CN104810798B - 汽轮发电机组轴系扭振保护方法及保护装置 - Google Patents

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Abstract

一种汽轮发电机组轴系扭振保护方法及保护装置。通过采集轴系扭振信号，应用疲劳反时限判据(保护判据一)、静态不稳定判据(保护判据二)，快速动作判据(保护判据三)判断扭振对机组安全构成的威胁情况，进行保护跳闸以及告警，避免扭振对发电机组轴系造成更大的破坏。该扭振保护装置包括：速度传感器，脉冲量输入模块(PI)，主控模块(CM)，数字量输入模块(DI)，模拟量输入模块(AI)，数字量输出模块(DO)，电源模块(POW)。速度传感器与保护装置的脉冲量输入模块应用电缆相连，保护装置对外通过以太网与主站人机接口HMI通信。

Description

汽轮发电机组轴系扭振保护方法及保护装置
技术领域
本发明属于电力系统以及大型发电厂中需要汽轮发电机组、核电机组次同步振荡的保护领域，尤其涉及一种发电机组次同步振荡(Sub-Synchronous Oscillation，以下简称SSO)下的轴系扭振保护方法及保护装置。
背景技术
在现有技术中，输电线路的串联电容补偿、直流输电、电力系统稳定器的不当加装，发电机励磁系统、可控硅控制系统、电液调节系统的反馈作用等，均有可能诱发、导致次SSO现象。汽轮机和发电机转子惯性较大，对轴系本身的低阶扭转模态十分敏感，呈低周高应力的受力状态。发生机电扰动时，汽轮机驱动转矩和发电机电磁制动转矩之间失去平衡，作用在轴系上的扭转剪切应力也将发生变化，增加轴材料的疲劳损伤，降低使用寿命。当扭应力大到一定程度时，将导致机组轴系损坏或断裂，严重影响机组安全可靠运行。
汽轮发电机组轴系扭振保护装置实现SSO情况下对机组轴系扭振的保护。现有的轴系扭振技术方案中，专利“US4,862,749Shaft tortional vibration monitor for amulti-mass rotary system”及专利“US3,934,459Torque monitoring system forrotating shaft”中，描述了机组轴系扭振的监测方案，但没有涉及保护方案及判据。且专利“US4,862,749Shaft tortional vibration monitor for a multi-mass rotarysystem”中，推算轴系危险截面位置的扭振响应的算法与本发明不同；专利“US3,934,459Torque monitoring system for rotating shaft”中对传感器采集信号的处理：归一化放大器、带通滤波器组、缓冲放大器等由模拟器件搭建而成，本发明所述装置为数字式实现方式，实现及整定更便利。
发明内容
为解决现有技术中没有明确的保护判据及轴系扭振监测方案存在的上述问题。本申请公开了一种发电机组次同步振荡下轴系扭振保护装置及保护方法。通过测量机端角速度变化量，对其进行滤波器组滤波分离后分别对模态采样值、幅值及电气量进行判断，得到当前运行机组的轴系疲劳情况及次同步模态变化趋势，通过将发电机从电网中断开或者破坏次同步振荡的构成条件实现对发电机组的保护。
本申请具体采用以下技术方案：
一种发电机组轴系扭振保护方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)采集发电机组轴系机端角速度变化量；
(2)通过PI模块模态滤波解调出机端各模态角速度变化瞬时值；
(3)获取各个扭振模态的振荡分量，以及各次同步模态信号的幅值；
(4)在设定时间内，开放快速判据，当所述发电机组轴系扭振在设定时间内满足快速判据时，则发出加速跳闸命令，保护动作出口；若在设定时间内，所述发电机组轴系扭不满足快速判据时，则关闭快速判据，进入步骤(5)；
(5)根据步骤(3)获取的各次同步模态信号的瞬时值及幅值，实时检测发电机轴系扭振是否满足疲劳反时限判据，以及静态不稳定判据，当满足任一判据时，则保护跳闸并发出告警信号。
所述告警信号包括趋势状态信号以及疲劳状态信号。
发明还进一步优选包括以下技术方案：
在步骤(1)中，分别在发电机组轴系的两端，即高压缸侧的转速齿盘处及励磁侧的转速齿盘处设置速度传感器采集的扭振信号，当某一扭振模态的振型在高压缸侧更容易检测时，选择应用高压缸侧的传感器；当某一扭振模态的振型在励磁侧更容易检测时，选择应用励磁侧的传感器；当某一扭振模态的振型在两个位置检测精度相近时，默认选择应用高压缸侧的传感器。
在步骤(4)中，所述快速动作判据的实现方法如下：
4.1根据次同步模态信号的瞬时值计算单一运算周期内发电机轴系疲劳值，并判断该疲劳值是否达到设定的快速定值；
4.2当在快速判据开放时间内轴系危险截面累计机械疲劳达到设定的累计疲劳定值；
4.3根据机端电气量判断发电机组是否发生了相间故障或三相短路故障；
4.4当4.1、4.2、4.3的判断条件均满足时，即当该疲劳值达到设定的快速定值，并且累计机械疲劳达到设定的累计疲劳定值，以及发电机组发生了相间故障或三相短路故障，认为发电机轴系扭振满足快速动作判据。
在步骤(5)中，疲劳反时限判据的确定方法为：
5.1.1轴系结构分析，确定薄弱环节位置；
5.1.2结合材料参数及影响系数计算薄弱环节的疲劳强度；
5.1.3根据疲劳强度得到危险截面位置的应力-寿命曲线，即S-N曲线；薄弱环节指轴系结构中的所有轴颈位置及联轴器位置，危险截面位置为保护判据要考察的薄弱环节位置。
5.1.4根据上述各模态角速度变化瞬时值得到危险截面位置的应力谱，根据疲劳损伤累积理论，得到危险截面位置的疲劳损伤累计值；
5.1.5以单次扰动下所得的疲劳损伤累计值是否大于设定值，作为疲劳反时限判据；
所述静态不稳定判据的实现方法为：
5.2.1实时计算各扭振模态幅值的时间序列，利用不同长度的观测窗计算模态幅值自身的相对变化趋势；
5.2.2根据一段时间内的模态变化趋势判断扭振模态是否存在发散；
5.2.3根据各模态信号的采样值进行实时计算，累计扭振信号对轴系造成的疲劳损伤；
5.2.4判断危险截面位置的疲劳损伤值是否大于发散疲劳设定值；
5.2.5如果5.2.2、5.2.4同时满足，则认为满足静态不稳定判据。
本申请还公开了一种采用前述轴系扭振保护方法的发电机组轴系扭振保护装置，包括速度传感器、脉冲量输入模块、主控模块、数字量输入模块、模拟输入模块、数字量输出模块以及电源模块，其特征在于：
具有两个速度传感器，分别安装于位于发电机组轴系的两端的高压缸侧的转速齿盘处及励磁侧的转速齿盘处，以采集发电组组机端角速度变化量；脉冲量输入模块接收速度传感器采集的角速度变化量，经过数字滤波器组的处理，生成各个模态的角速度变化量的瞬时值及有效值信号，输入主控模块；
主控模块基于疲劳反时限判据、静态不稳定判据、快速动作判据对发电机轴系扭振进行判断，当满足所述疲劳反时限判据、静态不稳定判据、快速动作判据时，主控模块通过数字量输出模块发出跳闸命令；
数字量输入模块主要采集现场断路器位置信号及远方闭锁信号，用于作为发电机组轴系扭振保护装置的应用条件，只有断路器闭合且没有远方闭锁信号的情况下，发电机组轴系扭振保护装置才能投入运行。
模拟量输入模块采集发电机机端的定子电流和定子电压，应用于快速动作判据所需的电气量判断，同时与由速度传感器采集的角速度变化量相结合，共同作为录波量，辅助进行离线分析。
脉冲量输入模块采集机端角速度变化量信号，数字量输入模块采集断路器位置信号和远方闭锁信号，模拟量输入模块采集发电机机端的电气量信号，采集的信号均送入主控模块作为保护功能实现及判据实现的条件，经主控模块判据，通过数字量输出模块发出跳闸命令。
所述的汽轮发电机组轴系扭振保护装置，其特征为，所述数字量输出模块(DO)用于输出经主控制模块(CM)判断的跳闸信号及告警信号。所述告警信号包括趋势状态信号，疲劳状态信号。信号的描述如下：
1)趋势状态信号status：当所有次同步模态的趋势状态信号中有任一信号为发散时，status置1，其他情况均置为0；
2)疲劳状态信号一stage1：根据各模态信号的采样值进行计算，当轴系危险截面位置无疲劳累积时，没有疲劳损伤风险，但模态信号大于正常运行设定值时，stage1置1，否则置0；
3)疲劳状态信号二stage2：根据各模态信号的采样值进行计算，当得到单次扰动下轴系危险截面位置产生疲劳累积时，stage2置1，否则置0；
4)疲劳状态信号三stage3：根据各模态信号的采样值进行计算，当得到单次扰动下轴系危险截面位置产生疲劳累积，且疲劳累积值大于机组疲劳损伤风险设定值时stage3置1，否则置0。
本申请通过计算发电机组的轴系机械疲劳、分析轴系扭振的趋势、判断电气量，得到告警及保护动作信号。随着大容量汽轮发电机组和远距离大容量串补及直流输电技术的应用，在机组和电网中发生次同步振荡(SSO)的情况越来越严重，测量机组轴系扭振疲劳、判断次同步振荡的信号趋势是解决SSO问题的根本；发电机组次同步扭振保护装置是保护发电机组等电力设备安全运行的关键。本装置实现了对发电机组次同步扭振的保护，对解决发电厂和电网的次同步振荡问题具有重大意义。
附图说明
图1示意了汽轮发电机组轴系扭振保护方法流程图。
图2示意了快速动作判据(保护判据三)的判断流程图。
图3示意了疲劳反时限判据(保护判据一)的判断流程图。
图4示意了汽轮发电机组轴系扭振保护装置接线示意图。
图5示意了汽轮发电机组轴系扭振保护装置结构框图。
图6示意了汽轮发电机组轴系的扭振模态一的振型曲线。
图7示意了汽轮发电机组轴系的扭振模态二的振型曲线。
图8示意了汽轮发电机组轴系的扭振模态三的振型曲线。
图9示意了1号汽轮发电机组在故障情况下根据静态不稳定判据进行保护动作时的装置录波曲线。
图10示意了2号汽轮发电机组在故障情况下根据疲劳反时限判据进行保护动作时的装置录波曲线。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明提出一种发电机组轴系扭振保护方法，所述方法包括以下步骤，如图1所示：
采集发电机组轴系机端角速度变化量；应用非接触传感器感应随轴转动的齿轮产生的脉冲信号。每个齿经过传感器时，产生一个脉冲信号。当转子做匀速转动时，脉冲串位置反映了各齿在齿轮圆周上的排列位置。传感器输出的为均匀的脉冲波。当转子存在振动时，各脉冲的位置发生了变化，振动使得脉冲信号发生了相位移，输出为疏密相间的脉冲波。提取这种相位移，就得到振动的一组采样值，
设转子发生单一频率的简谐扭振时,某一截面的角位移为：
υ(t)＝Asin(ωtt+θ)
式中ωt为振动角频率，A和θ为该截面处的振幅和初相位。
如果以稳定转速工作的转子,当其受到周期性激振力矩时,转子的扭振包含不同频率和幅值的简谐分量，这时有：
轴旋转运动的角速度为轴的平均角速度与扭振角速度的迭加：
则机端角速度变化量
式中ωk,Ak,θk分别表示第K个振动分量的对应参数。机端角速度变化量Δω中含有多个频率的振动分量。通过PI模块模态滤波解调出机端各模态角速度变化瞬时值；
对于多模态SSO，采用模态滤波器组从Δω信号中分离出各个扭振模态信息，其中模态滤波器组包括低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器分离出各个扭振模态信息后，可进而实施独立模态控制。
由机端角速度变化量解调出的各模态表示为
Δωk＝Aksin(ωkt+θk)(k＝1,2,…n)
获取各个扭振模态的振荡分量，以及各次同步模态信号的幅值；
脉冲量输入模块(PI)对机端角速度变化量解调出的各模态分量进行采样，得到各次同步模态信号的采样值，同时计算其幅值，用DWi表示，称为第i个机端角速度变化分量的幅值，其中，i＝1、2、3、……、n。
判断是否满足快速判据，如图2所示；
当任一扭振模态幅值超过扭振保护启动定值，则开放快速动作判据。在快速动作判据期间：
4.1根据次同步模态信号的瞬时值计算单一运算周期内发电机轴系疲劳值，并判断该疲劳值是否达到设定的快速定值；
4.2判断在快速判据开放时间内轴系危险截面累计机械疲劳达到设定的累计疲劳定值；
4.3根据机端电气量判断发电机组是否发生了相间故障或三相短路故障；
当4.1、4.2、4.3的判断条件均满足时，即当该疲劳值达到设定的快速定值，并且累计机械疲劳达到设定的累计疲劳定值，以及发电机组发生了相间故障或三相短路故障，认为发电机轴系扭振满足快速动作判据。
判断是否满足反时限判据，如图3所示；
5.1轴系结构有限元分析，确定薄弱环节位置；
5.2结合材料参数及影响系数，采用名义应力法和局部应变法相结合，计算薄弱环节的疲劳强度；
5.3根据薄弱环节的疲劳强度进行比较和判定，得到危险截面位置的应力-寿命曲线，即S-N曲线。薄弱环节指轴系结构中的所有轴颈位置及联轴器位置，危险截面位置为保护判据要考察的薄弱环节位置。比如高中压缸(HIP)和低压缸1(LP1)之间的薄弱环节位置为#2轴颈位置及#3轴颈位置，通过疲劳强度的计算可以得到#2轴颈位置的S-N曲线比3#轴颈位置的S-N曲线更低，则选取2#轴颈位置为保护判据考察的危险截面位置。
5.4根据实测机端角速度变化量得到危险截面位置的应力谱，根据疲劳损伤累积理论，得到危险截面位置的疲劳损伤累计值；
5.5以单次扰动下所得的疲劳损伤累计值是否大于设定值，作为疲劳反时限判据。当单次扰动下所得的疲劳损伤累计值是否大于疲劳反时限判据疲劳损伤设定值时，保护装置动作。
判断是否满足静态不稳定判据，如图4所示；
6.1实时计算各扭振模态幅值的时间序列，利用不同长度的观测窗计算模态幅值自身的相对变化趋势；
6.2根据一段时间内的模态变化趋势判断扭振模态是否存在发散；
6.3根据各模态信号的采样值进行实时计算，累计扭振信号对轴系造成的疲劳损伤；
6.4判断危险截面位置的疲劳损伤值是否大于发散疲劳设定值；
6.5如果6.2、6.4同时满足，则认为满足静态不稳定判据。
本发明的装置结构框图如图5所示，装置包括速度传感器、脉冲量输入模块、主控模块、数字量输入模块、模拟输入模块、数字量输出模块以及电源模块。
速度传感器安装于位于发电机组轴系的两端的高压缸侧的转速齿盘处及励磁侧的转速齿盘处，以采集发电组组机端角速度变化量；脉冲量输入模块接收速度传感器采集的角速度变化量，经过数字滤波器组的处理，生成各个模态的角速度变化量的瞬时值及有效值信号；数字量输入模块主要采集现场断路器位置信号及远方闭锁信号，用于作为发电机组轴系扭振保护装置的应用条件，只有断路器闭合且没有远方闭锁信号的情况下，发电机组轴系扭振保护装置才能投入运行；模拟量输入模块采集发电机机端的定子电流和定子电压，应用于快速动作判据所需的电气量判断，同时与由速度传感器采集的角速度变化量相结合，共同作为录波量，辅助进行离线分析。脉冲量输入模块采集机端角速度变化量信号，数字量输入模块采集断路器位置信号和远方闭锁信号，模拟量输入模块采集发电机机端的电气量信号，采集的信号均送入主控模块作为保护功能实现及判据实现的条件。主控模块基于疲劳反时限判据、静态不稳定判据、快速动作判据对发电机轴系扭振进行判断，当满足所述疲劳反时限判据、静态不稳定判据、快速动作判据时，主控模块通过数字量输出模块发出跳闸命令。
本装置的工作过程为：转速传感器采集机端角速度变化量，通过PI模块模态滤波解调出机端各模态角速度变化瞬时值，获取各个扭振模态的振荡分量，同时求得各次同步模态信号的幅值。根据各次同步模态信号的幅值判断扭振的发生；根据各次同步模态信号的采样值计算轴系疲劳，对计算的疲劳值进行判断得到跳闸动作信号，是为疲劳反时限判据(保护判据一)。对各模态转速信号幅值分别进行分析处理，利用不同长度的观测窗计算模态幅值的相对变化趋势，判别扭振模态发散情况发出跳闸命令将发电机组从电网断开，是为静态不稳定判据(保护判据二)。扭振发生后开放快速判据，快速判据开放时长T；时间T内判断机端或线路的相间或三相故障；计算时长T内轴系疲劳累积过定值且单一运算周期内轴系疲劳值达到快速定值；判断得到动作信号是为快速动作判据(保护判据三)。
两个速度传感器采集的扭振信号的应用选择与汽轮发电机组轴系的扭振模态振型相关。如图6、图7、图8所示。从振型曲线可以看出，对于模态一、模态二来说，安装在汽轮机侧及励磁机侧的传感器可测量到的扭振幅值相近，两个速度传感器采集的扭振信号均可选择应用于扭振保护装置，而对于模态三，在汽轮机侧的传感器更易测得扭振信号，而励磁侧的传感器测得的信号幅值小，精度低，不能选用于扭振保护装置。
主控模块CM中实现各保护判据的具体实现可参见如下实施例：
某电厂出线一条线路发生单相故障，电厂侧保护装置重合闸成功，变电站侧保护未重合，跳三相。汽轮发电机组轴系扭振保护装置投入疲劳反时限判据(保护判据一)、静态不稳定判据(保护判据二)，同时退出了快速动作判据(保护判据三)。
XXXX年XX月XX日20点17分02秒376毫秒#1机组扭振保护装置保护动作切除#1机组。
#1机汽轮发电机组轴系扭振保护装置保护启动时间：保护启动(XXXX-XX-XX 20:16:59:204)；
#1机汽轮发电机组轴系扭振保护装置status置位时间：趋势状态status置位(XXXX-XX-XX20:17:02:317)；
#1机汽轮发电机组轴系扭振保护装置保护动作时间：保护出口动作(XXXX-XX-XX20:17:02:317)；
从保护启动到动作出口时间为：3秒115毫秒。
在故障情况下，#1机组模态2先缓慢收敛然后缓慢发散，#1机组静态不稳定判据(保护判据二)动作。
#2机汽轮发电机组轴系扭振保护装置保护启动时间：保护启动(XXXX-XX-XX 20:16:59:209)；
#2机汽轮发电机组轴系扭振保护装置保护事件：疲劳累计值大于设定值(XXXX-XX-XX20:17:05:214)；
#2机汽轮发电机组轴系扭振保护装置保护动作时间：保护出口动作(XXXX-XX-XX20:17:05:214)；
从保护启动到动作出口时间为：5秒995毫秒。
在故障情况下，#2机组疲劳反时限判据(保护判据一)动作。
本次故障造成#1、#2机组单次疲劳累计值如下表所列：
故障全过程#1、#2机组危险截面疲劳累计总值如下表所列：
对于#1机组，从保护启动到动作出口时间为：3115毫秒，在此期间2瓦轴颈位置的疲劳损伤为0.87％，到整个故障过程结束2瓦轴颈位置的疲劳损伤为1.42％。#1机组模态二模态频率为26Hz。对于这种工况，若应用快速动作判据(保护判据三)：
1)#1机保护启动，保护启动绝对时间：XXXX-XX-XX 20:16:59:204；
2)在扭振保护启动后的短时间T(800ms)内开放快速动作判据；
3)主控模块CM中单一运算周期为50ms；
4)时间T(800ms)内模态二周期数为800/50＝16；
5)在快速动作判据开放的时间T(800ms)内计算单一运算周期(50ms)内轴系疲劳值；
6)时间T(800ms)内单一运算周期(50ms)内存在2#轴颈位置疲劳值超过定值(0.01％)的情况；
7)在快速动作判据开放的时间T(800ms)内轴系疲劳累计值达到设定值(0.1％)；
8)在快速动作判据开放的时间T(800ms)内通过机端电气量识别出发生相三相短路故障时间为#1机组保护启动后690ms；
#1机组保护启动后690ms，快速判据动作，此时#1机组2瓦轴颈位置疲劳损伤为0.19％，远小于依靠静态不稳定判据(保护判据二)动作时的疲劳损伤0.87％。#1机组切机后模态二逐渐收敛，继续在轴系累积疲劳，到整个故障过程结束2瓦轴颈位置的疲劳损伤为0.79％，远小于到整个故障过程结束时2瓦轴颈位置的疲劳损伤1.42％。
对于#2机组，从保护启动到动作出口时间为：5995毫秒，在此期间2瓦轴颈位置的疲劳损伤为1.05％，到整个故障过程结束2瓦轴颈位置的疲劳损伤为2.36％。#2机组模态二模态频率为26Hz。对于这种工况，若应用快速动作判据(保护判据三)：
1)#2机保护启动，保护启动绝对时间：XXXX-XX-XX 20:16:59:209；
2)在扭振保护启动后的短时间T(800ms)内开放快速动作判据；
3)主控模块CM中单一运算周期为50ms；
4)时间T(800ms)内模态二周期数为800/50＝16；
5)在快速动作判据开放的时间T(800ms)内计算单一运算周期(50ms)内轴系疲劳值；
6)时间T(800ms)内单一运算周期(50ms)内存在2#轴颈位置疲劳值超过定值(0.01％)的情况；
7)在快速动作判据开放的时间T(800ms)内轴系疲劳累计值达到设定值(0.1％)；
8)在快速动作判据开放的时间T(800ms)内通过机端电气量识别出发生相三相短路故障时间为#1机组保护启动后690ms；#2机组保护启动后690ms，快速判据动作，此时#2机组2瓦轴颈位置疲劳损伤为0.12％，远小于依靠疲劳反时限判据(保护判据一)动作时的疲劳损伤1.05％。若#1机组按照快速判据动作，#1机组切机后#2机组模态二逐渐收敛，虽然在继续轴系累积疲劳，但到整个故障过程结束2瓦轴颈位置的疲劳损伤为1.55％，远小于按照原来判据到整个故障过程结束时2瓦轴颈位置的疲劳损伤2.36％。
由上述实施例可知，汽轮发电机组轴系扭振保护装置投入应用疲劳反时限判据(保护判据一)、静态不稳定判据(保护判据二)、快速动作判据(保护判据三)可全面判断次同步振荡对机组安全构成威胁的情况，进行保护跳闸以及告警功能，避免了扭振对发电机组轴系造成更大的破坏。

Claims (5)

1.一种发电机组轴系扭振保护方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)采集发电机组轴系机端角速度变化量；
(2)通过PI模块模态滤波解调出机端各模态角速度变化瞬时值；
(3)获取各个扭振模态的振荡分量，以及各次同步模态信号的幅值，其中各个扭振模态的振荡分量包括各次同步模态信号的瞬时值；
(4)在设定时间内，开放快速判据，当所述发电机组轴系扭振在设定时间内满足快速判据时，则发出加速跳闸命令，保护动作出口；若在设定时间内，所述发电机组轴系扭振不满足快速判据时，则关闭快速判据，进入步骤(5)；
所述快速动作判据的实现方法如下：
4.1根据次同步模态信号的瞬时值计算单一运算周期内发电机轴系疲劳值，并判断该疲劳值是否达到设定的快速定值；
4.2当在快速判据开放时间内轴系危险截面累计机械疲劳达到设定的累计疲劳定值；
4.3根据机端电气量判断发电机组是否发生了相间故障或三相短路故障；
4.4当步骤4.1、步骤4.2、步骤4.3的判断条件均满足时，即当该疲劳值达到设定的快速定值，并且累计机械疲劳达到设定的累计疲劳定值，以及发电机组发生了相间故障或三相短路故障，认为发电机轴系扭振满足快速动作判据；
(5)根据步骤(3)获取的次同步模态信号的瞬时值及幅值，实时检测发电机轴系扭振是否满足疲劳反时限判据，以及静态不稳定判据，当满足任一判据时，则保护跳闸并发出告警信号。
2.根据权利要求1所述的轴系扭振保护方法，其特征在于：
在步骤(1)中，分别在发电机组轴系的两端，即高压缸侧的转速齿盘处及励磁侧的转速齿盘处设置速度传感器采集扭振信号，当某一扭振模态的振型在高压缸侧更容易检测时，选择应用高压缸侧的传感器；当某一扭振模态的振型在励磁侧更容易检测时，选择应用励磁侧的传感器；当某一扭振模态的振型在两个位置检测精度相近时，默认选择应用高压缸侧的传感器。
3.根据权利要求1所述的轴系扭振保护方法，其特征在于：
在步骤(5)中，疲劳反时限判据的确定方法为：
5.1.1轴系结构分析，确定薄弱环节位置；
5.1.2结合材料参数及影响系数计算薄弱环节的疲劳强度；
5.1.3根据疲劳强度得到危险截面位置的应力-寿命曲线，即S-N曲线，薄弱环节指轴系结构中的所有轴颈位置及联轴器位置，危险截面位置为保护判据要考察的薄弱环节位置；
5.1.4根据上述各模态角速度变化瞬时值得到危险截面位置的应力谱，根据疲劳损伤累积理论，得到危险截面位置的疲劳损伤累计值；
5.1.5以单次扰动下所得的疲劳损伤累计值是否大于设定值，作为疲劳反时限判据；
所述静态不稳定判据的实现方法为：
5.2.1实时计算各扭振模态幅值的时间序列，利用不同长度的观测窗计算模态幅值自身的相对变化趋势；
5.2.2根据一段时间内的模态变化趋势判断扭振模态是否存在发散；
5.2.3根据各模态信号的采样值进行实时计算，累计扭振信号对轴系造成的疲劳损伤；
5.2.4判断危险截面位置的疲劳损伤值是否大于发散疲劳设定值；
5.2.5如果步骤5.2.2中判断模态发散、且步骤5.2.4中片段疲劳损失大于设定值，则认为满足静态不稳定判据。
4.根据权利要求1所述的发电机组轴系扭振保护方法，其特征在于：所述告警信号包括趋势状态信号以及疲劳状态信号。
5.一种采用权利要求1-4任一所述的轴系扭振保护方法的发电机组轴系扭振保护装置，包括速度传感器、脉冲量输入模块、主控模块、数字量输入模块、模拟输入模块、数字量输出模块以及电源模块，其特征在于：
具有两个速度传感器，分别安装于发电机组轴系的两端的高压缸侧的转速齿盘处及励磁侧的转速齿盘处，以采集发电机组机端角速度变化量；脉冲量输入模块接收速度传感器采集的角速度变化量，经过数字滤波器组的处理，生成各个模态的角速度变化量的瞬时值及有效值信号，输入主控模块；
主控模块基于疲劳反时限判据、静态不稳定判据、快速动作判据对发电机轴系扭振进行判断，当满足所述疲劳反时限判据、静态不稳定判据、快速动作判据时，主控模块通过数字量输出模块发出跳闸命令；
数字量输入模块主要采集现场断路器位置信号及远方闭锁信号，用于作为发电机组轴系扭振保护装置的应用条件，只有断路器闭合且没有远方闭锁信号的情况下，发电机组轴系扭振保护装置才能投入运行；
模拟量输入模块采集发电机机端的定子电流和定子电压，应用于快速动作判据所需的电气量判断，同时与由速度传感器采集的角速度变化量相结合，共同作为录波量，辅助进行离线分析；
脉冲量输入模块采集机端角速度变化量信号，数字量输入模块采集断路器位置信号和远方闭锁信号，模拟量输入模块采集发电机机端的电气量信号，采集的信号均送入主控模块作为保护功能实现及判据实现的条件，经主控模块判断，通过数字量输出模块发出跳闸命令。
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