一種面向次同步諧振或振蕩的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種面向次同步諧振或振蕩的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，主要用于環(huán)境激勵(lì)下區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)動(dòng)態(tài)振蕩的實(shí)時(shí)監(jiān)控和集中管理。
技術(shù)背景
[0002]隨著區(qū)域電網(wǎng)的互聯(lián)，遠(yuǎn)距離大容量輸電需求的不斷上升，串補(bǔ)輸電、交直流混合輸電及柔性交流輸電設(shè)備等新型技術(shù)被電力系統(tǒng)越來(lái)越多地采用，使得由此引發(fā)的次同步諧振或振蕩問(wèn)題嚴(yán)重威脅了電網(wǎng)和機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。作為動(dòng)態(tài)電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，研究一種面向次同步諧振或振蕩的廣域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)次同步諧振或振蕩問(wèn)題的研究主要集中在扭振保護(hù)和振蕩控制方面。工程應(yīng)用中，借助扭振系列裝置(監(jiān)測(cè)類、保護(hù)類和控制類)對(duì)軸系轉(zhuǎn)速和機(jī)端電壓/電流進(jìn)行采集和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)機(jī)組的扭振監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行指導(dǎo)。主要體現(xiàn)在振蕩模態(tài)幅值、阻尼(擾動(dòng)工況下)和軸系危險(xiǎn)截面的疲勞計(jì)算等方面。然而，需要指出的是，模態(tài)阻尼作為衡量次同步諧振或振蕩穩(wěn)定的重要指標(biāo)，目前尚缺乏一種環(huán)境激勵(lì)下的辨識(shí)手段，因此，研究一種適用于實(shí)時(shí)多變運(yùn)行環(huán)境的次同步模態(tài)阻尼連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)十分必要。此外，由于區(qū)域電網(wǎng)的互聯(lián)，系統(tǒng)運(yùn)行中導(dǎo)致次同步風(fēng)險(xiǎn)的薄弱環(huán)節(jié)增多，為了保證機(jī)組和電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，亟需研究一種面向區(qū)域電網(wǎng)的扭振集中監(jiān)控系統(tǒng)，提升運(yùn)行管理的智能化水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種扭振遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)境激勵(lì)下次同步諧振或振蕩的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，為區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)動(dòng)態(tài)振蕩特性的集中管理提供一種智能化手段。
[0005]本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種面向次同步諧振或振蕩的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:
[0007]該遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)包括順次連接的現(xiàn)場(chǎng)扭振系列裝置、子站級(jí)數(shù)據(jù)管理中心和主站級(jí)數(shù)據(jù)管理中心三部分；
[0008]其中，扭振系列裝置安裝在發(fā)電廠及樞紐變電站，通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)組軸系轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)組機(jī)端電氣量連續(xù)監(jiān)視和分析，從扭振安全監(jiān)測(cè)、振蕩阻尼控制和機(jī)組保護(hù)跳閘方面為包括機(jī)械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的整個(gè)機(jī)網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)分析提供解決方案和扭振監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；
[0009]子站級(jí)數(shù)據(jù)管理中心位于配置有扭振系列裝置的發(fā)電廠或樞紐變電站，通過(guò)交換機(jī)與扭振系列裝置完成通訊連接，用于集成同一發(fā)電廠或變電站內(nèi)所有扭振監(jiān)測(cè)和扭振保護(hù)數(shù)據(jù)；
[0010]主站級(jí)數(shù)據(jù)管理中心位于調(diào)度中心，通過(guò)電力數(shù)據(jù)網(wǎng)與子站級(jí)數(shù)據(jù)管理中心完成通訊連接，用于對(duì)所管轄區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)扭振監(jiān)測(cè)和保護(hù)數(shù)據(jù)的集中管理、綜合分析和高級(jí)應(yīng)用展示。
[0011]本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選包括以下方案:
[0012]所述的扭振系列裝置均與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間系統(tǒng)同步，所述扭振系列裝置包括扭振監(jiān)測(cè)裝置、扭振控制裝置和扭振保護(hù)裝置；其中，扭振監(jiān)測(cè)裝置用于實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組軸系扭振的模態(tài)監(jiān)測(cè)和發(fā)電機(jī)組軸系危險(xiǎn)截面的疲勞監(jiān)測(cè)；扭振控制裝置用于在發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)扭振時(shí)，通過(guò)提高機(jī)網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)阻尼水平對(duì)機(jī)組扭振加以抑制；扭振保護(hù)裝置在發(fā)電機(jī)組軸系扭振威脅到機(jī)組安全時(shí)，進(jìn)行保護(hù)跳閘、告警和聯(lián)動(dòng)。
[0013]扭振監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)對(duì)連續(xù)采集的軸系轉(zhuǎn)速和機(jī)端電氣量進(jìn)行頻譜分析、模態(tài)分析、阻尼分析和疲勞分析，實(shí)現(xiàn)次同步監(jiān)測(cè)功能。扭振監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括①模擬量:模態(tài)頻率、模態(tài)幅值、模態(tài)阻尼、電壓有效值、電流有效值、軸系危險(xiǎn)截面單次擾動(dòng)疲勞累積值和疲勞總累積值數(shù)字量:模態(tài)啟動(dòng)告警和模態(tài)開(kāi)始疲勞累積告警；③錄波數(shù)據(jù):軸系轉(zhuǎn)速、各階模態(tài)、機(jī)端電壓、機(jī)端電流、裝置啟動(dòng)和裝置告警信號(hào)。其中，模態(tài)阻尼作為衡量次同步諧振或振蕩穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，是基于環(huán)境激勵(lì)下連續(xù)采集的軸系轉(zhuǎn)速響應(yīng)，利用隨機(jī)減量技術(shù)和依氏時(shí)域法實(shí)時(shí)辨識(shí)的。扭振控制裝置通過(guò)提高機(jī)網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)阻尼水平配合保護(hù)裝置共同維護(hù)機(jī)組和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0014]扭振保護(hù)裝置通過(guò)對(duì)連續(xù)采集的軸系轉(zhuǎn)速進(jìn)行模態(tài)發(fā)散判斷，綜合機(jī)端電氣量輔加疲勞損耗判斷，在發(fā)現(xiàn)扭振可能威脅機(jī)組安全時(shí)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組保護(hù)功能。扭振保護(hù)數(shù)據(jù)包括:①模擬量:模態(tài)頻率、模態(tài)幅值、電壓有效值、電流有效值、軸系危險(xiǎn)截面單次擾動(dòng)疲勞累積值和疲勞總累積值數(shù)字量:模態(tài)啟動(dòng)告警、模態(tài)開(kāi)始疲勞累積告警和裝置動(dòng)作告警；③錄波數(shù)據(jù):軸系轉(zhuǎn)速、各階模態(tài)、機(jī)端電壓、機(jī)端電流、裝置啟動(dòng)、裝置告警和裝置動(dòng)作信號(hào)。
[0015]所述的本發(fā)明具體涉及的扭振監(jiān)測(cè)和保護(hù)數(shù)據(jù)，首先借助交換機(jī)，一方面通過(guò)設(shè)置在發(fā)電廠電源點(diǎn)和樞紐變電站的上位機(jī)顯示，另一方面存儲(chǔ)至子站級(jí)數(shù)據(jù)管理中心；然后通過(guò)電力數(shù)據(jù)網(wǎng)完成由子站向主站的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。
[0016]子站級(jí)數(shù)據(jù)管理中心將同一發(fā)電廠或者樞紐變電站內(nèi)的扭振監(jiān)測(cè)和扭振保護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中接入，實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)的管理、為廠站層裝置和遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)的相互通訊提供規(guī)約轉(zhuǎn)換接口。
[0017]所述的主站級(jí)數(shù)據(jù)管理中心至少包含一臺(tái)遠(yuǎn)端服務(wù)器，通過(guò)對(duì)所轄區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)所有上送扭振監(jiān)測(cè)和扭振保護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫(kù)存儲(chǔ)和綜合分析，以客戶端或?yàn)g覽器的方式向調(diào)度人員提供高級(jí)應(yīng)用功能；所述高級(jí)應(yīng)用功能包括實(shí)時(shí)監(jiān)控、歷史統(tǒng)計(jì)、運(yùn)行方式聚類、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和安全預(yù)警。
[0018]其中，所述實(shí)時(shí)監(jiān)控是指:基于各子站級(jí)數(shù)據(jù)管理中心上送的扭振監(jiān)測(cè)裝置和扭振保護(hù)裝置當(dāng)前運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)所轄區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)次同步振蕩的模態(tài)幅值和模態(tài)阻尼、機(jī)端電壓和電流進(jìn)行實(shí)時(shí)集中展示。
[0019]所述的歷史統(tǒng)計(jì)是指:基于各子站級(jí)數(shù)據(jù)管理中心上送的扭振監(jiān)測(cè)裝置和扭振保護(hù)裝置歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)告警信息、錄波信息、模態(tài)幅值、模態(tài)阻尼和疲勞累積信息進(jìn)行綜合分析，并將其統(tǒng)計(jì)分布特性以圖表方式展示。
[0020]所述運(yùn)行方式聚類是指:基于主站數(shù)據(jù)管理中心存儲(chǔ)的歷史模態(tài)幅值和模態(tài)阻尼信息，通過(guò)聚類挖掘算法，建立大擾動(dòng)、小擾動(dòng)及噪聲擾動(dòng)三種典型機(jī)網(wǎng)運(yùn)行方式下的次同步振蕩模態(tài)特征分布模型。
[0021]所述風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和安全預(yù)警是指:基于主站數(shù)據(jù)管理中心存儲(chǔ)的歷史錄波，通過(guò)時(shí)間序列特征提取，結(jié)合基于距離的異常檢測(cè)數(shù)據(jù)挖掘手段，建立基于錄波的次同步風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型；次同步風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型可對(duì)當(dāng)前區(qū)域電網(wǎng)運(yùn)行工況進(jìn)行評(píng)估，當(dāng)捕捉到潛在事件時(shí)，以短信或郵件方式向調(diào)度運(yùn)行人員提供預(yù)警信號(hào)和運(yùn)行建議。
[0022]本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0023]本發(fā)明所公開(kāi)的一種面向次同步諧振/振蕩的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)所管轄范圍內(nèi)所有扭振監(jiān)測(cè)和保護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理和綜合分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)區(qū)域電網(wǎng)次同步諧振或振蕩特性的連續(xù)監(jiān)測(cè)和深層挖掘。采用該技術(shù)方案后，不僅可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行環(huán)境下區(qū)域電網(wǎng)次同步阻尼的連續(xù)集中監(jiān)控，而且可及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行中存在的安全隱患和薄弱環(huán)節(jié)，為調(diào)度運(yùn)行人員提供有效的輔助決策支持。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明申請(qǐng)的SSR/SS0遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)圖；
[0025]圖2為本發(fā)明申請(qǐng)的SSR/SS0遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)功能圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合說(shuō)明書附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
[0027]如圖1所示，一種面向次同步諧振或振蕩的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，包括順次連接的扭振系列裝置、子站級(jí)數(shù)據(jù)管理中心和主站級(jí)數(shù)據(jù)管理中心三部分。其中，扭振系列裝置中的扭振監(jiān)測(cè)和保護(hù)數(shù)據(jù)借助交換機(jī)，一方面通過(guò)本地上位機(jī)顯示，一方面存儲(chǔ)至子站級(jí)數(shù)據(jù)管理中心；子站級(jí)數(shù)據(jù)管理中心通過(guò)對(duì)同一廠站內(nèi)所有扭振監(jiān)測(cè)和保護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成和轉(zhuǎn)發(fā)，經(jīng)電力數(shù)據(jù)網(wǎng)上送至主站級(jí)數(shù)據(jù)管理中心；主站級(jí)數(shù)據(jù)管理中心至少包含一臺(tái)SCADA服務(wù)器，通過(guò)對(duì)所管轄區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的扭振數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理和綜合分析，以客戶端或?yàn)g覽器方式向調(diào)度人員提供多種高級(jí)應(yīng)用功能。
[0028]其中扭振系列裝置位于發(fā)電廠電源點(diǎn)或樞紐變電站，包括扭振監(jiān)測(cè)裝置、扭振控制裝置和扭振保護(hù)裝置，為面向次同步諧振或振蕩的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)提供充足的數(shù)據(jù)來(lái)源通訊。扭振系列裝置采用轉(zhuǎn)速傳感器和電壓/電流互感器連續(xù)采集軸系轉(zhuǎn)速和機(jī)端電壓/電流，通過(guò)模態(tài)特征分析和軸系疲勞監(jiān)測(cè)，分別從扭振監(jiān)測(cè)、阻尼控制和機(jī)組保護(hù)三方面出發(fā)，為機(jī)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中可能存在的次同步諧振或振蕩問(wèn)題提供工程解決方案。
[0029]根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)需求，扭振監(jiān)測(cè)裝置、扭振控制裝置和扭振保護(hù)裝置被安置于各大發(fā)電廠或樞紐變電站，所有扭振系列裝置均與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間系統(tǒng)GPS同步。其中，扭振控制裝置主要配合扭振保護(hù)裝置為機(jī)網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供工程解決方案，對(duì)本發(fā)明所述的面向次同步諧振或振蕩的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)并不作為直接的數(shù)據(jù)來(lái)源。本發(fā)明所涉及的通訊數(shù)據(jù)主要來(lái)源于扭振監(jiān)測(cè)裝置和扭振保護(hù)裝置。
[0030]扭振監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)源于扭振監(jiān)測(cè)裝置，該裝置通過(guò)連續(xù)采集發(fā)電機(jī)組軸系轉(zhuǎn)速和機(jī)端電氣量，借助頻譜分析、模態(tài)分析、阻尼分析和疲勞分析方法，實(shí)現(xiàn)機(jī)組側(cè)或電網(wǎng)側(cè)次同步諧振或振蕩的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。具體通訊數(shù)據(jù)包括①模擬量:模態(tài)頻率、模態(tài)幅值、模態(tài)阻尼、電壓有效值、電流有效值、軸系危險(xiǎn)截面單次擾動(dòng)疲勞累積值和疲勞總累積值數(shù)字量:模態(tài)啟動(dòng)告警和模態(tài)開(kāi)始疲勞累積告警；③錄波:軸系轉(zhuǎn)速、各階模態(tài)、機(jī)端電壓、機(jī)端電流、裝置啟動(dòng)和裝置告警信號(hào)。
[0031]模態(tài)阻尼作為衡量次同步諧振或振蕩穩(wěn)定性能的重要指標(biāo)，其實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)機(jī)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行