[发明专利]同时激发多台汽轮发电机组轴系扭振的同步扭振激励法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统、大型火力发电厂，需要汽轮发电机组的工业领域，与电力系统次同步振荡或次同步谐振相关的电力领域。

背景技术

大型火力汽轮机组技术是我国重大装备的关键设备之一，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，发电机材料利用系数提高，轴系截面功率密度相对增大，轴系的加长使扭转刚度下降，轴系固有频率谱相对较密，诱发振动的能量较低；同时电力系统的超高压远距离输电大量采用串补电容提高电网输电能力，以及新型采用电力电子元件的输配电和控制技术的应用，这些电网新技术可能导致产生次同步谐振(SSR)或次同步振荡(SSO)，SSR/SSO将可能导致发电机组发生严重的扭振，直至机组轴系断裂。其它可能诱发机组振动的潜在因素也日益增加，这些都使得机组轴系扭振问题越来越严重。

为了保护大型汽轮发电机组(300MW及以上机组)的轴系安全，避免出现大轴断裂等恶性生产事故，采用多种抑制扭振和次同步振荡或次同步谐振的措施，这些措施包括：

1.在发电厂装设阻塞滤波器装置(BF)，该装置能够将来自电网的次同步谐振电流滤波，进而保护发电机组；

2.在发电厂的机组上装设附加励磁阻尼控制器(SEDC)，该装置能够产生大功率的次同步谐振和次同步振荡的电气阻尼，进而降低机组的扭振幅度，保护机组；

3.在发电厂侧装设静止无功补偿器(SVC)，该装置能够产生大功率的无功来补偿电网次同步分量，进而保护机组。

这些抑制措施对保护发电厂机组安全非常重要，这些措施都需要针对具体电厂的实际参数进行整定和设置，如何实现现场试验是正确使用这些抑制措施的关键。

通常大型发电厂由多台型号相同的大型发电机组构成，一般为4台或8台。如何同时在多台发电机组上产生机组扭振和次同步谐振或次同步振荡现象是个关键问题。本发明提出了一种可控可靠地同时在多台大型汽轮发电机组上激发出轴系扭振的同步激励方法，通过专门的同步扭振激发装置和同步对时方法，通过对发电机组励磁系统注入模态激励同步控制信号，在机组轴系产生同步可控电磁力矩，进而模拟发电厂多台机组同步发生机组扭振的情况，模拟当发电厂送出系统(电网)发生次同步振荡或次同步谐振时发电厂各机组的工况。

发明内容

本发明研究了基于GPS时钟的能够同时在多台相同型号汽轮发电机组激发轴系扭振的同步扭振激励法，开发了专门的同步扭振激发装置，结合系统的测试方法，可实现对同一个发电厂的多台发电机组同时激发强度可控的轴系扭振，进而模拟了当电网发生次同步谐振或次同步振荡时发电厂各机组的扭振工况，为发电厂侧抑制次同步谐振、次同步振荡和保护发电机组轴系安全的装置和设备的参数整定设置，提供试验环境和手段。

本发明既适用于300MW及以上的主力大型汽轮发电机组，也同样适用于300MW以下的小型汽轮发电机组。

多台机组的同步扭振激励方法的具体步骤如下：

1)分别在同一发电厂的多台相同型号机组分别通过同步扭振激发装置(CSC-811PT)发出与该型号发电机组模态频率相同的4～20mA正弦电流激励信号，在励磁控制器(AVR)的输入侧将电流激励信号转换为2～10V的电压信号注入发电机励磁系统，进而在励磁系统的电流、电压中产生和注入的激励信号频率相同的信号；

2)分别在各台汽轮发电机组的机头、机尾安装转速测量齿盘和转速传感器，将传感器的转速脉冲信号接入同步扭振激发装置(CSC-811PT)，由同步扭振激发装置(CSC-811PT)实时测量轴系转速信号，并计算轴系的扭振模态大小，从而实现对扭振激发强度的实时监测，CSC-811PT装置将扭振模态的大小和实时曲线在人机界面上显示(HMI)；

3)分别对各台试验机组的同步扭振激发装置(CSC-811PT)接入GPS时钟，各个时钟通过IRIG-B信号或串口+秒脉冲信号为同步扭振激发装置对时，精度为0.1mS。在同步扭振激发装置的HMI中设置扭振激发信号的输出时刻和作用时间，从而控制同步扭振激发装置在试验人员从HMI上输入的准确时刻开始输出激励信号，经预定时间长度的激励后结束激励输出，实现对扭振激励的同步控制；

4)分别在各台试验机组的同步扭振激发装置(CSC-811PT)的HMI中输入一个即将到达的准确时刻，例如2008年6月13日10点30分00秒作为试验开始时间，再输入扭振激励时间，例如30秒。各机组的同步扭振激励装置将同时在该时间到来时激发各自机组的扭振。

附图说明