一种水轮机调速器测频信号三选一判断和选取方法技术

本发明专利技术公开了一种水轮机调速器测频信号三选一判断和选取方法，涉及水电机组故障分析技术领域。本发明专利技术针对当前大型水电站普遍采用的频率测量高冗余要求，以及高可靠性要求，以及实际应用中存在频率异常时判断错误，导致机组功率波动，电网不稳定等安全问题。通过目前水电站调速器普遍可获取的机频测频信号、电网测频信号、在以及齿盘探头测频信号，进行“三选一”的逻辑判断和信号选取，进一步提升大型水轮机调速器的频率测量可靠性和判断准确性，解决目前水电厂存在的测频信号出故障后判断不准确，或切换不正常，易导致机组调节失控，功率、转速波动等事故。

A method of judging and selecting one out of three frequency signals of turbine governor

【技术实现步骤摘要】
一种水轮机调速器测频信号三选一判断和选取方法
本专利技术涉及水电机组故障分析
，具体涉及一种水轮机调速器测频信号三选一判断和选取方法。
技术介绍
目前，水电仍然是世界上主要的清洁能源，仍处于大力发展阶段。而水轮机调速器是调节和控制水电机组转速(频率)及有功的核心设备，其频率测量的可靠性直接关系到机组的调节品质和电网的安全稳定运行。近年来，多个大型水电厂由于频率测量受到干扰，导致测频错误，引发大范围机组功率波动事故，严重的导致机组与系统解列，给电网带来极大安全隐患。对于闭环控制系统来讲，反馈测量信号尤为重要，反馈信号不正常，整个控制系统将无法稳定工作。目前常用的方法就是加强反馈系统的冗余，一般采用双冗余和三冗余方式，反馈信号再增加，将存在现场安装困难、过多占用硬件资源、软件逻辑复杂等问题，且目前水电厂存在测频信号出故障后判断不准确或切换不正常，易导致机组调节失控，功率、转速波动等问题。现有技术中，常采用“双冗余”方式和“三选二”或“三选中”测频信号输入和判断方式，其中，“双冗余”方式是采用两路反馈信号，一主一备，自动判断和切换，缺点是当两路信号均在正常测量范围内，但测值比较偏差较大时，不知道是哪一个异常，宜出现逻辑判断困难、扰动过大等问题。“三选二”方式是选择其中两个最接近的信号(差值最小)取平均值作为测量值，“三选中”方式是三者比较选择中间值信号作为测量值，缺点是“三选二”和“三选中”方式宜受到PT(电压互感器)断线影响、可能会造成输出信号频繁切换，造成信号不稳定。
技术实现思路
<br>针对现有技术中的不足，本专利技术提供一种水轮机调速器测频信号三选一判断和选取方法，提升大型水轮机调速器的频率测量可靠性和判断准确性。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种水轮机调速器测频信号三选一判断和选取方法，其包括以下步骤：步骤1：将机组频率信号、电网频率信号、齿盘测频信号处理形成方波信号；步骤2：依次对机组频率信号、电网频率信号、齿盘测频信号经过处理形成的方波信号进行故障判断，当前一方波信号判断为正常时，将前一方波信号作为水轮机调速器的测频反馈值，否则进行下一方波信号故障判断，当所有方波信号都判断为异常时，则保持水轮机调速器故障前的测频反馈值。如上所述的水轮机调速器测频信号三选一判断和选取方法，进一步地，所述故障判断包括频率信号测量值越限故障判断：判断方波信号是否超过设定的故障频率范围，若超过，则方波信号判断为异常，若不超过，则方波信号判断为正常。如上所述的水轮机调速器测频信号三选一判断和选取方法，进一步地，所述故障判断包括频率信号中断故障判断：判断方波信号是否在设定周期内检测到上升沿或下降沿的次数不少于设定次数，若大于，则方波信号判断为正常，若小于，则方波信号判断为异常。如上所述的水轮机调速器测频信号三选一判断和选取方法，进一步地，所述故障判断包括测频信号比较故障判断：将机组频率信号、电网频率信号、齿盘测频信号经过数据滤波和变换处理分别获得三路信号数据Y1，Y2，Y3，将三路所述信号数据两两作差并取绝对值分别获得ΔY1＝|Y1-Y2|，ΔY2＝|Y1-Y3|，ΔY3＝|Y2-Y3|，将ΔY1、ΔY2、ΔY3与设定偏差ε进行比较，若ΔY1、ΔY2、ΔY3均小于设定偏差ε，则方波信号判断为正常，否则，则方波信号判断为异常。如上所述的水轮机调速器测频信号三选一判断和选取方法，进一步地，若ΔY1和ΔY2大于设定偏差ε，则为机组频率信号故障，若ΔY1和ΔY3大于设定偏差ε，则为电网频率信号故障，若ΔY2和ΔY3大于设定偏差ε，则为齿盘测频信号故障。如上所述的水轮机调速器测频信号三选一判断和选取方法，进一步地，步骤1中，将机组频率信号、电网频率信号、齿盘测频信号依次经过低通滤波、信号整形和幅值钳位处理形成0到24V的方波信号。本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：1、本专利技术通过目前水电站调速器普遍可获取的机频测频信号、电网测频信号、以及齿盘测频信号，进行“三选一”的逻辑判断和信号选取，进一步提升大型水轮机调速器的频率测量可靠性和判断准确性，解决目前水电厂存在的因测频信号出故障后判断不准确、切换不正常而导致的机组调节失控，功率、转速波动等问题；2、与目前大多数水轮机调速器常用的“双冗余”测频方式比较，本专利技术不增加调速器硬件资源，采用了测频信号三冗余方式，克服了双冗余情况下，两者采样数据不一致，导致故障判断困难、有效数据难以选取的问题，大大提升了调速器频率测量的可靠性；3、本专利技术以一定优先级规则，顺序选用机组频率，电网频率，齿盘频率。机频和网频信号测值稳定，精度高，齿盘信号由于安装、加工等影响，有一定波动。与当前较新提出的“三选二”、“三选中”方式比较，本专利技术克服了上述方法实际运行过程中可能存在的信号频繁切换、导致数据波动的问题。有效提升了调速器频率测量的稳定性和测量精度。附图说明图1为三选一测频信号输入和处理过程的原理图；图2为频率信号测量值越限故障判断的原理图；图3为频率信号中断故障判断的原理图；图4为测频信号比较故障判断的流程图；图5为本专利技术实施例的水轮机调速器测频信号三选一判断和选取方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的内容做进一步详细说明。实施例：步骤1：将机组频率信号、电网频率信号、齿盘测频信号处理形成方波信号。进一步地，将机组频率信号、电网频率信号、齿盘测频信号依次经过低通滤波、信号整形和幅值钳位处理形成0到24V的方波信号。图1为三选一测频信号输入和处理过程的原理图，本实施例中，由于调速器控制器一般配置2套控制单元，三路测频信号需要分别通过3个信号处理模块，该模块一般设计有低通滤波、信号整形、幅值钳位电路，可以将电压互感器、齿盘探头感应的信号处理成标准的0到24V的方波信号，便于调速器控制器PLC进行测量，PLC采用三个独立的测量通道分别进行信号采集。三冗余目前是比较经济可靠的方案，一般水电站发电机出口断路器两侧均安装有电压互感器，用于测量发电机的电压、频率等参数，其中靠近发电机端的机端互感器可用于测量机组频率(机频)，靠近电网侧的互感器可用于测量系统频率(网频)，当发电机并网时，两者均可代表发电机频率。现场只需增加一路测量信号即可，一般在水轮发电机大轴上安装测速齿盘，周边安装感应探头，用于检测发电机转速(齿盘测速)。三路信号均取自不同的源头，采用机械和电气方式综合测量，可保证频率反馈信号的可靠性。步骤2：依次对机组频率信号、电网频率信号、齿盘测频信号经过处理形成的方波信号进行故障判断，当前一方波信号判断为正常时，将前一方波信号作为水轮机调速器的测频反馈值，否则进行下一方波信号故障判断，当所有方波信号都判断为异常时，则保持水轮机调速器故障前的测频反馈值。进一步地，所述故障判断包括频率信号测量值越限故障判断：判断方波信号是否超过设定的故障频率范围，若超过，则方波信号判断本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水轮机调速器测频信号三选一判断和选取方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：将机组频率信号、电网频率信号、齿盘测频信号处理形成方波信号；/n步骤2：依次对机组频率信号、电网频率信号、齿盘测频信号经过处理形成的方波信号进行故障判断，当前一方波信号判断为正常时，将前一方波信号作为水轮机调速器的测频反馈值，否则进行下一方波信号故障判断，当所有方波信号都判断为异常时，则保持水轮机调速器故障前的测频反馈值。/n

【技术特征摘要】
1.一种水轮机调速器测频信号三选一判断和选取方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将机组频率信号、电网频率信号、齿盘测频信号处理形成方波信号；
步骤2：依次对机组频率信号、电网频率信号、齿盘测频信号经过处理形成的方波信号进行故障判断，当前一方波信号判断为正常时，将前一方波信号作为水轮机调速器的测频反馈值，否则进行下一方波信号故障判断，当所有方波信号都判断为异常时，则保持水轮机调速器故障前的测频反馈值。


2.根据权利要求1所述的水轮机调速器测频信号三选一判断和选取方法，其特征在于，所述故障判断包括频率信号测量值越限故障判断：判断方波信号是否超过设定的故障频率范围，若超过，则方波信号判断为异常，若不超过，则方波信号判断为正常。


3.根据权利要求1所述的水轮机调速器测频信号三选一判断和选取方法，其特征在于，所述故障判断包括频率信号中断故障判断：判断方波信号是否在设定周期内检测到上升沿或下降沿的次数不少于设定次数，若大于，则方波信号判断为正常，若小于，则方波信号判断为异常。

【专利技术属性】
技术研发人员：张建新，蔡卫江，赵勇，吴云亮，唐卓尧，黄河，施海东，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44