CN104730458A - 发电机励磁系统状态监测方法 - Google Patents

Abstract

一种发电机励磁系统状态监测方法，通过对励磁系统故障信息的选取及分级，以及对所述故障危害发电机组励磁系统性能的影响因素进行分析，确定影响因素对故障危害程度的修正系数。构建基于影响因素的故障信息累积计算模型，综合评价发电机励磁系统的健康状况。本发明可以为调度运行人员监视全网励磁系统的实时运行状态，收集和分析各种运行数据及故障数据，对发电机励磁系统运行状态及健康状况进行量化考核；本发明可以指导电厂工作人员对励磁系统进行检修，同时为加强励磁系统的运行管理提供了必要的技术支持。

Description

发电机励磁系统状态监测方法

技术领域

本发明属于工业控制技术领域，具体涉及一种基于故障信息的发电机励磁系统状态监测方法。

背景技术

励磁系统是同步发电机的重要组成部分，良好的励磁系统可以有效地提高电力系统及发电机稳定极限水平和运行技术经济指标。在励磁系统实际运行中，运行人员主要在中控室通过DCS系统监视发电机定子电压、定子电流、有功功率、无功功率、励磁电压、励磁电流等状态量，从而掌握励磁系统的工作状态。在巡检过程中，虽然能够巡检励磁设备屏，但只是了解励磁屏柜的表面现象，而外部对励磁系统工作状态的监控信息较少，对于励磁系统的工作状态并不能了解，因此在励磁系统安全、可靠、稳定工作方面还存在一定的缺陷。另一方面，负责电网稳定运行的调度通信中心则主要通过能量管理系统(EMS)进行在线的电网运行调度和管理，但对于发电机励磁系统的运行状态及安全裕度、励磁调节器对电网动态稳定调节特性缺乏监测手段。因此有必要研究一种可以在线考核发电机励磁系统运行状态及健康状况的方法。实时监测发电机励磁系统工作状态的数据信息，对励磁系统工作状态进行量化考核，及时跟踪评价励磁系统的性能，准确判断设备的健康状况、性能劣化情况，并辅助工作人员确定正确的维修决策，提高维修质量，同时对同步发电机安全运行，乃至整个电力系统的安全运行都很重要，也为调度通信中心对电网运行调度和管理提供依据。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中的缺点，提供一种能够及时跟踪监测评价励磁系统的性能，通过对励磁系统故障的实时在线监测，以及对影响机组励磁系统健康状况、导致机组励磁系统性能劣化的故障选取及分级，通过对所述励磁系统故障的严重程度有影响的因素进行分析，确定影响因素对励磁系统故障严重程度的修正系数。综合评价发电机励磁系统的健康状况，准确判断励磁系统性能劣化情况。

本发明解决其发明目的所采用的技术方案为：

一种发电机励磁系统状态监测方法，其特征在于：通过对励磁系统故障信息的选取及分级，以及对所述故障危害发电机组励磁系统性能的影响因素进行分析，确定影响因素对故障危害程度的修正系数，构建基于影响因素的故障信息累积计算模型，综合评价发电机励磁系统的健康状况。

一种发电机励磁系统状态监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)在发电机组励磁系统运行过程中，采集影响发电机励磁系统的各种故障信息，建立故障信息库，按照对励磁系统性能影响的严重程度对各种故障信息进行分级量化赋予相应的分数值f_r；

其中，所述故障信息包括：发电机组运行状态信息、励磁系统状态信息、整流柜设备状态信息、灭磁柜设备状态信息；

(2)确定危害机组励磁系统性能的影响因素，根据影响因素对机组励磁系统性能的故障危害程度对各影响因素赋予对应的修正系数ω_Ci，修正系数的取值范围为(0～2]，即大于0并且小于等于2，对机组励磁系统性能危害程度越严重，相应修正系数的取值越大；

(3)当发电机组励磁系统投运时或机组励磁系统检修后，开始对发电机励磁系统运行状态进行监测，并按照下式计算发电机组励磁系统状态参数S：

首先计算各项故障信息分数值f_r与各种影响因素的修正系数ω_Ci的乘积和得到在某一故障信息下的得分f′_r，再累积时间段内所有的故障信息下的得分和F_r，便可得到发电机组励磁系统状态参数S，具体公式如下：

$f_r^{\′}=\underset{i=1}{\overset{C}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{Ci}}{f}_r$

$F_r=\underset{r=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{f}_r^{\′}$

S＝100-F_r

式中，C为危害机组性能的影响因素个数，即表2中的4个影响因素；

ω_Ci为第i个影响因素的修正系数；

N为影响发电机励磁系统的各种故障信息个数，即表1中的所有故障信息个数；

f_r为故障信息分数值；

f′_r为在某一故障信息下的得分；

F_r为所有的故障信息下的得分和；

S为发电机机组状态参数；

(4)根据发电机励磁系统运行时，在设定时间段内的发电机组励磁系统状态参数，判断发电机的励磁系统状态:

当S≥80时，励磁系统状态良好；

当40≤S＜80时，励磁系统状态合格，但需要加强监视；

当10≤S＜40时，励磁系统异常，发出告警信号，应尽快安排检修；

当S＜10，励磁系统应退出运行，进行停机检修。

本发明通过对发电机励磁系统状态监测，形成对发电机励磁系统运行状态的评价。根据发电机励磁系统状态监测结果，确定发电机励磁系统运行是否正常、异常或应退出运行进行停机检修，并给出发电机励磁系统检修合理化建议。

附图说明：

图1为本申请公开的发电机励磁系统状态监测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的发电机励磁系统状态监测方法的具体实施方式作详细描述。

参见图1所示，图1为发电机励磁系统状态监测方法的流程图，主要包括如下步骤：步骤(1)：确定影响励磁系统健康状况、导致励磁系统性能劣化的故障信息，建立故障信息库。选取的故障信息要全面反映励磁系统各组成部分的工作状态、满足励磁系统状态评估对故障监测的要求。故障信息主要包括：发电机组运行状态信息、励磁系统状态信息、整流柜设备状态信息、灭磁柜设备状态信息。

随着机组励磁系统运行过程中，不断获取励磁系统在各种故障模式下的故障信息来补充故障信息库。对各个故障危害励磁系统性能的严重程度进行分级量化，级别越高表示对励磁系统性能的危害性越高，每个级别对应一个分数表示，最高级别为5级对应5分，以此类推，最低级别为1级对应1分，具体可以参考表1所示：

表1：励磁系统状态评估故障信息表

步骤(2)：对故障危害机组励磁系统性能的严重程度有影响的因素进行分析，引入励磁系统故障发生次数、励磁系统故障发生时间、发电机组励磁系统投运时间、发电机组励磁系统检修时间间隔四项影响因素，对故障的危害程度进行修正，有效克服了现有状态检修判断方法中单纯考虑故障发生导致机组励磁系统性能下降的局限性。分别对影响因素对励磁系统故障危害程度的影响系数进行分析赋值，称此值为故障分数的修正系数ω_Ci。修正系数的取值范围为(0～2]，按照故障危害机组励磁系统性能的严重程度大小进行分析赋值，具体可以参考表2所示：

表2：危害机组励磁系统性能的影响因素及修正系数

励磁系统故障发生次数：表1《励磁系统状态评估故障信息表》中的励磁系统故障次数，故障次数越多，则说明故障经常发生，修正系数就越大，就需运行人员多注意和检修人员对此点要重点检修。

励磁系统故障发生时间：分用电高峰与其它时间段。用电高峰时，需重点关注，修正系数要高些。

发电机组励磁系统投运时间：指励磁系统的投运时间，投运时间越长，励磁系统越容易出现故障，所以修正系数越大。

发电机组励磁系统检修时间间隔：指励磁系统离上次检修的时长，离检修时间越长，则修正系数越大。

步骤(3)：为保证机组励磁系统安全运行，励磁系统故障检测直接通过CAN现场总线，将有关的信息量从DCS系统中取出用来进行分析诊断，实现与DCS系统之间的资源共享。励磁系统状态评估需要监测的状态量，如果不能通过DCS系统获取，或是信息的监测实时性要求比较高，则可以直接采集以实现在线连续监测。在线监测的信息主要包括：发电机组运行状态信息、励磁系统调节器的状态输出、整流柜的设备状态、灭磁柜的设备状态。

通过分析励磁系统的运行状态，得到励磁系统的各种故障信息。对应于表1的故障信息分值。首先计算各项故障信息分数值f_r与各种影响因素的修正系数ω_Ci的乘积和得到在某一故障信息下的得分f′_r，再累积时间段内所有的故障信息下的得分和F_r，便可得到发电机组励磁系统状态参数S，具体公式如下：

$f_r^{\′}=\underset{i=1}{\overset{C}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{Ci}}{f}_r$

$F_r=\underset{r=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{f}_r^{\′}$

S＝100-F_r

式中，C为危害机组性能的影响因素个数；

ω_Ci为第i个影响因素的修正系数；

N为影响发电机励磁系统的各种故障信息个数；

f_r为故障信息分数值；

f′_r为在某一故障信息下的得分；

F_r为所有的故障信息下的得分和；

S为发电机机组状态参数；

根据实时监测励磁系统运行状态，判断是否故障发生，报警并触发录波，通过以太网通讯方式将励磁系统的故障信息传至基于影响因素的故障累积计算模型。经计算可得发电机组励磁系统状态参数S。

步骤(4)：根据上述计算方法，通过对故障的定性评价科学合理的转化为定量评价，从而准确的确定励磁系统的运行状态，根据发电机组励磁系统状态参数S确定励磁系统性能等级，一个性能等级对应一个分数范围，等级越高表示发电机励磁系统运行状态越好，具体可以参考表3所示。根据评价等级，给出相关的维护建议，指导机组检修工作。

表3：励磁系统状态评估等级标准

申请人结合说明书附图以及表格对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例中各故障信息分数值以及影响因素修正系数仅为本发明的优选实施方案，本领域技术人员在本发明的发明思想下完全可能根据具体的发电机组励磁系统型号和实际工况对故障信息分数值以及影响因素修正系数进行合理的选择或修改。总之，本申请详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种发电机励磁系统状态监测方法，其特征在于：通过对励磁系统故障信息的选取及分级，以及对所述故障危害发电机组励磁系统性能的影响因素进行分析，确定影响因素对故障危害程度的修正系数，构建基于影响因素的故障信息累积计算模型，综合评价发电机励磁系统的健康状况。

2.一种发电机励磁系统状态监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)在发电机组运行过程中，采集影响发电机励磁系统的各种故障信息，建立故障信息库，按照对励磁系统性能影响的严重程度对各种故障信息进行分级量化赋予相应的分数值f_r；

其中，所述故障信息包括：发电机组运行状态信息、励磁系统状态信息、整流柜设备状态信息、灭磁柜设备状态信息；

(2)确定危害机组励磁系统性能的影响因素，根据影响因素对机组励磁系统性能的故障危害程度，对各影响因素赋予对应的修正系数ω_Ci，修正系数的取值范围为(0～2]，即大于0并且小于等于2，对机组励磁系统性能危害程度越严重，相应修正系数的取值越大；

(3)当发电机组励磁系统投运时或发电机组检修后，开始对发电机励磁系统运行状态进行监测，并按照下式计算发电机组励磁系统状态参数S：

首先计算各项故障信息分数值f_r与各种影响因素的修正系数ω_Ci的乘积和得到在某一故障信息下的得分f′_r，再累积设定时间段内所有的故障信息下的得分和F_r，便可得到发电机组励磁系统状态参数S，具体公式如下：

$f_r^{\′}=\underset{i=1}{\overset{C}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{Ci}}{f}_r$

$F_r=\underset{r=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{f}_r^{\′}$

S＝100-F_r

式中，C为危害机组励磁系统性能的影响因素个数；

ω_Ci为第i个影响因素的修正系数；

N为影响发电机励磁系统的各种故障信息个数；

f_r为故障信息分数值；

f′_r为在某一故障信息下的得分；

F_r为所有的故障信息下的得分和；

S为发电机组励磁系统状态参数；

(4)根据发电机励磁系统运行时，在设定时间段内的发电机组励磁系统状态参数，判断发电机的励磁系统状态：

当S≥80时，励磁系统状态良好；

当40≤S＜80时，励磁系统状态合格，但需要加强监视；

当10≤S＜40时，励磁系统异常，发出告警信号，应尽快安排检修；

当S＜10，励磁系统应退出运行，进行停机检修。

3.根据权利要求2所述的发电机励磁系统状态监测方法，其特征在于：

在步骤(1)中，影响发电机励磁系统的各种故障信息对应分数值f_r的分值为1-5分。

4.根据权利要求2所述的发电机励磁系统状态监测方法，其特征在于：

在步骤(2)中，危害机组励磁系统性能的影响因素包括励磁系统故障发生次数、励磁系统故障发生时间、机组励磁系统投运时间、机组励磁系统检修时间间隔四项影响因素。