一种发电机次同步振荡模态信号的测量设备和方法技术

本发明专利技术涉及次同步振荡模态信号的测量技术领域，公开了一种发电机次同步振荡模态信号的测量设备和方法，该设备包括：信号发生器，用于输出激发信号；测量装置，用于测量发电机转速变化幅值；处理装置，与信号发生器和测量装置连接，通过激发信号的属性和由激发信号所激发出的信号作用于发电机之后所产生的发电机转速变化幅值来确定次同步振荡模态信号的属性。本发明专利技术通过激发信号作用于发电机以得到激发信号与所产生的发电机轴系振荡之间的对应关系，从而可以确定引起发电机次同步振荡的模态信号的属性，在整个过程中，无需增加任何专用设备，可操作性强，经济效益显著，对解决发电厂和电网的次同步振荡问题具有重大意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及次同步振荡模态信号的测量技术，具体地，涉及。
技术介绍
大型火力汽轮机组在我国电力系统中占有重要的角色，大功率机组的轴系具有轻质柔性、多支承、大跨距、高功率密度的特征，轴系的固有频率谱相对较密，所以诱发振动的能量较低，同时随着发输变电向超高压远距离的方向发展以及交流输电线路上大量串补的采用，使得发电机组次同步振荡的情况日益严重，发电机组的轴系扭振会激发电网的振荡，造成线路跳闸或机组解列，因而会直接影响系统的稳定和用户的经济利益。因此，对发电机组的次同步振荡的抑制不容忽视，但是，无论采用何种方法来抑制次同步振荡，都需要先确定发电机组的次同步振荡模态才可以实施，因此如何准确测试大型汽轮发电机组的次同步振荡模态是保护发电机组轴系的关键。目前国内测试该项内容的方法是将大型发电机运行起来后做多种扰动试验，如机组同期、解列、线路投切、机组甩负荷等。但这些测试方法或多或少地存在着不能保证试验充分有效的问题，且对机组和电网运行有一定的破坏性，因此亟需一种简单、安全、可靠的测量发电机组的次同步振荡频率的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，用于解决准确确定发电机的次同步振荡模态的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种发电机次同步振荡模态信号的测量设备，该设备包括:信号发生器，用于输出激发信号；测量装置，用于测量发电机转速变化幅值；以及处理装置，与所述信号发生器和所述测量装置连接，通过所述激发信号的属性和由所述激发信号所激发出的信号作用于发电机之后所产生的发电机转速变化幅值来确定所述次同步振荡模态信号的属性。相应地，本专利技术还提供了一种发电机次同步振荡模态信号的测量方法，该方法包括:输出激发信号；测量发电机转速变化幅值；通过所述激发信号的属性和由所述激发信号所激发出的信号作用于发电机之后所产生的发电机转速变化幅值来确定所述次同步振荡模态信号的属性。通过上述技术方案，本专利技术通过激发信号作用于发电机以得到激发信号与所产生的发电机轴系振荡之间的对应关系，从而可以确定引起发电机次同步振荡的模态信号的属性，在整个过程中，无需增加任何专用设备，可操作性强，经济效益显著，对解决发电厂和电网的次同步振荡问题具有重大意义。本专利技术的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。【附图说明】附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中:图1是本专利技术提供的发电机次同步振荡模态信号的测量设备的框图；图2是本专利技术提供的抑制次同步振荡的系统结构示意图；图3是本专利技术提供的记录激发信号的频率和幅值的方法流程图；图4是本专利技术提供的根据图3所示的方法中所记录的激发信号的频率和幅值的曲线图；图5是本专利技术提供的所记录的激发信号的相位和发电机转速变化幅值的曲线图；以及图6是本专利技术提供的发电机次同步振荡模态信号的测量方法的流程图。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术的【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专利技术，并不用于限制本专利技术。图1是本专利技术提供的发电机次同步振荡模态信号的测量设备的框图，如图1所示，该设备包括信号发生器、测量装置和处理装置。信号发生器用于输出激发信号，测量装置用于测量发电机转速变化幅值，处理装置与信号发生器和测量装置连接，通过激发信号的属性和由激发信号所激发出的信号作用于发电机之后所产生的发电机转速变化幅值来确定次同步振荡模态信号的属性。下面结合图2对以上各个步骤相关的原理进行阐述，图2是本专利技术提供的抑制次同步振荡的系统结构示意图，如图2所示，信号发生器向无功发生器(即次同步振荡抑制装置)输入激发信号，通过无功发生器作用于发电机以使得发电机产生相应的转速变化，测量装置用于测量发电机的转速变化幅值。这里的激发信号即为有可能使发电机产生次同步振荡的信号，而这些可能使发电机产生次同步振荡的信号可以通过仿真软件得到，然后通过信号发生器产生这些信号，然而，需要注意的是，信号发生器所产生的信号被称为激发信号，该激发信号通过无功发生器来激发发电机的次同步振荡。其中，测量装置可以通过转速板卡来实现，这里发电机转速变化幅值为转速偏差值，这里的转速偏差值为发动机的转速与预定转速的差值。激发信号的属性包括激发信号的频率、幅值、相位，次同步振荡模态信号的属性包括次同步振荡信号的频率、幅值、相位。处理装置通过激发信号的属性和由激发信号所激发出的信号作用于发电机之后所产生的发电机转速变化幅值来确定次同步振荡模态信号的属性包括:通过信号发生器输出在预定频率变化范围内以预定频率步长逐步改变频率的激发信号，并在通过调整激发信号的幅值使发电机转速变化幅值处于预定幅值范围内一段时间的情况下记录激发信号中逐步改变的频率及其所对应的激发信号的幅值；以及将所记录的激发信号的幅值中的最小值确定为次同步振荡模态信号的幅值，将该最小值所对应的频率确定为次同步振荡模态信号的频率。图3是本专利技术提供的记录激发信号的频率和幅值的方法流程图，下面结合图3对以上所描述的确定次同步振荡模态信号的频率和幅值的过程进行具体阐述。步骤301，输入固定频率的激发信号。这里的术语“固定”是相对于步骤302中的“调整”激发信号的幅值来说的。激发信号是由信号发生器输出的，信号发生器将会输出以预定频率步长逐步改变频率的激发信号，因而从一个较长的时间周期来看，信号发生器输出的也是变化频率的激发信号。然而，图3所示的过程是针对一个频率的激发信号的幅值和频率的记录过程，所以，如果需要确定次同步振荡模态信号的频率和幅值需要进行多次图3所示的过程，直到以预定频率步长遍历了频率变化范围内的所有频率。步骤302，调整激发信号的幅值，应当理解的是如果在步骤303中发电机转速变化幅值在预定幅值范围内则不需要调整激发信号的幅值。该步骤302可以由人工完成，也可以通过程序由处理装置实现，例如，在发电机转速变化幅值大于预定幅值范围的上限，则应当调小激发信号的幅值，在发电机转速变化幅值小于预定幅值范围的下限，则应当调大激发信号的幅值。步骤303，判断发电机转速变化幅值是否在预定幅值范围内，如果判断结果为是，则执行步骤304，否则，再次执行步骤302，直到步骤303的判断结果为是。步骤304，判断是否发电机转速变化幅值在预定幅值范围内保持了一段时间，如果判断结果为是，则执行步骤305，否则，回到步骤302，直到步骤303和步骤304的判断结果均为是。步骤305，记录激发信号的频率和幅值。也就是说，在一固定频率的激发信号下，不断调整该激发信号的幅值，直到发电机转速变化幅值在预定幅值范围内(例如，可以为0.02rad/s?0.04rad/s)并保持了一段时间(即发电机转速变化幅值保持稳定，该一段时间例如可以为600秒)之后再记录下步骤301中所描述的固定频率的激发信号的频率和幅值。确定次同步振荡模态信号的频率和幅值的具体过程为:信号发生器输出以预定频率步长逐步改变频率的激发信号，这里针对每个频点的激发信号均执行一次图3所示的过程，直到将频率变化范围内的所有频率均以预定频率步长遍历了一次。对每个频点执行一次图3所示的过程都将记录一个频点的激发信号的频率和幅值，那么可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电机次同步振荡模态信号的测量设备，其特征在于，该设备包括：信号发生器，用于输出激发信号；测量装置，用于测量发电机转速变化幅值；以及处理装置，与所述信号发生器和所述测量装置连接，通过所述激发信号的属性和由所述激发信号所激发出的信号作用于发电机之后所产生的发电机转速变化幅值来确定所述次同步振荡模态信号的属性。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛成勇，侯小平，卓华，陈录，范景利，耿群，鲁录义，于洋，丁雅丽，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，北京国华电力有限责任公司，内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司，荣信电力电子股份有限公司，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11