用於汽輪發電機的安全監控方法
2023-06-02 21:39:21 1
專利名稱：用於汽輪發電機的安全監控方法
技術領域：
本發明涉及一種用於汽輪發電機的安全監控方法，具體地，涉及一種用於火力發電廠的汽輪發電機的安全監控方法。
背景技術：
在火力發電行業，目前廣泛應用分布式控制系統從各設備獲取數據，然後將數據傳送給實時資料庫，管理人員使用控制系統可以監控整個設備的運轉。控制系統還可以包括歷史資料庫，歷史資料庫可以存儲每個工藝過程點的以前的數據。以汽輪發電機為例，運行人員能看到的汽輪發電機的狀態監測曲線都是以時間軸為橫坐標，狀態參數(例如電壓、電流、有功功率、無功功率、勵磁電流等)為縱坐標。在這種情況下，運行人員只能根據汽輪發電機的狀態監測曲線判斷設備是否運行在安全範圍內， 而不能直觀地判斷汽輪發電機的有功功率和無功功率是否在安全運行範圍。
發明內容
為解決現有技術中不能直觀判斷汽輪發電機的有功功率和無功功率是否在安全運行範圍，本發明的目的是提供一種用於汽輪發電機的安全監控方法。為了實現上述目的，本發明提供一種用於汽輪發電機的安全監控方法，該方法包括建立關於所述汽輪發電機的有功功率與無功功率的坐標系；在所述坐標系中定義安全運行區域，該安全運行區域被定義為由描述所述汽輪發電機的有功功率輸出值的曲線、描述所述汽輪發電機的功率因素的曲線、描述在所述汽輪發電機的額定勵磁電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線以及描述在所述汽輪發電機的額定定子電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線圍成的封閉區域；以及將所採集的所述汽輪發電機的有功功率和無功功率對應到所述坐標系中的相應位置，並判斷所述相應位置是位於所述安全運行區域內還是安全運行區域外。本發明提供的方法，能夠在汽輪發電機運行時採集該汽輪發電機的有功功率和無功功率，並將該有功功率和無功功率對應到坐標系的相應位置，將該相應位置與安全運行區域進行比較就能得出汽輪發電機是運行正常還是異常。本發明提供的方法可以很直觀地判斷汽輪發電機是否運行正常。本發明的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式
部分予以詳細說明。
附圖是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。在附圖中圖1是根據本發明的實施方式的汽輪發電機的有功功率和無功功率的坐標系的示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。根據本發明一個實施方式，提供了一種用於汽輪發電機的安全監控方法，該方法包括建立關於所述汽輪發電機的有功功率與無功功率的坐標系；在所述坐標系中定義安全運行區域，該安全運行區域被定義為由描述所述汽輪發電機的有功功率輸出值的曲線、描述所述汽輪發電機的功率因素的曲線、描述在所述汽輪發電機的額定勵磁電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線以及描述在所述汽輪發電機的額定定子電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線圍成的封閉區域；以及將所採集的所述汽輪發電機的有功功率和無功功率對應到所述坐標系中的相應位置，並判斷所述相應位置是位於所述安全運行區域內還是安全運行區域外。所述坐標系可以為二維坐標系，其橫坐標可以為汽輪發電機的無功功率，縱坐標可以為汽輪發電機的有功功率。可替換地，坐標系的橫坐標可以為汽輪發電機的有功功率， 縱坐標可以為汽輪發電機的無功功率。描述汽輪發電機的有功功率輸出值的曲線可以是預先設定的，描述汽輪發電機的功率因素的曲線也是可以預先設定且可以根據需要合適選擇，描述在汽輪發電機的額定勵磁電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線以及描述在所述汽輪發電機的額定定子電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線可以是汽輪發電機的固有特性，或者在出廠時已經設定好的。另外，所述方法還可以包括顯示所述坐標系、相應位置以及安全運行區域，所述顯示可以通過顯示器(例如，液晶顯示器)來實現。在本發明的優選實施方式中，可以在坐標系中顯示與多個汽輪發電機相關聯的多個相應位置。進一步地，本發明的實施方式提供的安全監控方法還可以包括實時採集處於運行狀態的汽輪發電機的有功功率和無功功率，並可以將有功功率和無功功率存儲到資料庫中以供以後使用。可以使用本領域中公知的用於採集汽輪發電機的有功功率和無功功率的裝置來採集有功功率和無功功率。例如，可以使用四個互感器將汽輪發電機的fee、Ubc、la、Ib四路電網參量取出， 通過放大、濾波後，把信號經過採樣保持器、多路開關、數模轉換器使之離散化。然後把這些數字量送入數位訊號處理器進行數據處理(FFT運算)，從而算出所發電能的有功和無功的數值。上述安全運行區域定義了汽輪發電機的安全運行範圍。當採集到的汽輪發電機的有功功率和無功功率所對應的坐標系中的位置位於該安全運行區域內時，說明與該位置相關聯的汽輪發電機正常運行，當位於安全運行區域以外時，說明該汽輪發電機運行異常。需要在該汽輪發電機運行異常時進行報警。因此，在本發明優選實施方式中，所述安全監控方法還可以包括在所述相應位置位於所述安全運行區域以外的情況下，判斷與該相應位置相關聯的所述汽輪發電機運行異常，並進行報警。另外，在實際運行中，由於用作冷卻介質的氫氣(用於冷卻汽輪發電機)壓力很難達到額定值，因此，勵磁電流極限和定子電流極限會低於額定值。由此，在坐標系中描述在汽輪發電機的勵磁電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線和描述在汽輪發電機定子電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線與上述相應的額定曲線存在偏差，這樣，描述所述汽輪發電機的功率因素的曲線、描述在所述汽輪發電機的額定勵磁電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線、描述在所述汽輪發電機的額定定子電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線、描述在所述汽輪發電機的實際勵磁電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線、描述在所述汽輪發電機的實際定子電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線圍成了一個封閉的區域，我們可以將該封閉的區域成為風險區域，即，如果所述相應位置在該風險區域中，則與該相應位置相關聯的汽輪發電機雖然運行正常，但會存在運行異常的風險。由此，根據本發明的一個實施方式，所述方法還可以包括在所述坐標系中定義風險區域，該風險區域被定義為由所述描述所述汽輪發電機的功率因素的曲線、描述在所述汽輪發電機的額定勵磁電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線、描述在所述汽輪發電機的額定定子電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線、描述在所述汽輪發電機的實際勵磁電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線、描述在所述汽輪發電機的實際定子電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線圍成的封閉區域。所述描述在所述汽輪發電機的實際勵磁電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線和描述在所述汽輪發電機的實際定子電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線可以通過實驗的方法來確定。例如，可以在不同條件下(例如不同氫氣壓力下)採集汽輪發電機的有功功率、無功功率、勵磁電流和定子電流的極限值，可以存儲該極限值作為歷史數據。優選地可以校驗數據的準確性。所用的校驗方法可以採用本領域技術人員公知的方法，例如例外篩除、對比校驗等。之後，可以使用這些歷史數據來擬合不同條件下的描述所述汽輪發電機的實際勵磁電流極限的曲線和描述所述汽輪發電機的實際定子電流極限的曲線。進一步地，所述方法還可以包括顯示風險區域。進一步地，在所述相應位置位於所述風險區域的情況下，判斷與該相應位置相關聯的所述汽輪發電機的運行存在危險，並進行預警。圖1示出了根據本發明的實施方式的坐標系的示意圖。如圖1所示，橫坐標是無功功率(正負值表示相位)，縱坐標是有功功率，曲線A-F是描述汽輪發電機的有功功率輸出值的曲線，曲線A-B2和F-E2是描述汽輪發電機的功率因素的兩條曲線，該曲線的斜率表示有功功率和無功功率的比。功率因素的曲線可以根據需求合適選擇。曲線B2-C2和E2-D2是描述在汽輪發電機的額定勵磁電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線，曲線C2-D2是描述在汽輪發電機的額定定子電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線，曲線Bl-Cl和El-Dl是描述在汽輪發電機的實際勵磁電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線，以及曲線Cl-Dl是描述在汽輪發電機的實際定子電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線。這樣，安全運行區域為A-B2-C2-D2-E2-F圍成的區域，風險區域為B1-B2-C2-D2-E2-E1-D1-C1圍成的區域， 絕對安全運行區域為A-Bl-Cl-Dl-El-F圍成的區域。當所述位置在安全運行區域以外時， 說明與該位置相關聯的汽輪發電機運行異常，此時可以將該位置標記為紅色的點，以指示運行異常。當位置位於風險區域中時，說明與該位置相關聯的權利發電機的運行可能存在風險，此時可以將該位置標記為黃色的點，以指示存在風險。當位置位於絕對安全運行區域內時，說明與該位置相關聯的汽輪發電機運行正常，此時可以將該位置標記為綠色的點，以指示運行正常。本領域技術人員可以理解，該實施方式只是採用較為常用的標示以及顏色來分別表示運行異常、存在風險和運行正常，但本發明不局限於這裡公開的特定的方式。上述報警或預警的方式還可以使用其他的光學報警裝置(例如燈)和/或聲學報警裝置(例如蜂鳴器)來在汽輪發電機運行異常時進行報警。上述方法可以通過使用控制器來實現。合適的控制器可以包括但不限於單片機、 DSP晶片、PLC控制器、FPGA電路等。通過以上的方法可以很直觀地了解汽輪發電機是否處於正常運行狀態下，並且在汽輪發電機運行異常時可以進行報警。以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。
權利要求
1.一種用於汽輪發電機的安全監控方法，該方法包括建立關於所述汽輪發電機的有功功率與無功功率的坐標系；在所述坐標系中定義安全運行區域，該安全運行區域被定義為由描述所述汽輪發電機的有功功率輸出值的曲線、描述所述汽輪發電機的功率因素的曲線、描述在所述汽輪發電機的額定勵磁電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線以及描述在所述汽輪發電機的額定定子電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線圍成的封閉區域；以及將所採集的所述汽輪發電機的有功功率和無功功率對應到所述坐標系中的相應位置， 並判斷所述相應位置是位於所述安全運行區域內還是安全運行區域外。
2.根據權利要求1所述的安全監控方法，該方法還包括顯示所述坐標系、相應位置以及安全運行區域。
3.根據權利要求1所述的安全監控方法，該方法還包括在所述相應位置位於所述安全運行區域以外的情況下，判斷與該相應位置相關聯的所述汽輪發電機運行異常，並進行報警。
4.根據權利要求1所述的安全監控方法，該方法還包括在所述坐標系中定義風險區域，該風險區域被定義為由所述描述所述汽輪發電機的功率因素的曲線、描述在所述汽輪發電機的額定勵磁電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線、描述在所述汽輪發電機的額定定子電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線、描述在所述汽輪發電機的實際勵磁電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線、描述在所述汽輪發電機的實際定子電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線圍成的封閉區域。
5.根據權利要求4所述的安全監控方法，該方法還包括顯示所述風險區域。
6.根據權利要求4所述的安全監控方法，該方法還包括在所述相應位置位於所述風險區域內的情況下，判斷與該相應位置相關聯的所述汽輪發電機的運行存在危險，並進行預警。
7.根據權利要求1所述的安全監控方法，該方法還包括採集所述汽輪發電機的有功功率和無功功率。
全文摘要
本發明公開了一種用於汽輪發電機的安全監控方法，該方法包括建立關於所述汽輪發電機的有功功率與無功功率的坐標系；在所述坐標系中定義安全運行區域，該安全運行區域被定義為由描述所述汽輪發電機的有功功率輸出值的曲線、描述所述汽輪發電機的功率因數的曲線、描述在所述汽輪發電機的額定勵磁電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線以及描述在所述汽輪發電機的額定定子電流極限下的汽輪發電機的有功功率和無功功率的曲線圍成的封閉區域；以及將所採集的所述汽輪發電機的有功功率和無功功率對應到所述坐標系中的相應位置，並判斷所述相應位置是位於所述安全運行區域內還是安全運行區域外。
文檔編號G05B19/048GK102253652SQ20111020914
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月25日 優先權日2011年7月25日
發明者何寧, 吳志奇, 孟慶利, 孟煒, 張佑, 曹亞南, 王德軍, 石朝夕, 陳程 申請人:中國神華能源股份有限公司, 北京國華電力有限責任公司, 河北國華滄東發電有限責任公司, 神華國華(北京)電力研究院有限公司