[發明專利]一種基于擾動信號進行發電機組軸系扭振模態阻尼的計算方法

有效

• 申請號: 200910244240.5
• 申請日: 2009-12-30
• 公開（公告）號: CN102117374A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: 常富杰;鄭巍;劉全;張濤
• 申請（專利權）人: 北京四方繼保自動化股份有限公司;北京四方博能自動化設備有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;H02J3/38
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技術領域

本發明涉及采用基于擾動量來辨識機組軸系次同步振蕩的模態特征頻率，然后用幅值與頻率校正算法辨識計算精確的幅值和頻率，根據幅值數據計算模態阻尼值，為系統穩定判斷提供依據，屬于電力系統穩定與控制技術領域。

背景技術

隨著遠距離大容量輸電的需求上升，特別是大型煤電基地由于遠離負荷中心，大多采用遠距離廠對網輸電模式，為了提高輸送容量和系統穩定性，越來越多地采用固定串聯電容補償(FSC)、高壓直流輸電(HVDC)和一些基于電力電子技術的高速控制裝置。然而，這些裝置在一定條件下可能引發次同步諧振(SSR)或振蕩(SSO)問題。輕微的SSR/SSO會降低汽輪發電機軸系壽命，嚴重的SSR/SSO可導致汽輪發電機軸系斷裂，威脅機組和電力系統的安全穩定運行，

系統SSR穩定性也可由各模態的電氣阻尼與機械阻尼之和(即模態阻尼)來確定。發電機阻尼實際上可分為機械阻尼和電氣阻尼兩部分。機械阻尼包括風阻、摩擦等，電磁阻尼則包括勵磁繞組和可能有的阻尼繞組所提供的阻尼。但是要確定實際存在且性質各異的機械阻尼頗為困難，所以實際分析中都將機械阻尼轉換成可測量的模態阻尼進行分析。若模態阻尼大于0，則模態穩定；若模態阻尼等于0，則模態臨界穩定；若模態阻尼小于0，則模態不穩定。

發明內容

本發明的技術解決問題：提供一種有效適用于在線辨識分析發電機組軸系扭振特征頻率和阻尼的方法，該技術能夠從發電機組轉速信號中實時、可靠提取出發電機組軸系扭振模態，辨識出發電機組扭振模態頻率和模態阻尼，從而為進一步機組的穩定性分析提供依據和參考，整個算法的處理流程如圖2所示。

本發明的技術方案是：一種基于擾動信號進行發電機組軸系扭振模態阻尼的計算方法，其方法流程如下：

1、軸系轉速偏差的解調

在汽輪發電機組軸系的頭部或尾部安裝轉速測量齒盤，本專利選擇安裝霍爾傳感器，為了加強信號采集和特征提取的可靠性，可以安裝冗余的兩支傳感器。當軸系轉動時，傳感器將發出脈沖，而每個脈沖的到來時刻(上升沿時刻)反映了軸系的轉速情況，包括了角速度相對于同步轉速的變化情況。

近似認為在傳感器發出的兩個脈沖上升沿時間內瞬時轉速恒定，假設瞬時轉速為ω，同步轉速為ω₀，轉速差Aω＝ω-ω₀，兩個脈沖上升沿時間間隔為t，設同步轉速情況下兩個脈沖的時間間隔為t₀，則下面等式成立：

ω×t＝(ω₀+Δω)×t??????????????????????????(1)

ω×t＝ω₀×t₀????????????????????????????????(2)

可以求解出：Δω＝(-ω₀)×(t-t₀)/t??????????????(3)

(3)式即近似的解調算法。

2、模態濾波器組的設計

模態濾波器的設計采用巴特沃思濾波器模型，采用寬帶的帶通濾波器和窄帶帶阻濾波器設組成濾波器組，盡可能保證待待阻止模態頻率的衰減率。模態濾波器的傳遞函數模型為(以三個模態頻率f₁、f₂、f₃為例，分離過程如圖1所示)：