CN108681817A - 一种励磁系统性能评估方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种励磁系统性能评估方法、装置及存储介质，涉及发电机组动态监测技术领域。所述励磁系统性能评估方法首先通过电网广域监测系统获取发电机组的机组运行参数，然后基于所述机组运行参数确定所述发电机组所处的运行状态，并确定所述运行状态的起止时间段，再基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述运行状态对应的性能指标的实际值，最后将所述性能指标的实际值与所述性能指标的预设阈值进行比较，并根据比较结果获得所述发电机组的励磁系统的动态性能评估结果。所述励磁系统性能评估方法使用不同的性能指标对不同运行状态下的励磁系统的动态性能进行评估，提高了励磁系统的动态性能评估的精确度和全面性。
Description
技术领域
本发明涉及发电机组动态监测技术领域，具体而言，涉及一种励磁系统性能评估方法、装置及存储介质。
背景技术
随着科学技术和社会经济的迅速发展，在现代化和城市化进程中，电力系统的规模和精细化程度也随之提高，但是电力系统不可避免的存在一些和实际需求不适应的问题。其中，电力系统稳定性问题是电力系统的根本问题，而发电机组组励磁系统的动态性能不仅对发电机及电力系统自动电压调节有重要作用，对电力系统的稳定也有重要的影响。
但是励磁系统是一个反馈自动控制系统，其具有动态特性，即在外界干扰信号作用下该系统会从一个稳定工作状态变化到另一个稳定工作状态的时间相应特性，而现有的励磁系统性能监控评估方法不能应用不同的评估标准对不同工作状态下的励磁系统的动态性能准确评估。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种励磁系统性能评估方法、装置及存储介质，以解决上述对励磁系统在不同工作状态下的动态性能评估不准确的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种励磁系统性能评估方法，所述励磁系统性能评估方法首先通过电网广域监测系统获取发电机组的机组运行参数，然后基于所述机组运行参数确定所述发电机组所处的运行状态，并确定所述运行状态的起止时间段，再基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述运行状态对应的性能指标的实际值，最后将所述性能指标的实际值与所述性能指标的预设阈值进行比较，并根据比较结果获得所述发电机组的励磁系统的动态性能评估结果。
综合第一方面，所述通过电网广域监测系统获取发电机组的机组运行参数，包括：基于电网广域监测系统的时间序列库，在电网广域监测系统中获取发电机组的机组运行参数，所述机组运行参数包括机端电压、励磁电压和励磁电流。所述基于所述机组运行参数确定所述发电机组所处的运行状态，并确定所述运行状态的起止时间段，包括：在所述机端电压的幅值出现暂升/暂降时，确定所述发电机组处于暂升/暂降运行状态，识别所述机端电压的幅值出现暂升/暂降的起止时刻，确定所述起止时刻对应的时间段为所述暂升/暂降运行状态的起止时间段。所述基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述运行状态对应的性能指标的实际值，包括：基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述暂升/暂降运行状态对应的机端电压扰动幅度、励磁系统暂态增益峰值比、励磁系统暂态增益积分比和励磁响应滞后时间的实际值。
综合第一方面，所述机端电压扰动幅度为机端电压最大扰动值与机端电压稳态初始值的比值，所述励磁系统暂态增益峰值比为励磁系统顶值电压与所述机端电压最大扰动值之比，所述励磁系统暂态增益积分比为励磁电压扰动积分值与机端电压扰动积分值之比，所述励磁响应滞后时间为励磁电压开始调节时刻与机端电压发生扰动时刻的时间差。
综合第一方面，所述通过电网广域监测系统获取发电机组的机组运行参数，包括：基于电网广域监测系统的时间序列库，在电网广域监测系统中获取发电机组的机组运行参数，所述机组运行参数包括机端电压、励磁电压和励磁电流。所述基于所述机组运行参数确定所述发电机组所处的运行状态，并确定所述运行状态的起止时间段，包括：在所述机端电压的幅值从低于85％～90％额定电压快速增加并保持在额定电压附近时，确定所述发电机组处于强励运行状态，识别所述机端电压的幅值从低于85％～90％额定电压快速增加并保持在额定电压附近的起止时刻，确定所述起止时刻对应的时间段为所述强励运行状态的起止时间段。所述基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述运行状态对应的性能指标的实际值，包括：基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述强励运行状态对应的励磁系统顶值电压倍数、励磁系统顶值电流倍数、励磁系统电压响应时间、励磁系统标称响应和强励时间的实际值。
综合第一方面，所述励磁系统顶值电压倍数为励磁系统顶值电压与额定磁场电压的比值，所述励磁系统顶值电流倍数为励磁系统顶值电流与额定磁场电流的比值，所述励磁系统电压响应时间为从机端电压开始突变到励磁电压达到顶值电压与额定磁场电压之差95％所需时间，所述励磁系统标称响应为所述励磁系统的电压响应曲线确定的所述励磁系统输出电压的增量与额定磁场电压的比值，所述强励时间即所述发电机组励磁系统的强励持续时间。
综合第一方面，所述通过电网广域监测系统获取发电机组的机组运行参数，包括：基于电网广域监测系统的时间序列库，在电网广域监测系统中获取发电机组的机组运行参数，所述机组运行参数包括过励限制动作信号和励磁电流。所述基于所述机组运行参数确定所述发电机组所处的运行状态，并确定所述运行状态的起止时间段，包括：在所述励磁电流从超过过励反时限启动值转变为低于过励反时限限制值时，确定所述发电机组处于强励运行状态，识别所述励磁电流从超过过励反时限启动值转变为低于过励反时限限制值的起止时刻，确定所述起止时刻对应的时间段为所述过励限制运行状态的起止时间段。所述基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述运行状态对应的性能指标的实际值，包括：基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述过励限制运行状态对应的励磁电流瞬时最大值、励磁电流过励限制反时限热积累C值和过励限制励磁电流回调时间的实际值。
综合第一方面，所述励磁电流瞬时最大值为过励限制工作过程中所述励磁电流的最大值，励磁电流过励限制反时限热积累C值为过励反时限限制工作过程中的励磁电流积分值累计值，所述过励限制励磁电流回调时间为过励限制工作过程中所述过励限制动作信号发出时刻与过励限制结束时刻时间差。
综合第一方面，所述通过电网广域监测系统获取发电机组的机组运行参数，包括：基于电网广域监测系统的时间序列库，在电网广域监测系统中获取发电机组的机组运行参数，所述机组运行参数包括机端电压、励磁电流和灭磁信号。所述基于所述机组运行参数确定所述发电机组所处的运行状态，并确定所述运行状态的起止时间段，包括：在所述灭磁信号出现时，确定所述发电机组处于灭磁运行状态，识别所述灭磁信号出现至所述灭磁信号消失的起止时刻，确定所述起止时刻对应的时间段为所述灭磁运行状态的起止时间段。所述基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述运行状态对应的性能指标的实际值，包括：基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述灭磁运行状态对应的灭磁时间和发电机转子最大过电压的实际值。
综合第一方面，所述灭磁时间为从施加灭磁动作信号起到灭磁结束所经历的时间，所述发电机转子最大过电压为灭磁运行状态中励磁系统最大的反向励磁电压。
综合第一方面，所述通过电网广域监测系统获取发电机组的机组运行参数，包括：基于电网广域监测系统的时间序列库，在电网广域监测系统中获取发电机组的机组运行参数，所述机组运行参数包括发电机组有功功率。所述基于所述机组运行参数确定所述发电机组所处的运行状态，并确定所述运行状态的起止时间段，包括：在所述发电机组有功功率发生0.1～2.5 赫兹的持续震荡时，确定所述发电机组处于低频振荡运行状态，确定所述发电机组有功功率发生0.1～2.5赫兹的持续震荡的起止时刻对应的时间段为所述低频振荡运行状态的起止时间段。所述基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述运行状态对应的性能指标的实际值，包括：基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述低频振荡运行状态对应的励磁系统动态增益、励磁系统动态输出相位和有功功率振荡阻尼比的实际值。
综合第一方面，所述励磁系统动态增益为采用标幺值计算的励磁电压振荡幅值与机端电压振荡幅值的比值，所述励磁系统动态输出相位为励磁电压振荡相位与有功功率振荡相位的相位差，所述有功功率振荡阻尼比采用阻尼比公式计算获得，其中，N为计算周期数，P1为第一个功率峰值，P2为第一个功率峰值，P2N+1为第2N+1个功率峰值，P2N+2为第2N+2个功率峰值。
第二方面，本发明实施例提供了一种励磁系统性能评估装置，所述励磁系统性能评估装置包括机组运行参数获取模块、运行状态确定模块、实际值确定模块和性能评估模块。所述机组运行参数获取模块用于通过电网广域监测系统获取发电机组的机组运行参数。所述运行状态确定模块用于基于所述机组运行参数确定所述发电机组所处的运行状态，并确定所述运行状态的起止时间段。所述实际值确定模块用于基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述运行状态对应的性能指标的实际值。所述性能评估模块用于将所述性能指标的实际值与所述性能指标的预设阈值进行比较，并根据比较结果获得所述发电机组的励磁系统的动态性能评估结果。
综合第二方面，所述运行状态确定模块包括第一起止时间段确定单元，用于确定所述机端电压的幅值出现暂升/暂降的起止时刻对应的时间段为所述暂升/暂降运行状态的起止时间段。
综合第二方面，所述运行状态确定模块还包括第二起止时间段确定单元，用于确定所述机端电压的幅值从低于85％～90％额定电压快速增加并保持在额定电压附近的起止时刻对应的时间段为所述强励运行状态的起止时间段。
综合第二方面，所述运行状态确定模块还包括第三起止时间段确定单元，用于确定所述励磁电流从超过过励反时限启动值转变为低于过励反时限限制值的起止时刻对应的时间段为所述过励限制运行状态的起止时间段。
综合第二方面，所述运行状态确定模块还包括第四起止时间段确定单元，用于确定所述灭磁信号出现至所述灭磁信号消失的起止时刻对应的时间段为所述灭磁运行状态的起止时间段。
综合第二方面，所述运行状态确定模块还包括第五起止时间段确定单元，用于确定所述发电机组有功功率发生0.1～2.5赫兹的持续震荡的起止时刻对应的时间段为所述低频振荡运行状态的起止时间段。
综合第二方面，所述实际值确定模块包括第一实际值确定单元，用于基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述暂升/暂降运行状态对应的机端电压扰动幅度、励磁系统暂态增益峰值比、励磁系统暂态增益积分比和励磁响应滞后时间的实际值。
综合第二方面，所述实际值确定模块还包括第二实际值确定单元，用于基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述强励运行状态对应的励磁系统顶值电压倍数、励磁系统顶值电流倍数、励磁系统电压响应时间、励磁系统标称响应和强励时间的实际值。
综合第二方面，所述实际值确定模块还包括第三实际值确定单元，用于基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述过励限制运行状态对应的励磁电流瞬时最大值、励磁电流过励限制反时限热积累C值和过励限制励磁电流回调时间的实际值。
综合第二方面，所述实际值确定模块还包括第四实际值确定单元，用于基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述灭磁运行状态对应的灭磁时间和发电机转子最大过电压的实际值。
综合第二方面，所述实际值确定模块还包括第五实际值确定单元，用于基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述低频振荡运行状态对应的励磁系统动态增益、励磁系统动态输出相位和有功功率振荡阻尼比的实际值。
第三方面，本发明实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质存储于计算机内，所述存储介质包括多条指令，所述多条指令被设置成使得所述计算机执行上述的方法。
本发明提供的有益效果是：
本发明提供了一种励磁系统性能评估方法、装置及存储介质，所述励磁系统性能评估方法通过电网广域监测系统获取电网数据，提高了机组运行参数的获取速率和可靠性。进一步地，所述励磁系统性能评估方法在进行励磁系统动态评估前先确定所述发电机组所处的运行状态和该运行状态的起止时间段，以提高对不同发电机组运行状态下的励磁系统的动态评估的精确性。同时，针对不同的发电机组运行状态使用不同的性能指标确定励磁系统的动态性能，进一步实现对不同发电机组运行状态下的励磁系统的动态性能分类评估。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明第一实施例提供的一种励磁系统性能评估方法的流程图；
图2为本发明第二实施例提供的一种励磁系统性能评估装置的模块图；
图3为本发明第二实施例提供的一种运行状态确定模块的模块图；
图4为本发明第二实施例提供的一种实际值确定模块的模块图；
图5示出了一种可应用于本申请实施例中的电子设备200的结构框图。
图标：100-励磁系统性能评估装置；110-机组运行参数获取模块；120- 运行状态确定模块；121-第一起止时间段确定单元；122-第二起止时间段确定单元；123-第三起止时间段确定单元；124-第四起止时间段确定单元；125- 第五起止时间段确定单元；130-实际值确定模块；131-第一实际值确定单元； 132-第二实际值确定单元；133-第三实际值确定单元；134-第四实际值确定单元；135-第五实际值确定单元；140-性能评估模块；200-电子设备；201- 存储器；202-存储控制器；203-处理器；204-外设接口；205-输入输出单元；206-音频单元；207-显示单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
第一实施例
经本申请人研究发现，现有的发电机组性能评估方法大多无法分别针对不同的发电机组运行状态进行不同指标的动态性能监测和评估，针对励磁系统的性能评估也处于此类情况。以火电机组为例，火电机组励磁系统动态性能指标在不同工况下并不相同、互相独立，且在不同工况下火电机组励磁系统动态性能指标技术要求不同，就需要一种可在线实时辨识排查出励磁系统运行状态异常或与期望响应存在差异的发电机组，及时甄别发电机组励磁系统不良动态性能的性能评估方法，从而更有效地保障电网安全稳定运行。为了解决上述问题，本发明第一实施例提供了一种励磁系统性能评估方法。
请参考图1，图1为本发明第一实施例提供的一种励磁系统性能评估方法的流程图。所述励磁系统性能评估方法的具体步骤如下：
步骤S10：通过电网广域监测系统获取发电机组的机组运行参数。
步骤S20：基于所述机组运行参数确定所述发电机组所处的运行状态，并确定所述运行状态的起止时间段。
步骤S30：基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述运行状态对应的性能指标的实际值。
步骤S40：将所述性能指标的实际值与所述性能指标的预设阈值进行比较，并根据比较结果获得所述发电机组的励磁系统的动态性能评估结果。
所述电网广域监测系统简称“WAMS”系统，采用同步相角测量技术，通过逐步布局全网关键测点的同步相角测量单元(PMU)，实现对全网同步相角及电网主要数据的实时高速率采集。PMU通过全球定位系统(GPS)对时，能够保证全网数据的同步性，时标信息与数据同时存储并发送到主站。因此，电网广域监测系统能够使调度人员实时监视到电网中发电机组及其励磁系统的动态过程。其中，发电机组(Generators Set)是将其他形式的能源转换成电能的成套机械设备，由动力系统、控制系统、消音系统、减震系统、排气系统组成，由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱驱动，将水流、气流、燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能，输出到用电设备上使用。进一步地，供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统，它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成，励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流，而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。
励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用，以火电机组为例，考虑到火电机组的励磁系统在发电机组的暂升/暂降运行状态、发电机强励运行状态、过励限制运行状态、灭磁运行状态和低频振荡运行状态的运行状态和对应性能指标不同。
因此，针对发电机组的上述五个状态，作为一种可选的实施方式，本实施例中的步骤S20至步骤S40对应不同的发电机组运行状态包括的不同具体执行内容。
所述暂升/暂降运行状态是指发电机正常运行时，发电机端电压受到扰动发生突变(升高或降低)偏离稳定状态，引发发电机励磁系统的动态调节过程，使发电机端电压恢复至另一种稳态运行状态的过程。针对所述暂升/暂降运行状态：
步骤S10具体包括：基于电网广域监测系统的时间序列库，在电网广域监测系统中获取发电机组的机组运行参数，所述机组运行参数包括机端电压、励磁电压和励磁电流。
步骤S20具体包括：在所述机端电压的幅值出现暂升/暂降时，确定所述发电机组处于暂升/暂降运行状态，识别所述机端电压的幅值出现暂升/ 暂降的起止时刻，确定所述起止时刻对应的时间段为所述暂升/暂降运行状态的起止时间段。
步骤S30具体包括：基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述暂升/暂降运行状态对应的机端电压扰动幅度、励磁系统暂态增益峰值比、励磁系统暂态增益积分比和励磁响应滞后时间的实际值。
对于所述暂升/暂降运行状态中的步骤S30，所述机端电压扰动幅度为机端电压最大扰动值与机端电压稳态初始值的比值，即KGR＝(UG_maxdif-UG0)/ UG0，其中，UG_maxdif为火电机组励磁系统动态调节过程中机端正序电压最大扰动值，UG0为机端电压稳态初始值。所述励磁系统暂态增益峰值比为励磁系统顶值电压与所述机端电压最大扰动值之比，即KEp＝UEp/UG_maxdif，其中， UEp为火电机组励磁系统动态调节时间段内励磁系统顶值电压。所述励磁系统暂态增益积分比为励磁电压扰动积分值与机端电压扰动积分值之比，即 KEi＝IEintg/IGintg，其中，IEintg为励磁电压扰动积分值，IGintg为机端电压扰动积分值。所述励磁响应滞后时间为励磁电压开始调节时刻与机端电压发生扰动时刻的时间差，即Tel＝TE-TG，其中，TE为励磁电压开始调节时刻，TG为机端电压发生扰动时刻。
对应所述暂升/暂降运行状态的步骤S40，即：将所述性能指标的实际值与所述性能指标的预设阈值进行比较，并根据比较结果获得所述发电机组的励磁系统的动态性能评估结果。其中，所述机端电压扰动幅度应在 0.8％～5％的预设阈值之间，所述励磁系统暂态增益峰值比以及所述励磁系统暂态增益积分比的预设阈值在30％～80％之间，所述励磁响应滞后时间的应小于预设阈值即100毫秒。
所述强励运行状态是指电网系统发生故障，发电机端电压低于85％～90％的额定电压时，发电机组快速大幅增加励磁电流，发电机端电压增加，使发电机端电压保持在额定值附近的动态过程。针对所述强励运行状态：
步骤S10具体包括：基于电网广域监测系统的时间序列库，在电网广域监测系统中获取发电机组的机组运行参数，所述机组运行参数包括机端电压、励磁电压和励磁电流。
步骤S20具体包括：在所述机端电压的幅值从低于85％～90％额定电压快速增加并保持在额定电压附近时，确定所述发电机组处于强励运行状态，识别所述机端电压的幅值从低于85％～90％额定电压快速增加并保持在额定电压附近的起止时刻，确定所述起止时刻对应的时间段为所述强励运行状态的起止时间段。
步骤S30具体包括：基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述强励运行状态对应的励磁系统顶值电压倍数、励磁系统顶值电流倍数、励磁系统电压响应时间、励磁系统标称响应和强励时间的实际值。
所述强励运行状态对应的步骤S30中，所述励磁系统顶值电压倍数为励磁系统顶值电压与额定磁场电压的比值。所述励磁系统顶值电流倍数为励磁系统顶值电流与额定磁场电流的比。所述励磁系统电压响应时间为从机端电压开始突变到励磁电压达到顶值电压与额定磁场电压之差95％所需时间，满足公式UEx-UE0＝0.95*(UP-UfN)中UEx对应的时间T即为所述励磁系统电压响应时间，其中，UEx为火电机组励磁系统在发电机强励状态过程中励磁电压实时值，UE0为火电机组励磁系统在进入强励状态前的励磁电压稳态值，UP为火电机组励磁系统在强励状态过程中的励磁系统顶值电压，UfN为该发电机的额定磁场电压。所述励磁系统标称响应为所述励磁系统的电压响应曲线确定的所述励磁系统输出电压的增量与额定磁场电压的比值，即其中，ΔUE为火电机组励磁系统在强励状态过程中发电机励磁电压的增量，UfN为该发电机的额定磁场电压。所述强励时间即所述发电机组励磁系统的强励持续时间。
对应所述强励运行状态的步骤S40中，所述励磁系统顶值电压倍数不低于预设阈值2.0，所述励磁系统顶值电流倍数不超过预设阈值2.0，所述励磁系统电压响应时间不大于预设阈值0.1秒，所述励磁系统标称响应不小于预设阈值2倍/秒，所述强励时间不低于预设阈值10秒。
所述过励限制运行状态是指电网系统发生故障，发电机端电压低于 85％～90％的额定电压时，发电机组快速大幅增加励磁电流，发电机端电压增加，使发电机端电压保持在额定值附近的动态过程。针对所述过励限制运行状态：
步骤S10具体包括：基于电网广域监测系统的时间序列库，在电网广域监测系统中获取发电机组的机组运行参数，所述机组运行参数包括过励限制动作信号和励磁电流。
步骤S20具体包括：在所述励磁电流从超过过励反时限启动值转变为低于过励反时限限制值时，确定所述发电机组处于强励运行状态，识别所述励磁电流从超过过励反时限启动值转变为低于过励反时限限制值的起止时刻，确定所述起止时刻对应的时间段为所述过励限制运行状态的起止时间段。
步骤S30具体包括：基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述过励限制运行状态对应的励磁电流瞬时最大值、励磁电流过励限制反时限热积累C值和过励限制励磁电流回调时间的实际值。
其中，所述励磁电流瞬时最大值为过励限制工作过程中所述励磁电流的最大值，励磁电流过励限制反时限热积累C值为过励反时限限制工作过程中的励磁电流积分值累计值，所述过励限制励磁电流回调时间为过励限制工作过程中所述过励限制动作信号发出时刻与过励限制结束时刻时间差，即ΔT＝Tend-Tact，其中Tend为过励限制结束时刻，Tact为过励限制动作信号发出时刻。
所述灭磁运行状态是指在转子绝缘允许的情况下，将发电机转子绕组中的磁场能量尽快地减小到最小程度，并使发电机机端电压快速下降的动态过程。针对所述灭磁运行状态：
步骤S10具体包括：基于电网广域监测系统的时间序列库，在电网广域监测系统中获取发电机组的机组运行参数，所述机组运行参数包括机端电压、励磁电流和灭磁信号。
步骤S20具体包括：在所述灭磁信号出现时，确定所述发电机组处于灭磁运行状态，识别所述灭磁信号出现至所述灭磁信号消失的起止时刻，确定所述起止时刻对应的时间段为所述灭磁运行状态的起止时间段。
步骤S30具体包括：基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述灭磁运行状态对应的灭磁时间和发电机转子最大过电压的实际值。
针对所述灭磁运行状态对应的步骤S30，所述灭磁时间为从施加灭磁动作信号起到灭磁结束所经历的时间，所述发电机转子最大过电压为灭磁运行状态中励磁系统最大的反向励磁电压。
对应所述灭磁运行状态的步骤S40中，所述灭磁时间越短越好且最大不应超过预设阈值3秒，所述发电机转子最大过电压不应超过预设阈值即转子出厂工频耐压试验电压幅值的60％。
所述低频振荡运行状态是指发电机有功功率发生持续振荡，振荡频率在0.1～2.5Hz之间的动态过程。低频振荡过程中励磁系统附加控制应为发电机系统提供正阻尼转矩，从而抑制、消除低频振荡。针对所述低频振荡运行状态：
步骤S10具体包括：基于电网广域监测系统的时间序列库，在电网广域监测系统中获取发电机组的机组运行参数，所述机组运行参数包括发电机组有功功率。
步骤S20具体包括：在所述发电机组有功功率发生0.1～2.5赫兹的持续震荡时，确定所述发电机组处于低频振荡运行状态，确定所述发电机组有功功率发生0.1～2.5赫兹的持续震荡的起止时刻对应的时间段为所述低频振荡运行状态的起止时间段。
步骤S30具体包括：基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述低频振荡运行状态对应的励磁系统动态增益、励磁系统动态输出相位和有功功率振荡阻尼比的实际值。
其中，步骤S30中所述励磁系统动态增益为采用标幺值计算的励磁电压振荡幅值与机端电压振荡幅值的比值，即Kdy＝AmEosc/AmGosc，其中，AmEosc为励磁电压振荡幅值，PhGosc为有功功率振荡相位。所述励磁系统动态输出相位为励磁电压振荡相位与有功功率振荡相位的相位差，即Phdy＝PhEosc-PhGosc，其中，PhEosc为励磁电压振荡相位，PhGosc为有功功率振荡相位。所述有功功率振荡阻尼比采用阻尼比公式计算获得，其中， N为计算周期数，P1为第一个功率峰值，P2为第一个功率峰值，P2N+1为第 2N+1个功率峰值，P2N+2为第2N+2个功率峰值。可选地，上述机端电压、励磁电压和有功功率的振荡幅值、振荡相位和阻尼比均采用Prony算法计算获得，所述Prony方法是用一组指数项的线性组合来拟和等间距采样数据的方法，可以从中分析出信号的幅值、相位、阻尼因子、频率等信息。
进一步地，所述有功功率振荡阻尼比若大于0.03，则发电机励磁系统提供了正阻尼；所述有功功率振荡阻尼比若小于0.03，则发电机励磁系统提供了弱阻尼；所述有功功率振荡阻尼比若小于0，可认为发电机励磁系统提供了负阻尼。因此，所述有功功率振荡阻尼比应大于预设阈值即0.03。
应当理解的是，本实施例中对应发电机组的暂升/暂降运行状态、发电机强励运行状态、过励限制运行状态、灭磁运行状态和低频振荡运行状，所述励磁系统性能评估方法的步骤包括针对不同性能指标的不同步骤执行内容，上述五种运行状态下的评估步骤可以互相独立，互不影响，还可以在发电机组和励磁系统运行时按顺序或同时进行，对所述励磁系统的动态性能进行综合评估。
第二实施例
为了更好的实现本发明第一实施例提供的所述励磁系统性能评估方法，本发明第二实施例还提供了一种励磁系统性能评估装置100。
请参考图2，图2为本发明第二实施例提供的一种励磁系统性能评估装置的模块图。
励磁系统性能评估装置100包括机组运行参数获取模块110、运行状态确定模块120、实际值确定模块130和性能评估模块140。
机组运行参数获取模块110，用于通过电网广域监测系统获取发电机组的机组运行参数。
运行状态确定模块120，用于基于所述机组运行参数确定所述发电机组所处的运行状态，并确定所述运行状态的起止时间段。
实际值确定模块130，用于基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述运行状态对应的性能指标的实际值。
性能评估模块140，用于将所述性能指标的实际值与所述性能指标的预设阈值进行比较，并根据比较结果获得所述发电机组的励磁系统的动态性能评估结果。
请参考图3，图3为本发明第二实施例提供的一种运行状态确定模块的模块图。
作为一种可选的实施方式，运行状态确定模块120包括第一起止时间段确定单元121、第二起止时间段确定单元122、第三起止时间段确定单元 123、第四起止时间段确定单元124和第五起止时间段确定单元125。
第一起止时间段确定单元121，用于确定所述机端电压的幅值出现暂升 /暂降的起止时刻对应的时间段为所述暂升/暂降运行状态的起止时间段。
第二起止时间段确定单元122，用于确定所述机端电压的幅值从低于 85％～90％额定电压快速增加并保持在额定电压附近的起止时刻对应的时间段为所述强励运行状态的起止时间段。
第三起止时间段确定单元123，用于确定所述励磁电流从超过过励反时限启动值转变为低于过励反时限限制值的起止时刻对应的时间段为所述过励限制运行状态的起止时间段。
第四起止时间段确定单元124，用于确定所述灭磁信号出现至所述灭磁信号消失的起止时刻对应的时间段为所述灭磁运行状态的起止时间段。
第五起止时间段确定单元125，用于确定所述发电机组有功功率发生 0.1～2.5赫兹的持续震荡的起止时刻对应的时间段为所述低频振荡运行状态的起止时间段。
请参考图4，图4为本发明第二实施例提供的一种实际值确定模块的模块图。
作为一种可选的实施方式，实际值确定模块130包括第一实际值确定单元131、第二实际值确定单元132、第三实际值确定单元133、第四实际值确定单元134和第五实际值确定单元135。
第一实际值确定单元131，用于基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述暂升/暂降运行状态对应的机端电压扰动幅度、励磁系统暂态增益峰值比、励磁系统暂态增益积分比和励磁响应滞后时间的实际值。
第二实际值确定单元132，用于基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述强励运行状态对应的励磁系统顶值电压倍数、励磁系统顶值电流倍数、励磁系统电压响应时间、励磁系统标称响应和强励时间的实际值。
第三实际值确定单元133，用于基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述过励限制运行状态对应的励磁电流瞬时最大值、励磁电流过励限制反时限热积累C值和过励限制励磁电流回调时间的实际值。
第四实际值确定单元134，用于基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述灭磁运行状态对应的灭磁时间和发电机转子最大过电压的实际值。
第五实际值确定单元135，用于基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述低频振荡运行状态对应的励磁系统动态增益、励磁系统动态输出相位和有功功率振荡阻尼比的实际值。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。
第三实施例
请参照图5，图5示出了一种可应用于本申请实施例中的电子设备200 的结构框图。电子设备200可以包括励磁系统性能评估装置100、存储器 201、存储控制器202、处理器203、外设接口204、输入输出单元205、音频单元206、显示单元207。
所述存储器201、存储控制器202、处理器203、外设接口204、输入输出单元205、音频单元206、显示单元207各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述励磁系统性能评估装置100 包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器201中或固化在励磁系统性能评估装置100的操作系统(operating system，OS) 中的软件功能模块。所述处理器203用于执行存储器201中存储的可执行模块，例如励磁系统性能评估装置100包括的软件功能模块或计算机程序。
其中，存储器201可以是，但不限于，随机存取存储器 (Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器201用于存储程序，所述处理器203在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的服务器所执行的方法可以应用于处理器203中，或者由处理器203实现。
处理器203可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器203可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器203也可以是任何常规的处理器等。
所述外设接口204将各种输入/输出装置耦合至处理器203以及存储器 201。在一些实施例中，外设接口204，处理器203以及存储控制器202可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
输入输出单元205用于提供给用户输入数据实现用户与所述服务器(或本地终端)的交互。所述输入输出单元205可以是，但不限于，鼠标和键盘等设备。
音频单元206向用户提供音频接口，其可包括一个或多个麦克风、一个或者多个扬声器以及音频电路。
显示单元207在所述电子设备200与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示图像数据给用户参考。在本实施例中，所述显示单元207可以是液晶显示器或触控显示器。若为触控显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处同时产生的触控操作，并将该感应到的触控操作交由处理器203进行计算和处理。
可以理解，图5所示的结构仅为示意，所述电子设备200还可包括比图5中所示更多或者更少的组件，或者具有与图5所示不同的配置。图5 中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。
综上所述，本发明实施例提供了一种励磁系统性能评估方法、装置及存储介质，所述励磁系统性能评估方法通过电网广域监测系统获取电网数据，提高了机组运行参数的获取速率和可靠性。进一步地，所述励磁系统性能评估方法在进行励磁系统动态评估前先确定所述发电机组所处的运行状态和该运行状态的起止时间段，以提高对不同发电机组运行状态下的励磁系统的动态评估的精确性。同时，针对不同的发电机组运行状态使用不同的性能指标确定励磁系统的动态性能，进一步实现对不同发电机组运行状态下的励磁系统的动态性能分类评估。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种励磁系统性能评估方法，其特征在于，应用于励磁系统性能评估装置，包括：
通过电网广域监测系统获取发电机组的机组运行参数；
基于所述机组运行参数确定所述发电机组所处的运行状态，并确定所述运行状态的起止时间段；
基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述运行状态对应的性能指标的实际值；
将所述性能指标的实际值与所述性能指标的预设阈值进行比较，并根据比较结果获得所述发电机组的励磁系统的动态性能评估结果。
2.根据权利要求1所述的励磁系统性能评估方法，其特征在于，所述通过电网广域监测系统获取发电机组的机组运行参数，包括：基于电网广域监测系统的时间序列库，在电网广域监测系统中获取发电机组的机组运行参数，所述机组运行参数包括机端电压、励磁电压和励磁电流；
所述基于所述机组运行参数确定所述发电机组所处的运行状态，并确定所述运行状态的起止时间段，包括：在所述机端电压的幅值出现暂升/暂降时，确定所述发电机组处于暂升/暂降运行状态，识别所述机端电压的幅值出现暂升/暂降的起止时刻，确定所述起止时刻对应的时间段为所述暂升/暂降运行状态的起止时间段；
所述基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述运行状态对应的性能指标的实际值，包括：基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述暂升/暂降运行状态对应的机端电压扰动幅度、励磁系统暂态增益峰值比、励磁系统暂态增益积分比和励磁响应滞后时间的实际值。
3.根据权利要求1所述的励磁系统性能评估方法，其特征在于，所述通过电网广域监测系统获取发电机组的机组运行参数，包括：基于电网广域监测系统的时间序列库，在电网广域监测系统中获取发电机组的机组运行参数，所述机组运行参数包括机端电压、励磁电压和励磁电流；
所述基于所述机组运行参数确定所述发电机组所处的运行状态，并确定所述运行状态的起止时间段，包括：在所述机端电压的幅值从低于85％～90％额定电压快速增加并保持在额定电压附近时，确定所述发电机组处于强励运行状态，识别所述机端电压的幅值从低于85％～90％额定电压快速增加并保持在额定电压附近的起止时刻，确定所述起止时刻对应的时间段为所述强励运行状态的起止时间段；
所述基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述运行状态对应的性能指标的实际值，包括：基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述强励运行状态对应的励磁系统顶值电压倍数、励磁系统顶值电流倍数、励磁系统电压响应时间、励磁系统标称响应和强励时间的实际值。
4.根据权利要求1所述的励磁系统性能评估方法，其特征在于，所述通过电网广域监测系统获取发电机组的机组运行参数，包括：基于电网广域监测系统的时间序列库，在电网广域监测系统中获取发电机组的机组运行参数，所述机组运行参数包括过励限制动作信号和励磁电流；
所述基于所述机组运行参数确定所述发电机组所处的运行状态，并确定所述运行状态的起止时间段，包括：在所述励磁电流从超过过励反时限启动值转变为低于过励反时限限制值时，确定所述发电机组处于强励运行状态，识别所述励磁电流从超过过励反时限启动值转变为低于过励反时限限制值的起止时刻，确定所述起止时刻对应的时间段为所述过励限制运行状态的起止时间段；
所述基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述运行状态对应的性能指标的实际值，包括：基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述过励限制运行状态对应的励磁电流瞬时最大值、励磁电流过励限制反时限热积累C值和过励限制励磁电流回调时间的实际值。
5.根据权利要求1所述的励磁系统性能评估方法，其特征在于，所述通过电网广域监测系统获取发电机组的机组运行参数，包括：基于电网广域监测系统的时间序列库，在电网广域监测系统中获取发电机组的机组运行参数，所述机组运行参数包括机端电压、励磁电流和灭磁信号；
所述基于所述机组运行参数确定所述发电机组所处的运行状态，并确定所述运行状态的起止时间段，包括：在所述灭磁信号出现时，确定所述发电机组处于灭磁运行状态，识别所述灭磁信号出现至所述灭磁信号消失的起止时刻，确定所述起止时刻对应的时间段为所述灭磁运行状态的起止时间段；
所述基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述运行状态对应的性能指标的实际值，包括：基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述灭磁运行状态对应的灭磁时间和发电机转子最大过电压的实际值。
6.根据权利要求1所述的励磁系统性能评估方法，其特征在于，所述通过电网广域监测系统获取发电机组的机组运行参数，包括：基于电网广域监测系统的时间序列库，在电网广域监测系统中获取发电机组的机组运行参数，所述机组运行参数包括发电机组有功功率；
所述基于所述机组运行参数确定所述发电机组所处的运行状态，并确定所述运行状态的起止时间段，包括：在所述发电机组有功功率发生0.1～2.5赫兹的持续震荡时，确定所述发电机组处于低频振荡运行状态，确定所述发电机组有功功率发生0.1～2.5赫兹的持续震荡的起止时刻对应的时间段为所述低频振荡运行状态的起止时间段；
所述基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述运行状态对应的性能指标的实际值，包括：基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述低频振荡运行状态对应的励磁系统动态增益、励磁系统动态输出相位和有功功率振荡阻尼比的实际值。
7.一种励磁系统性能评估装置，其特征在于，所述励磁系统性能评估装置包括：
机组运行参数获取模块，用于通过电网广域监测系统获取发电机组的机组运行参数；
运行状态确定模块，用于基于所述机组运行参数确定所述发电机组所处的运行状态，并确定所述运行状态的起止时间段；
实际值确定模块，用于基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述运行状态对应的性能指标的实际值；
性能评估模块，用于将所述性能指标的实际值与所述性能指标的预设阈值进行比较，并根据比较结果获得所述发电机组的励磁系统的动态性能评估结果。
8.根据权利要求7所述的励磁系统性能评估装置，其特征在于，所述运行状态确定模块包括：
第一起止时间段确定单元，用于确定所述机端电压的幅值出现暂升/暂降的起止时刻对应的时间段为所述暂升/暂降运行状态的起止时间段。
9.根据权利要求7所述的励磁系统性能评估装置，其特征在于，所述实际值确定模块包括：
第一实际值确定单元，用于基于所述起止时间段内的机组运行参数，确定与所述暂升/暂降运行状态对应的机端电压扰动幅度、励磁系统暂态增益峰值比、励磁系统暂态增益积分比和励磁响应滞后时间的实际值。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行权利要求1-5任一项所述方法中的步骤。
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