测量发电机组轴系模态频率的扫频方法技术

本发明专利技术公开的测量发电机组轴系模态频率的扫频方法包括：a.获取仿真发电机组发生次同步振荡的多个模态频率；b.用信号发生器在次同步振荡抑制装置的输入端输入一个模态频率作为激发信号；c.改变激发信号的输入幅值，直到被激发出来的发电机转速变化模态数据稳定在预定模态信号幅值；d.记录该模态频率下激发信号和检测到的发电机转速变化模态数据；e.以预定步长在所述模态频率的预定范围内扫描，重复步骤b、步骤c和步骤d；f.根据记录下的发电机转速变化模态数据，确定发电机组的次同步振荡单模态频率值。相对于现有的试验手段，本发明专利技术无需通过其他专用设备，就可以精确确定多台发电机组模态频率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
大型火力汽轮机组是我国电力系统的关键设备之一，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，轴系固有频率谱相对较密，诱发振动的能量较 低；同时电网也在朝着超高压远距离方向发展，电网大量采用串补电容提高电网输电能力， 另外其它电力电子元件及控制技术在电网中的应用也使诱发发电机组次同步振荡的潜在 因素日益增加，使发电机组轴系扭振问题越来越严重。电机组轴系扭振还会激发电网的振 荡，造成线路跳闸或机组解列，直接影响系统的稳定和用户的经济利益。如何准确测试现场安装后的大型汽轮发电机组的轴系机械扭振模态是保护机组 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。这种测试方法的缺点是不能保证试验每次都是充分有效的，且对机组和电网运 行有一定的破坏性。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种测量发电机组轴系模态频率的方法。本专利技术的包括a.获取仿真发电机组发生 次同步振荡的多个模态频率；b.用信号发生器在次同步振荡抑制装置的输入端输入一个 模态频率作为激发信号；c.改变激发信号的输入幅值，直到被激发出来的发电机转速变化 模态数据稳定在预定模态信号幅值；d.记录该模态频率下激发信号和检测到的发电机转 速变化模态数据；e.以预定步长在所述模态频率的预定范围内扫描，重复步骤b、步骤c和 步骤d;f.根据记录下的发电机转速变化模态数据，确定发电机组的次同步振荡单模态频 率值。优选地，在步骤d中，所述激发信号和检测到的发电机转速变化模态数据包括激 发出来的发电机转速模态信号与信号发生器输入的激发信号之间的相位差；以信号发生器 输入的激发信号幅值进行归一化的发电机转速模态信号的幅值。优选地，在步骤f中，所述相位差曲线中曲线斜率最大处频率为次同步振荡频率， 从而确定发电机组的次同步振荡单模态频率值。优选地，在步骤f中，所述发电机转速模态信号的幅值最大处的频率为次同步振 荡频率，从而确定发电机组的次同步振荡单模态频率值。优选地，所述预定模态信号幅值为0. 04 0. 08弧度/秒。优选地，所述预定步长为0.01Hz。优选地，所述预定范围是士 1. 5Hz。优选地，步骤c还包括发电机转速变化模态数据在预定时间段内在预定模态信 号幅值保持稳定。优选地，所述预定时间段为300秒。本专利技术提出一种基于无功补偿理论开发的新型无功补偿装置，次同步振荡抑制装 置(SSR-DQ在工程中精确测量多台发电机组轴系模态频率的扫频方法，并且在装备此设 备的工程中无需通过其他专用设备，就可以精确确定发电机组的模态频率，可操作性强，经 济效益显著。本方法相对于现有的通过大型发电机组人工并解列、甩负荷、调整发电机励磁等 试验手段，具有准确、经济、可重复等优点，无需通过其他专用设备，就可以精确确定多台发 电机组模态频率，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。附图说明图1是本专利技术一种实施方式的实验系统；图2是确定发电机组的某一模态频率的方法流程图；图3是本专利技术一种实施方式中一种模态的频率与相移曲线；图4是本专利技术一种实施方式中一种模态的频率与幅值曲线。具体实施例方式图1是本专利技术一种实施方式的实验系统，所述系统包括发电机组101、电网102、次 同步振荡抑制装置(SSR-DS) 103、转速测量及分析系统104、串补线路105、信号发生器106。 次同步振荡抑制装置的功能就是将通过信号发生器加入的单模态激发信号进行处理并向 电网发出无功功率，最终激发出所加频率的发电机组轴系的次同步振荡单模态信号。次同 步振荡抑制装置(SSR-DS) 103的安装位置是在位于发电厂的电网起点，串补线路104处于 整个电网102的中段。根据本专利技术一种具体实施方式的在步骤201，获取仿真发电机组发生次同步振荡的多个模态频率。所述仿真数据可 以各种目前公知的仿真软件获得，例如saber仿真软件、EMTP, EMTDC等电磁暂态仿真类软 件以及NET0MAC等。所述仿真数据可以从与特定的软件接口中读取，也可以从存储所述仿 真数据的数据库中读取。在步骤202，用信号发生器在次同步振荡抑制装置的输入端输入一个模态频率作 为激发信号。在该步骤中，用信号发生器向次同步振荡抑制装置(SSR-DQ中加入仿真分析 出来的发电机组次同步振荡的某一模态频率的激发信号，使系统的这一模态频率被激发出来。在步骤203，改变激发信号的输入幅值，直到被激发出来的发电机转速变化模态数 据稳定在预定模态信号幅值。预定模态信号幅值优选为0. 04 0. 08rad/s,优选地，发电机转速变化模态数据在预定时间段内在预定模态信号幅值保持稳 定。所述预定时间段优选为300秒，S卩，在被激发出来的发电机转速变化模态数据稳定在预 定模态信号幅值之后，稳定运行300秒，以便在步骤204记录该点频率下激发信号和检测到的发电机转速变化模态数据，即，进行数据记录和波形记录。优选地，所述激发信号和检测 到的发电机转速变化模态数据包括激发出来的发电机转速模态信号与信号发生器输入的 激发信号之间的相位差；以信号发生器输入的激发信号幅值进行归一化的发电机转速模态 信号的幅值。在步骤205，以预定步长在所述模态频率的预定范围内扫描，在步骤206，判断增 加步长后频率是否超出模态频率的预定范围，如果未超出范围，则重复步骤202、步骤203 和步骤204。预定步长优选为0. OlHz,预定范围优选为以该模态频率为中心-1. 5Hz到 +1. 5Hz的范围。在一个优选实施例中，以0. OlHz的步长进行这一模态频率值士 1. 5Hz的范 围内扫描，每个步长持续时间为300秒，依照前述步骤，记录每一次试验的数据和波形。如果超出范围，则到步骤207，根据记录下的发电机转速变化模态数据，确定发电 机组的次同步振荡单模态频率值。优选地，所述相位差曲线中曲线斜率最大处频率为次同步振荡频率，从而确定发 电机组的次同步振荡单模态频率值。图3是三台发电机组的频率与相角差曲线。描绘出以 模态频率为横轴、激发出来的模态信号与原信号发生器输入的激发信号之间的相位差为纵 轴的曲线，频率与相角差曲线中曲线斜率最大处频率为次同步振荡频率。优选地，所述发电机转速模态信号的幅值最大处的频率为次同步振荡频率，从而 确定发电机组的次同步振荡单模态频率值。图4是三台发电机组的频率与模态幅值曲线。 绘制以模态频率为横轴、以原信号发生器输入的激发信号幅值进行归一化的模态信号幅值 曲线，频率与模态幅值曲线中幅值最大处频率为次同步振荡频率。根据图3和图4的曲线可以精确确定此运行工况下的发电机组轴系次同步振荡单 模态频率。依照上述方法，还可分别确定出此运行工况下的其他模态的频率。然后再依次选 择几种典型运行工况，分别描绘出上述两个频率与相角差曲线和频率与模态幅值曲线，进 行比对，以确定运行工况是否对发电机轴系次同步振荡单模态频率产生影响。通过实验证明，运行工况的不同对模态频率有一定影响，并且每台运行的机组都 会有所不同，但影响很小，基本上是一致的，所以工程中可以通过任一运行工况来最终确定 发电机组轴系次同步振荡单模态频率。尽本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种测量发电机组轴系模态频率的扫频方法，其特征在于，所述方法包括：ａ．获取仿真发电机组发生次同步振荡的多个模态频率；ｂ．用信号发生器在次同步振荡抑制装置的输入端输入一个模态频率作为激发信号；ｃ．改变激发信号的输入幅值，直到被激发出来的发电机转速变化模态数据稳定在预定模态信号幅值；ｄ．记录该模态频率下激发信号和检测到的发电机转速变化模态数据；ｅ．以预定步长在所述模态频率的预定范围内扫描，重复步骤ｂ、步骤ｃ和步骤ｄ；ｆ．根据记录下的发电机转速变化模态数据，确定发电机组的次同步振荡单模态频率值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张银山，林惊涛，安万洙，卓华，顾强，王绍德，武云生，李海生，王飞义，尤建生，李鹏，李旷，侯小平，丁雅丽，肖述林，司明起，
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，荣信电力电子股份有限公司，陕西国华锦界能源有限责任公司，北京国电华北电力工程有限公司，陕西电力科学研究院，神华国华北京电力研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：11