励磁系统异常导致功率振荡的快速排查方法及系统

摘要

本发明公开了一种励磁系统异常导致功率振荡的快速排查方法及系统，方法实施步骤包括收集发电机励磁系统功率振荡期间的数据参数，直接根据功率振荡期间的数据参数依次进行多轮诊断分析，从而判断功率振荡是否由发电机励磁系统异常导致，以及具体是否由电力系统稳定器PSS的投/退异常、电力系统稳定器PSS输出异常、AVC指令值异常、AVR给定值异常、采样通道异常导致；系统包括被编程以执行上述快速排查方法的计算机系统。本发明无需开展实验室仿真模拟和现场试验，能够快速排查功率振荡是否由励磁系统及其各组成部分异常造成，具有可简化功率振荡事件分析、缩短发电机组停运时间、提高效率、降低成本、适应范围广的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及发电机励磁系统的故障检测技术，具体涉及一种励磁系统异常导致功率振荡的快速排查方法及系统，用于无需建模仿真或现场试验即能快速排查功率振荡是否由发电机励磁系统异常造成。

背景技术

电力系统功率振荡是对电网运行和发电机组危害较大的异常事件，严重影响电力系统安全稳定运行。对已发生的功率振荡原因的排查分析是提出针对性的反功率振荡整改措施的依据，有效避免类似功率振荡事件、提高电力系统安全稳定性能的必要手段。

作为发电机重要设备，励磁系统是重要电压、无功控制设备，虽不直接控制有功功率，但电压急剧变化可能导致有功波动。且励磁系统装有电力系统稳定器（PSS），其工作异常极易导致功率振荡。因此，有必要排查是否励磁系统异常导致功率振荡。

目前排查励磁系统异常导致功率振荡的方法一般需要以实验室仿真模拟或现场试验数据为依据，而针对目前发生大多数功率振荡事件，由于希望尽量缩短发电机停运时间，需要短时间内给出初步排查结果，无法开展实验室仿真模拟或现场试验。

因此，亟需一种励磁系统异常导致功率振荡的快速排查方法，不需开展实验室仿真模拟和现场试验，仅依靠功率振荡期间的监控数据，就能快速排查功率振荡是否由发电机励磁系统异常造成。现有涉及功率振荡原因排查分析的方法较少：如申请号为201710618287.8的中国专利文献公开了一种发电机组强迫功率振荡排查优化试验方法，通过建模仿真试验，实现对功率振荡是否由发电机组调速系统造成的排查；又如申请号为201611244375.8的中国专利文献公开了一种电力系统稳定器异常导致功率振荡的排查方法及装置，通过混合仿真模拟试验，实现对功率振荡是否由电力系统稳定器造成的排查。这些方法均需要开展相关实验室仿真模拟或现场试验，以试验数据为依据排查功率振荡是否由设备异常造成，无法在短时间内给出对功率振荡是否由发电机励磁系统的排查结果。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种励磁系统异常导致功率振荡的快速排查方法及系统，本发明无需开展实验室仿真模拟和现场试验，能够快速排查功率振荡是否由励磁系统及其各组成部分异常造成，具有可简化功率振荡事件分析、缩短发电机组停运时间、提高效率、降低成本、适应范围广的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种励磁系统异常导致功率振荡的快速排查方法，实施步骤包括：

1）收集发电机励磁系统功率振荡期间的数据参数，所述数据参数包括无功功率波动的时间、励磁电压波动的时间、有功功率波动的时间、发电机有功出力、电力系统稳定器PSS的自动投入阀值和自动退出阀值、电力系统稳定器PSS的投/退信号、功率振荡主导频率、发电机励磁系统本机振荡频率、励磁系统低励限制信号、励磁系统过励限制信号、励磁系统V/Hz限制信号、是否接受自动电压控制指令AVC、自动电压控制指令AVC的变化量、无功功率、励磁电压、励磁系统调节器AVR的给定值、励磁系统励磁电流、发电机端电压、发电机端功率、频率；

2）判断无功功率波动的时间、励磁电压波动的时间滞后于有功功率波动的时间超过预设时间阈值是否成立，如果成立则跳转执行步骤8），否则，跳转执行下一步；

3）判断功率振荡期间的发电机有功出力是否处于电力系统稳定器PSS的自动投入阀值、自动退出阀值之间，且电力系统稳定器PSS的投/退信号出现2次以上两个条件是否同时成立，如果条件成立，则判定功率振荡由电力系统稳定器PSS的投/退异常导致，跳转执行步骤9）；否则，跳转执行下一步；

4）计算功率振荡期间的功率振荡主导频率与发电机励磁系统本机振荡频率之间的差异，并判断上述差异在预设频率阈值以内，或励磁系统低励限制或过励限制或V/Hz限制信号出现2次以上两个条件是否成立，如果任一条件成立，则判定功率振荡由电力系统稳定器PSS的输出异常导致，跳转执行步骤9）；否则，跳转执行下一步；

5）判断功率振荡期间发电机励磁系统接受自动电压控制指令AVC，且自动电压控制指令AVC的变化量超过预设变化阈值两个条件是否同时成立，如果条件成立，则判定功率振荡由AVC指令值异常导致，跳转执行步骤9）；否则，跳转执行下一步；

6）判断功率振荡期间无功功率存在阶跃、励磁电压存在阶跃、励磁系统调节器AVR的给定值是否存在超过预设比例阈值三个条件是否同时成立，如果条件成立，则判定功率振荡由励磁系统调节器AVR的给定值异常导致，跳转执行步骤9）；否则，跳转执行下一步；

7）判断功率振荡期间励磁系统励磁电流、发电机端电压、发电机端功率、频率四者的采样通道是否存在异常，如果任意一项存在异常，则判定功率振荡由采样通道异常导致，跳转执行步骤9）；否则，跳转执行下一步；

8）判定功率振荡不是由发电机励磁系统异常导致；

9）检测结束，退出。

优选地，步骤2）中的预设时间阈值为100ms。

优选地，步骤4）中的预设频率阈值为0.1Hz。

优选地，步骤5）中的预设变化阈值为1%。

优选地，步骤6）中的预设比例阈值为1%。

此外，本发明还提供一种发电机励磁系统异常导致功率振荡的快速检测系统，包括计算机系统，所述计算机系统被编程以执行本发明所述励磁系统异常导致功率振荡的快速排查方法的步骤。

和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明仅依靠功率振荡期间采集的数据，根据可导致功率振荡的励磁系统及其各部分异常所呈现的不同特征，定性地快速排查功率振荡是否由励磁系统及其各组成部分异常造成。本发明无需开展实验室仿真模拟和现场试验，能够快速排查功率振荡是否由励磁系统及其各组成部分异常造成，具有可简化功率振荡事件分析、缩短发电机组停运时间、提高效率、降低成本、适应范围广的优点。

附图说明

图1为本发明实施例方法的基本流程图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例励磁系统异常导致功率振荡的快速排查方法实施步骤包括：

1）收集发电机励磁系统功率振荡期间的数据参数，所述数据参数包括无功功率波动的时间、励磁电压波动的时间、有功功率波动的时间、发电机有功出力、电力系统稳定器PSS的自动投入阀值和自动退出阀值、电力系统稳定器PSS的投/退信号、功率振荡主导频率、发电机励磁系统本机振荡频率、励磁系统低励限制信号、励磁系统过励限制信号、励磁系统V/Hz限制信号、是否接受自动电压控制指令AVC、自动电压控制指令AVC的变化量、无功功率、励磁电压、励磁系统调节器AVR的给定值、励磁系统励磁电流、发电机端电压、发电机端功率、频率；上述功率振荡期间的数据参数分别来自电网同步相量测量单元PMU、故障录波、监控系统、发电机励磁系统中采集的数据信息和励磁系统各模块相关参数；

2）判断无功功率波动的时间、励磁电压波动的时间滞后于有功功率波动的时间超过预设时间阈值是否成立，如果成立则跳转执行步骤8），否则，跳转执行下一步；本实施例中，步骤2）中的预设时间阈值为100ms。

3）判断功率振荡期间的发电机有功出力是否处于电力系统稳定器PSS的自动投入阀值、自动退出阀值之间，且电力系统稳定器PSS的投/退信号出现2次以上两个条件是否同时成立，如果条件成立，则判定功率振荡由电力系统稳定器PSS的投/退异常导致，跳转执行步骤9）；否则，跳转执行下一步；

4）计算功率振荡期间的功率振荡主导频率与发电机励磁系统本机振荡频率之间的差异，并判断上述差异在预设频率阈值以内，或励磁系统低励限制或过励限制或V/Hz限制信号出现2次以上两个条件是否成立，如果任一条件成立，则判定功率振荡由电力系统稳定器PSS的输出异常导致，跳转执行步骤9）；否则，跳转执行下一步；本实施例中，步骤4）中的预设频率阈值为0.1Hz。

5）判断功率振荡期间发电机励磁系统接受自动电压控制指令AVC，且自动电压控制指令AVC的变化量超过预设变化阈值两个条件是否同时成立，如果条件成立，则判定功率振荡由AVC指令值异常导致，跳转执行步骤9）；否则，跳转执行下一步；本实施例中，步骤5）中的预设变化阈值为1%。

6）判断功率振荡期间无功功率存在阶跃、励磁电压存在阶跃、励磁系统调节器AVR的给定值是否存在超过预设比例阈值三个条件是否同时成立，如果条件成立，则判定功率振荡由励磁系统调节器AVR的给定值异常导致，跳转执行步骤9）；否则，跳转执行下一步；本实施例中，步骤6）中的预设比例阈值为1%。

7）判断功率振荡期间励磁系统励磁电流、发电机端电压、发电机端功率、频率四者的采样通道是否存在异常，如果任意一项存在异常，则判定功率振荡由采样通道异常导致，跳转执行步骤9）；否则，跳转执行下一步；

8）判定功率振荡不是由发电机励磁系统异常导致；

9）检测结束，退出。

综上所述，本实施例励磁系统异常导致功率振荡的快速排查方法能够实现发电机励磁系统异常导致功率振荡的快速排查分析，不需开展实验室仿真模拟和现场试验，仅依靠功率振荡期间采集的数据，根据可导致功率振荡的励磁系统及其各部分异常所呈现的不同特征，定性地快速排查功率振荡是否由发电机励磁系统及各组成部分异常造成，具有可简化功率振荡事件分析、缩短发电机组停运时间、提高效率、降低成本、适应范围广的优点。

此外，本实施例还提供一种发电机励磁系统异常导致功率振荡的快速检测系统，包括计算机系统，所述计算机系统被编程以执行本实施例励磁系统异常导致功率振荡的快速排查方法的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。