供一段时间对可能将要被动切机的发电机组进行主动调整，或者对发电厂送出网络的运行方式进行主动调整，降低被动切机给发电厂造成的经济损失，以及对电网带来的冲击。

在一些说明性实施例中，所述根据所述损耗增长率，确定该发电机组达到切机门限损耗触发切机操作的剩余时间，具体包括：

确定所述发电机组的所述积累的轴系扭振疲劳损耗与该发电机组的切机门限损耗之间的差额；

根据所述差额与所述损耗增长率的比值，确定该发电机组距离触发切机操作的剩余时间。

在一些说明性实施例中，所述根据所述损耗增长率，确定该发电机组达到切机门限损耗触发切机操作的剩余时间，具体包括：

按照如下公式计算出所述剩余时间：

$T_o-T_x=\frac{S_o-S_x}{\frac{{\mathrm{dS}}_x}{{\mathrm{dT}}_x}}$

其中，T_x为发电机组当前运行时间，T_o为发电机组从启动到触发切机操作所需要的时间，S_o为切机门限损耗，S_x为发电机组在当前运行时间内积累的轴系扭振疲劳损耗。

在一些说明性实施例中，公开了一种发电机组被动切机的预警方法，采用上述的切机剩余时间估算方法确定出发电机组的达到切机门限损耗触发切机操作的剩余时间，并将所述发电机组的当前运行时间、损耗增长率、当前积累的轴系扭振疲劳损耗、切机门限损耗、以及所述剩余时间通过音/视播放装置输出，用于指示操作人员当前该发电机组的运行情况。

在一些说明性实施例中，还包括：预先设定剩余时间门限，在估算出的切机剩余时间低于设定的剩余时间门限，则发出声和/或光警报，以警示操作人员该发电机组将要进入切机状态。

其中，预先设定的剩余时间门限，可以根据实际需要进行长短的选择，以便于操作人员在这段时间内完成调整或调度。

另外，还可以预定设定损耗增长率门限，在损耗增长过快，损耗增长率超过损耗增长率门限时，则发出声和/或光警报。

在一些说明性实施例中，还包括：设置有若干调整/调度策略，该策略用于在发电机组达到剩余时间门限时，对发电机组和/发电厂送出网络的运行方式进行主动调整。例如调整发电机组的出力、主动切除部分发电机组等，又或者是对发电厂送出网络的线路投退(投入、退出)、串补投退等。

如图4所示，公开了一种发电机组的监测保护装置100，包括：获取发电机组当前运行时间，以及在该运行时间内所积累的轴系扭振疲劳损耗的采集模块101；根据所述运行时间和所述积累的轴系扭振疲劳损耗，确定出损耗增长率的运算模块102；根据所述损耗增长率，确定该发电机组达到切机门限损耗触发切机操作的剩余时间的估算模块103。

在一些说明性实施例中，所述估算模块103包括：确定所述发电机组的所述积累的轴系扭振疲劳损耗与该发电机组的切机门限损耗之间的差额的第一计算模块1031；根据所述差额与所述损耗增长率的比值，确定该发电机组距离触发切机操作的剩余时间的第二计算模块1032。

在一些说明性实施例中，所述估算模块采用如下公式计算出所述剩余时间：

$T_o-T_x=\frac{S_o-S_x}{\frac{{\mathrm{dS}}_x}{{\mathrm{dT}}_x}}$

其中，T_x为发电机组当前运行时间，T_o为发电机组从启动到触发切机操作所需要的时间，S_o为切机门限损耗，S_x为发电机组在当前运行时间内积累的轴系扭振疲劳损耗。

在一些说明性实施例中，所述监测保护装置还包括：将所述发电机组的当前运行时间、损耗增长率、当前积累的轴系扭振疲劳损耗、切机门限损耗、以及所述剩余时间通过音/视播放装置输出，指示操作人员当前该发电机组的运行情况的显示模块104。

在一些说明性实施例中，所述监测保护装置还包括：在所述剩余时间低于预先设定的剩余时间门限时，则运行声和/或光警报的警报模块105。

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 (10)

1.一种发电机组被动切机的切机剩余时间估算方法，其特征在于，包括：

获取发电机组当前运行时间，以及在该运行时间内所积累的轴系扭振疲劳损耗；

根据所述运行时间和所述积累的轴系扭振疲劳损耗，确定出损耗增长率；

根据所述损耗增长率，确定该发电机组达到切机门限损耗触发切机操作的剩余时间。

2.根据权利要求1所述的切机剩余时间估算方法，其特征在于，所述根据所述损耗增长率，确定该发电机组达到切机门限损耗触发切机操作的剩余时间，具体包括：

确定所述发电机组的所述积累的轴系扭振疲劳损耗与该发电机组的切机门限损耗之间的差额；

根据所述差额与所述损耗增长率的比值，确定该发电机组距离触发切机操作的剩余时间。

3.根据权利要求1所述的切机剩余时间估算方法，其特征在于，所述根据所述损耗增长率，确定该发电机组达到切机门限损耗触发切机操作的剩余时间，具体包括：

按照如下公式计算出所述剩余时间：

$T_o-T_x=\frac{S_o-S_x}{\frac{{\mathrm{dS}}_x}{{\mathrm{dT}}_x}}$

其中，T_x为发电机组当前运行时间，T_o为发电机组从启动到触发切机操作所需要的时间，S_o为切机门限损耗，S_x为发电机组在当前运行时间内积累的轴系扭振疲劳损耗。

4.一种发电机组被动切机的预警方法，其特征在于，采用权利要求1-3任一项所述的切机剩余时间估算方法确定出发电机组的达到切机门限损耗触发切机操作的剩余时间，并将所述发电机组的当前运行时间、损耗增长率、当前积累的轴系扭振疲劳损耗、切机门限损耗、以及所述剩余时间通过音/视播放装置输出，用于指示操作人员当前该发电机组的运行情况。

5.根据权利要求4所述的预警方法，其特征在于，还包括：

在所述剩余时间低于预先设定的剩余时间门限时，则运行声和/或光警报。

6.一种发电机组的监测保护装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于获取发电机组当前运行时间，以及在该运行时间内所积累的轴系扭振疲劳损耗；

运算模块，用于根据所述运行时间和所述积累的轴系扭振疲劳损耗，确定出损耗增长率；

估算模块，用于根据所述损耗增长率，确定该发电机组达到切机门限损耗触发切机操作的剩余时间。

7.根据权利要求6所述的监测保护装置，其特征在于，所述估算模块包括：

第一计算模块，用于确定所述发电机组的所述积累的轴系扭振疲劳损耗与该发电机组的切机门限损耗之间的差额；

第二计算模块，用于根据所述差额与所述损耗增长率的比值，确定该发电机组距离触发切机操作的剩余时间。

8.根据权利要求6所述的监测保护装置，其特征在于，所述估算模块采用如下公式计算出所述剩余时间：

$T_o-T_x=\frac{S_o-S_x}{\frac{{\mathrm{dS}}_x}{{\mathrm{dT}}_x}}$

其中，T_x为发电机组当前运行时间，T_o为发电机组从启动到触发切机操作所需要的时间，S_o为切机门限损耗，S_x为发电机组在当前运行时间内积累的轴系扭振疲劳损耗。

9.根据权利要求6所述的监测保护装置，其特征在于，还包括：显示模块，用于将所述发电机组的当前运行时间、损耗增长率、当前积累的轴系扭振疲劳损耗、切机门限损耗、以及所述剩余时间通过音/视播放装置输出，指示操作人员当前该发电机组的运行情况。

10.根据权利要求6所述的监测保护装置，其特征在于，还包括：

警报模块，用于在所述剩余时间低于预先设定的剩余时间门限时，则运行声和/或光警报。