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GMD-2000大型發電機狀態監測及故障診斷系統

一、應用范圍
   GMD-2000大型發電機狀態監測及故障診斷系統是集發電機運行狀態監測、故障診斷、運行穩定監視及檢修電氣試驗自動化于一體的綜合監測管理系統。

   當前,集中式管理是現代化電廠的一種發展趨勢,如 DCS系統、 ECS系統和故障信息處理系統等。但較完整地、專門針對發電機安全運行監測和故障診斷及處理的系統尚待建立和發展。目前,一些電廠的發電機除由制造廠裝設的較完整的溫度監測元件外,也分別裝有一些單一的,諸如發電機定子局部放電監測、轉子匝間及對地絕緣監測、發電機局部過熱監測、定子繞組端部(或機座)振動監測及氫油水系統故障監測等裝置,對發電機安全運行發揮了一定作用。但由于各種原因(性能、質量、可靠性,特別是抗干擾能力、價格及維護等), 虛報誤報時有發生,尚不能有效地發揮安全監控的作用。此外,根據發電機故障萌生的先兆和特點,進行早期預報,提出預防和處理措施的故障診斷系統也屬少見。本裝置的特點是,除通過在線實時數據分析,對發電機組安全運行狀態進行監測和綜合評估外,還具有故障診斷的功能。即結合發電機的在線實時、在線非實時及離線數據,通過專家診斷系統綜合處理,對存在故障隱患的發電機進行早期預報,對其發展趨勢及后果提出診斷和處理意見。
   發電機的功角是發電機穩定運行直接和重要的標志,利用實時測量的發電機功角繪制的發電機P-Q圖(安全運行極限圖)能準確地確定發電機運行穩定裕度。當發電機進相運行接近穩定極限或由于電力系統出現瞬間異常導致發電機組可能出現振蕩或失去穩定時,本系統能及時提示和報警,必要時為保證發電機的安全而發出提示運行人員手動切機的信號。
   本系統對在電廠進行的全部電氣試驗也提供了高效能和方便的使用功能。對發電機組在交接驗收、檢修、運行時的一系列電氣試驗無需對二次測試回路進行重新接線,試驗曲線能以圖形界面顯示,試驗數據及表格則以文本格式輸出,方便用戶分析。從節省試驗時間、減少試驗人員工作量及經濟性等各方面考慮,本系統均提供了優質和高效服務。
   GMD-2000大型發電機狀態監測及故障診斷系統可通過串行口或局域網與DCS ECS進行通訊,作為其一子系統上傳發電機的安全運行信息,這些信息可以作為發電機狀態檢修的重要參考,是實現大型發電機狀態檢修不可或缺的理想助手;同時也可實現由DCS ECS系統操作電氣試驗并自動記錄與處理試驗數據和繪制試驗曲線。
二、主要功能
1. 基于“指紋”模型的溫度監測與分析在現行國標、《汽輪發電機運行規程》和《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》中都要求:“運行人員應將發電機溫度(繞組、鐵芯、冷卻介質的溫度和溫升)與正常值比較,要注意監視相應的溫差、溫升,并且要按照制造廠的規定或相應的限額進行報警或停機”,但在執行中缺乏可操作性,其最大的難點是,正常值的獲取問題。本系統采用定子繞組溫度指紋計算的方法在線實時計算出每個運行工況下發電機每個出水溫度(溫升)和槽溫度(溫升)的正常值,通過與實測值的比較便可看出當前發電機的熱狀態。通常溫升比(溫升實測值與計算值之比)的大小直接反映定子繞組的熱狀態是否正常或故障的嚴重程度。因此,本系統將溫升比作為發電機溫度告警閾值(動態閾值),使得發電機定子繞組熱狀態監測精度大大提高。
2
發電機運行故障診斷
  本系統對發電機定子繞組、轉子繞組、定子鐵心及機座、氫油水系統等發生的,與溫度、過熱、振動、噪聲、局部放電及絕緣問題等異常現象有關的100余種故障具有診斷功能。可以根據發電機運行和檢修時采集的各種在線實時、在線非實時及離線存儲的數據源,通過人工智能方法(專家數據庫)進行診斷 ,判斷故障原因及發展趨勢,提出科學的處理意見和預防措施。
3
發電機組安全運行信息管理
  本系統按發電機運行與檢修相關的國家標準和規程的規定和要求,針對一系列監視發電機和變壓器組安全運行監測裝置提供的信息進行采集、記錄和管理,并可隨時調取顯示監測裝置的各種參量數據及其變化趨勢,為運行人員及時發現設備缺陷與隱患提供可靠的數據,當某些數據超過規定限值時及時發出報警提示。
4
發電機運行穩定監視與記錄
  (1)電網故障導致的發電機異常
  當電網故障引起發電機電功率不平衡而出現振蕩或失去穩定時,自動記錄發電機功角、有功、無功功率及轉速,記錄時間為20-30分鐘,并有報警輸出。如功角超過靜態穩定值且OPC動作時,為保證機組不受損害,可提供人工切機參考報警信號。


  (2)發電機進相運行與失磁
  當發電機進相運行時能監視記錄發電機功角,并根據功角的變化情況來判斷其進相深度。為防止勵磁過低而導致發電機失穩,當功角超過規定限值時,有開關量報警輸出。當發電機失磁時,本系統能自動進行記錄,以供運行人員了解失磁全過程,查找失磁原因,分析判斷發電機可能的損傷程度。
  (3)發電機的P-Q曲線
  實時顯示發電機的P-Q圖(安全運行極限圖),同時在圖上標明當時發電機運行的工作點和穩定裕度。當超過正常規定的P-Q曲線范圍,即自動記錄發電機功角、有功、無功功率及轉速,并有開關量報警輸出。
  (4)數據分析
  本系統有專用的分析軟件包,對發電機運行異常或失穩情況下所記錄的各個參量的數據(包括所有派生量)進行計算、處理和分析,以查找故障類型和起因。
5
發電機電氣試驗
  本系統可以接受DCS ECS命令完成以下試驗:
  (1)發電機空載、短路試驗

  (2)主勵磁機空載、負載試驗
  (3)發電機零起升壓、±10%階躍及滅磁試驗

  (4)勵磁調節器其它動態試驗;
  (5)同期試驗

  (6)甩負荷試驗
  (7)進相運行試驗

  (8)用戶定義的其它試驗
  此項功能是根據測得的試驗數據通過計算機自動完成參數計算、試驗曲線繪制和以 Excel 等文本格式輸出的試驗報表。
6
制表、打印
  本系統記錄的所有曲線及參數均可根據用戶需要打印輸出。
7
報警輸出
  (1)發電機失穩報警

  (2)發電機功角越限報警
  (3)低勵報警

  (4)過勵報警
  (5)故障啟動報警

  (6)各種監測裝置越限報警
三、技術特點
  1
本系統集發電機運行狀態監測及故障診斷、發電機運行穩定監錄、發電機檢修電氣試驗自動化于一體,具有高性價比。數據傳輸采用網絡結構。
  2
與局部放電、轉子匝間短路、定子溫度、定子振動、絕緣過熱及氫油水等監測裝置通訊,集中采集數據,為狀態檢修及故障診斷提供決策依據。
  3
可與DCS系統、ECS系統、SIS系統和MIS系統等廠內局域網聯接,實現數據共享,便于管理。
  4
實現由DCSECS直接操作的電氣試驗自動化。
  5
歷史數據記錄為五年以上,實現數據記錄超前一個大修期。
  6
對發電機進相運行或失穩運行進行監視與記錄。
  7
可以顯示與發電機運行有關的不對稱度及諧波。
  8
可以對低頻振蕩的信息進行檢測和顯示。
四、技術指標
  1
通道容量:模擬量64路,開關量64
  2
A/D轉換精度:14
  3
有效值準確度:0.2
  4
角度分辨率:0.1
  5
信號輸入范圍:
       1)交流電壓:0150V;
       2)交流電流:05A;
       3)轉速信號:交流信號:0150V;
       4)脈沖信號:-5V150V15000Hz,正、負脈沖信號
  6
供電電源:
       1AC220V ±10%; 50Hz ±0.5Hz;
       2DC220V ±10% DC110V ±10%;
  7
工作溫度:-545
  8
相對濕度:5%95%;
  9
絕緣強度:AC2500V;
五、發電機示意圖



六、系統圖


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