CN107404267B - 发电机甩负荷识别方法及识别系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发电机技术领域，公开了一种发电机甩负荷识别方法及识别系统，该方法包括：获取所述发电机的实际功率；采集所述发电机的转速值；以及根据所述实际功率计算所述实际功率的瞬间阶跃值；根据所述实际功率的瞬间阶跃值和所述转速值判断所述发电机的甩负荷状态，当所述实时功率的瞬间阶跃值超过功率设定值一定范围，且当所述转速值超过所述转速设定值时，确定所述发电机为甩负荷状态。该方法排除干扰信号，准确识别发电机甩负荷状态，避免发电机执行机构误动作。
Description
技术领域
本发明涉及发电机技术领域，具体地涉及发电机甩负荷识别方法及识别系统。
背景技术
监测、控制避免发电机超速一直是发电机控制系统(DEH)的主要任务之一，而对于防止电网侧突然甩负荷导致发电机超速，引起设备损坏又是重中之重。特别是对于大型超超临界汽轮机发电机机组来说，由于蒸汽品质高，做功能力强，最大的考验在于甩负荷的初始阶段，越早切断蒸汽输入，其飞升速度将越低，越有利于保护发电机本体设备安全。因此，尽可能的提前识别发电机功率/负荷不平衡，对于防止汽轮机超速具有重大实际意义。
目前，发电机控制系统(DEH)对电网突然甩负荷识别可以归纳为二种典型技术：第一种是或通过发电机，例如汽轮发电机中压缸排汽压力大于30％额定值来判断，或通过再热器出口压力与发电机电流之间的偏差超过设定值 (40％)并且发电机电流的减少超过40％/10ms来判断，或通过其它的间接参数来判断。其可以归纳为同一种技术，即通过间接参数来识别；而第二种是直接用发电机出口功率信号的下降速率来识别。
第一种及类似的技术对电网突然甩负荷的判断，是通过DEH中的相关量来证实，而不是直接采用功率等信号来识别，是基于电网侧甩负荷发生后的设备本体特征进行逆向调节，属于被动调节类型，易引起发电机组超速。第二种对电网突然甩负荷的判断，是直接用功率信号来识别，具有很好的快速性，能迅速抑制发电机组超速；但如果由于雷电、电网接地引起的对功率信号的干扰，易造成误识别，从而引起机组误跳闸。
因此，现有的对发电机突然甩负荷识别的二种技术都存在不足，对发电机组安全可靠运行存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的发电机存在误判断甩负荷状态的问题，提供发电机甩负荷识别方法及识别系统，该电机甩负荷识别方法具有排除干扰，快速、准确识别发电机甩负荷状态，避免发电机超速，避免因干扰信号引起发电机组执行机构等误动作。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种发电机甩负荷识别方法，该方法包括：获取所述发电机的实际功率；采集所述发电机的转速值；以及
根据所述实际功率计算所述实际功率的瞬间阶跃值；根据所述实际功率的瞬间阶跃值和所述转速值判断所述发电机的甩负荷状态，当所述实时功率的瞬间阶跃值超过功率设定值一定范围，且当所述转速值超过所述转速设定值时，确定所述发电机为甩负荷状态。
优选地，其中，根据所述实际功率计算所述实际功率的瞬间阶跃值包括：
对所获取的所述发电机的实际功率进行采样延迟时间补偿，得到补偿后的实际功率，以及计算所述补偿后的实际功率与所获取的实际功率的差值，以得到所述实际功率的瞬间阶跃值。
优选地，其中，对所获取的所述发电机的实际功率进行采样延迟时间补偿，得到所述补偿后的实际功率包括：
根据所获取的所述发电机的实际功率计算实际功率变化率；
根据所述实际功率变化率和所述采样延迟时间计算实际功率变化量；以及
对所获取的所述发电机的实际功率和所计算的所述实际功率变化量求和，以得到所述补偿后的实际功率。
优选地，所述转速设定值为2800-3200转/分。
优选地，其中，所述采样延迟时间为获取所述发电机的所述实际功率的信号延迟时间。
本发明第二方面提供发电机甩负荷识别系统，该系统包括：获取装置，用于获取所述发电机的实际功率；
采样装置，用于采集所述发电机的转速值；以及
处理装置，用于根据所述实际功率计算所述实际功率的瞬间阶跃值；以及，根据所述实际功率的瞬间阶跃值和所述转速值判断所述发电机的甩负荷状态，当所述实时功率的瞬间阶跃值超过功率设定值一定范围，且当所述转速值超过转速设定值时，确定所述发电机为甩负荷状态。
优选地，其中，所述处理装置根据所述实际功率计算所述实际功率的瞬间阶跃值包括：
对所获取的所述发电机的实际功率进行采样延迟时间补偿，得到补偿后的实际功率，以及计算所述补偿后的实际功率与所获取的实际功率的差值，以得到所述实际功率的瞬间阶跃值。
优选地，其中，所述处理装置对所获取的所述发电机的实际功率进行采样延迟时间补偿，得到所述补偿后的实际功率包括：
根据所获取的所述发电机的实际功率计算实际功率变化率；
根据所述实际功率变化率和所述采样延迟时间计算实际功率变化量；以及
对所获取的所述发电机的实际功率和所计算的所述实际功率变化量求和，以得到所述补偿后的实际功率。
优选地，其中，所述转速设定值为2800-3200转/分。
优选地，其中，所述采样延迟时间为所述获取装置获取所述发电机的实际功率的信号延迟的时间。
通过上述技术方案，获取发电机的实际功率，根据该实际功率计算实际功率的瞬间阶跃值，以得知发电机的实际功率的瞬间变化量，当实际功率的瞬间阶跃值超过一设定值，即超过功率设定值时，表明发电机的实际功率突变，可能为甩负荷状态，同时结合采集的发电机的转速值进一步判断是否为甩负荷状态，当发电机处于甩负荷状态时，转速必定飞升，当实际功率的瞬间阶跃值超过功率设定值，且发动机的转速值超过转速设定值时，可确定发电机处于甩负荷状态，该方法可排除由于功率变送器受打雷、接地等干扰，而误判为甩负荷状态，准确识别发电机的甩负荷状态，防止发电机误动作。
附图说明
图1是本发明一种实施方式的发电机甩负荷识别方法流程图；
图2是本发明另一种实施方式的发电机甩负荷识别方法流程图；
图3是本发明另一种实施方式的发电机甩负荷识别方法流程图；
图4是本发明一种实施方式的发电机甩负荷识别系统结构示意图；
图5是本发明另一种实施方式的发电机甩负荷识别系统结构示意图。
附图标记说明
10 获取装置 20 采样装置
30 处理装置 40 执行装置
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1是本发明一种实施方式的发电机甩负荷识别方法流程图。如图1所示本发明一种实施方式的发电机甩负荷识别方法，包括：在步骤S200中，获取所述发电机的实际功率；在步骤S100中，采集所述发电机的转速值；以及
在步骤S300中，根据所述实际功率计算所述实际功率的瞬间阶跃值；在步骤S400中，根据所述实际功率的瞬间阶跃值和所述转速值判断所述发电机的甩负荷状态，当所述实时功率的瞬间阶跃值超过功率设定值一定范围，且当所述转速值超过所述转速设定值时，确定所述发电机为甩负荷状态。
上述方案中，采集发动机的转速值；获取发动机的实际功率，以根据该实际功率计算实际功率的瞬间阶跃值，根据该计算得到的实际功率的阶跃值和采集的发动机的转速值分别与功率设定值和转速设定值比较，当实际功率的阶跃值超过功率设定值，且采集的转速值超过转速设定值时，确定发电机为甩负荷状态。
当发电机处于甩负荷状态的初始阶段，发电机的实际功率瞬间变化，得到的瞬间阶跃值超过某限值，例如超过功率设定值时，可初步判定发电机处于甩负荷状态，同时通过采集的发动机的转速值予以佐证，因为当发动机处于甩负荷状态时，其转速并将飞升，当采集的发动机的转速值超过转速设定值时，即确定发电机为甩负荷状态。
本发明实施方式的发动机甩负荷识别方法，结合发动机的实际功率的瞬间变化情况和转速变化，避免由于功率变送器受打雷、电网接地等干扰引起的功率信号发生畸变而导致的误动作，准确判断发电机是否处于甩负荷状态。
图2是本发明另一种实施方式的发电机甩负荷识别方法流程图。如图2 所示的本发明另一种实施方式的发电机甩负荷识别方法，在步骤S300中，根据所述实际功率计算所述实际功率的瞬间阶跃值包括：
在步骤S310中，对所获取的所述发电机的实际功率进行采样延迟时间补偿，得到补偿后的实际功率，以及在步骤S320中，计算所述补偿后的实际功率与所获取的实际功率的差值，以得到所述实际功率的瞬间阶跃值。
图3是本发明另一种实施方式的发电机甩负荷识别方法流程图。如图3 所示的本发明另一种实施方式的发电机甩负荷识别方法，在步骤S310中，对所获取的所述发电机的实际功率进行采样延迟时间补偿，得到所述补偿后的实际功率包括：
在步骤S312中，根据所获取的所述发电机的实际功率计算实际功率变化率；
在步骤S314中，根据所述实际功率变化率和所述采样延迟时间计算实际功率变化量；以及
在步骤S316中，对所获取的所述发电机的实际功率和所计算的所述实际功率变化量求和，以得到所述补偿后的实际功率。
根据本发明一种实施方式，所述转速设定值为2800-3200转/分。
上述方案中，所述采样延迟时间为获取所述发电机的所述实际功率的信号延迟时间。
在电网中发电机甩负荷初始阶段，即功率与机械负荷不匹配的初始阶段，就能快速、准确识别，为发电机，例如为汽轮发电机组控制系统(DEH)相关保护联锁尽早介入汽轮发电机组转速控制创造条件，既能避免汽轮发电机组进入逆向调节状态，切断蒸汽能的输入，能以最快的速度稳定汽轮发电机组转速；又能防止由于功率变送器受打雷、电网接地等干扰，引起功率信号发生畸变，从而产生误动作，导致汽轮发电机组误动作，如跳闸、报警等。
本发明一种实施方式的发电机甩负荷识别方法，利用发电机，例如汽轮发电机机组控制系统DEH的高速处理控制器，其扫描周期为8ms，对实际功率信号进行实时性还原，而且通过高速处理器对汽轮发电机转速值进行实时监测对比作为佐证信号，容错式快速识别电网甩负荷状态。
具体实施方法：将实际功率信号引入一个比例微分模块，通过对该信号求微分以检测实际功率的变化率，然后根据实际功率变化率，再结合功率变送器的采样延迟时间来补偿实际功率，使得补偿后的实际功率具有功率的原始时间特性；同时实际功率信号进入惯性环节以与补偿后的实际功率做功率扰动阶跃对比，将两信号相减以得出实际功率的瞬间阶跃值，根据发电机组负荷特性得出实际功率的瞬间阶跃值大于功率设定值，例如大于额定功率的70％时，体现出快速识别电网甩负荷的特性，则初步认定其进入甩负荷状态。同时，例如可以通过快速处理控制器对汽轮发电机转速信号的监测，以采集发电机的转速值，用汽轮发电机实际转速大于转速设定值作为佐证量；由于电网甩负荷时汽轮发电机转速必将飞升，将转速飞升时的转速值大于转速设定值，并考虑转速回差，以此确定转速设定值为2800-3200r/min，例如可以为3018r/min，这就增加了快速识别电网甩负荷状态的容错性。这样，当实际功率的瞬间阶跃值超过70％额定功率且汽轮发电机转速值≥3018r/min，可以判定电网甩负荷状态。
图4是本发明一种实施方式的发电机甩负荷识别系统结构示意图。如图 4所示的本发明一种实施方式的发电机甩负荷识别系统，包括：获取装置10，用于获取所述发电机的实际功率；
采样装置20，用于采集所述发电机的转速值；以及
处理装置30，用于根据所述实际功率计算所述实际功率的瞬间阶跃值；以及，根据所述实际功率的瞬间阶跃值和所述转速值判断所述发电机的甩负荷状态，当所述实时功率的瞬间阶跃值超过功率设定值一定范围，且当所述转速值超过转速设定值时，确定所述发电机为甩负荷状态。
上述方案中，所述处理装置30根据所述实际功率计算所述实际功率的瞬间阶跃值包括：
对获取装置10所获取的所述发电机的实际功率进行采样延迟时间补偿，得到补偿后的实际功率，以及计算所述补偿后的实际功率与所获取的实际功率的差值，以得到所述实际功率的瞬间阶跃值。
根据本发明一种实施方式，其中，所述处理装置30对所获取的所述发电机的实际功率进行采样延迟时间补偿，得到所述补偿后的实际功率包括：
根据获取装置10所获取的所述发电机的实际功率计算实际功率变化率；
根据所述实际功率变化率和所述采样延迟时间计算实际功率变化量；以及
对所获取的所述发电机的实际功率和所计算的所述实际功率变化量求和，以得到所述补偿后的实际功率。
根据本发明一种实施方式，所述转速设定值为2800-3200转/分。
根据本发明一种实施方式，所述采样延迟时间为所述获取装置获取所述发电机的实际功率的信号延迟的时间。
图5是本发明另一种实施方式的发电机甩负荷识别系统结构示意图。如图5所示的本发明一种实施方式的发电机甩负荷识别系统，还包括执行装置 40，用以根据处理装置30确定的甩负荷状态，执行相应的动作。例如可以执行报警、显示，或控制开关断开等。
本发明一种实施方式的发电机甩负荷识别系统，利用发电机，例如汽轮发电机组控制系统DEH的高速处理控制器作为处理装置30，其扫描周期为 8ms，通过对DEH逻辑的研究，开发出一种基于发电机组功率、汽轮发电机转速等信号进行直接快速的监测、对比处理，在发电机组功率信号发生突变的初始阶段，就能辨别出功率信号突变是由电网受打雷、接地等干扰引起还是电网甩负荷引起。从而，为汽轮发电机组控制系统DEH的后续联锁保护系统的正确动作，提供可靠的信号依据，既能避免汽轮发电机组误跳闸，又能防止发电机烧瓦、断轴、飞车等恶性事件的发生。
本发明解决了在发电机突然甩负荷的准确、快速识别问题，实现了在甩负荷的初始阶段予以识别，为发电机的安全运行打下坚实基础。
以下为本发明的发电机甩负荷识别方法及识别系统与其它典型甩负荷识别方法或系统的技术对比分析：
现有的二种典型的对甩负荷识别技术，第一种技术及类似的技术，是通过DEH中的相关量来证实，属于被动调节类型，易引起发电机组超速。第二种技术是直接用功率信号来识别，能迅速抑制发电机组超速，但不能识别出功率信号变化是否由信号干扰引起，易造成误识别，从而引起机组跳闸。
本发明的发电机甩负荷识别方法及识别系统采用高速处理控制器具有极高的扫描速率和运算性能，其运算、扫描周期最快可达8ms，电网负荷功率信号周波大概在20ms，所以其具备了捕捉电网瞬间甩负荷信号变化的能力。其它控制系统的控制器的运算、扫描周期在50ms，不具备捕捉电网瞬间甩负荷的能力。因此，基于硬件运算性能的突出特点，建立先进的功率实时还原计算模型，再用发电机组转速作为佐证量，设计出的本发明一种实施方式的发电机甩负荷识别方式及识别系统容错式快速识别电网甩负荷状态，既能避免发电机超速，又能防止由于功率变送器受干扰引起信号畸变而造成汽轮发电机组误跳闸。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种发电机甩负荷识别方法，该方法包括：
获取所述发电机的实际功率；
采集所述发电机的转速值；
根据所获取的所述发电机的实际功率计算实际功率变化率；
根据所述实际功率变化率和采样延迟时间计算实际功率变化量；以及
对所获取的所述发电机的实际功率和所计算的所述实际功率变化量求和，以得到补偿后的实际功率；
所述发电机的实际功率的信号进入惯性环节以与所述补偿后的实际功率做功率扰动阶跃对比，将两信号相减以得出实际功率的瞬间阶跃值；
根据所述实际功率的瞬间阶跃值和所述转速值判断所述发电机的甩负荷状态，当所述实际功率的瞬间阶跃值超过功率设定值一定范围，且当所述转速值超过转速设定值时，确定所述发电机为甩负荷状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述转速设定值为2800-3200转/分。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述采样延迟时间为获取所述发电机的所述实际功率的信号延迟时间。
4.一种发电机甩负荷识别系统，该系统包括：
获取装置，用于获取所述发电机的实际功率；
采样装置，用于采集所述发电机的转速值；
处理装置，用于：
根据所获取的所述发电机的实际功率计算实际功率变化率；
根据所述实际功率变化率和采样延迟时间计算实际功率变化量；
对所获取的所述发电机的实际功率和所计算的所述实际功率变化量求和，以得到补偿后的实际功率；
所述发电机的实际功率的信号进入惯性环节以与所述补偿后的实际功率做功率扰动阶跃对比，将两信号相减以得出实际功率的瞬间阶跃值；
根据所述实际功率的瞬间阶跃值和所述转速值判断所述发电机的甩负荷状态，当所述实际功率的瞬间阶跃值超过功率设定值一定范围，且当所述转速值超过转速设定值时，确定所述发电机为甩负荷状态。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述转速设定值为2800-3200转/分。
6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述采样延迟时间为所述获取装置获取所述发电机的实际功率的信号延迟的时间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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