專利名稱：用于汽輪發(fā)電機(jī)的安全監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽輪發(fā)電機(jī)的安全監(jiān)控方法，具體地，涉及一種用于火力發(fā)電廠的汽輪發(fā)電機(jī)的安全監(jiān)控方法。
背景技術(shù)：
在火力發(fā)電行業(yè)，目前廣泛應(yīng)用分布式控制系統(tǒng)從各設(shè)備獲取數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳送給實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，管理人員使用控制系統(tǒng)可以監(jiān)控整個(gè)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)?？刂葡到y(tǒng)還可以包括歷史數(shù)據(jù)庫，歷史數(shù)據(jù)庫可以存儲每個(gè)工藝過程點(diǎn)的以前的數(shù)據(jù)。以汽輪發(fā)電機(jī)為例，運(yùn)行人員能看到的汽輪發(fā)電機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測曲線都是以時(shí)間軸為橫坐標(biāo)，狀態(tài)參數(shù)(例如電壓、電流、有功功率、無功功率、勵(lì)磁電流等)為縱坐標(biāo)。在這種情況下，運(yùn)行人員只能根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測曲線判斷設(shè)備是否運(yùn)行在安全范圍內(nèi)， 而不能直觀地判斷汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率是否在安全運(yùn)行范圍。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中不能直觀判斷汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率是否在安全運(yùn)行范圍，本發(fā)明的目的是提供一種用于汽輪發(fā)電機(jī)的安全監(jiān)控方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于汽輪發(fā)電機(jī)的安全監(jiān)控方法，該方法包括建立關(guān)于所述汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率與無功功率的坐標(biāo)系；在所述坐標(biāo)系中定義安全運(yùn)行區(qū)域，該安全運(yùn)行區(qū)域被定義為由描述所述汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率輸出值的曲線、描述所述汽輪發(fā)電機(jī)的功率因素的曲線、描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的額定勵(lì)磁電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線以及描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的額定定子電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線圍成的封閉區(qū)域；以及將所采集的所述汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率對應(yīng)到所述坐標(biāo)系中的相應(yīng)位置，并判斷所述相應(yīng)位置是位于所述安全運(yùn)行區(qū)域內(nèi)還是安全運(yùn)行區(qū)域外。本發(fā)明提供的方法，能夠在汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)采集該汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率，并將該有功功率和無功功率對應(yīng)到坐標(biāo)系的相應(yīng)位置，將該相應(yīng)位置與安全運(yùn)行區(qū)域進(jìn)行比較就能得出汽輪發(fā)電機(jī)是運(yùn)行正常還是異常。本發(fā)明提供的方法可以很直觀地判斷汽輪發(fā)電機(jī)是否運(yùn)行正常。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式
部分予以詳細(xì)說明。


附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的坐標(biāo)系的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種用于汽輪發(fā)電機(jī)的安全監(jiān)控方法，該方法包括建立關(guān)于所述汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率與無功功率的坐標(biāo)系；在所述坐標(biāo)系中定義安全運(yùn)行區(qū)域，該安全運(yùn)行區(qū)域被定義為由描述所述汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率輸出值的曲線、描述所述汽輪發(fā)電機(jī)的功率因素的曲線、描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的額定勵(lì)磁電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線以及描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的額定定子電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線圍成的封閉區(qū)域；以及將所采集的所述汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率對應(yīng)到所述坐標(biāo)系中的相應(yīng)位置，并判斷所述相應(yīng)位置是位于所述安全運(yùn)行區(qū)域內(nèi)還是安全運(yùn)行區(qū)域外。所述坐標(biāo)系可以為二維坐標(biāo)系，其橫坐標(biāo)可以為汽輪發(fā)電機(jī)的無功功率，縱坐標(biāo)可以為汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率?？商鎿Q地，坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)可以為汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率， 縱坐標(biāo)可以為汽輪發(fā)電機(jī)的無功功率。描述汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率輸出值的曲線可以是預(yù)先設(shè)定的，描述汽輪發(fā)電機(jī)的功率因素的曲線也是可以預(yù)先設(shè)定且可以根據(jù)需要合適選擇，描述在汽輪發(fā)電機(jī)的額定勵(lì)磁電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線以及描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的額定定子電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線可以是汽輪發(fā)電機(jī)的固有特性，或者在出廠時(shí)已經(jīng)設(shè)定好的。另外，所述方法還可以包括顯示所述坐標(biāo)系、相應(yīng)位置以及安全運(yùn)行區(qū)域，所述顯示可以通過顯示器(例如，液晶顯示器)來實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，可以在坐標(biāo)系中顯示與多個(gè)汽輪發(fā)電機(jī)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)相應(yīng)位置。進(jìn)一步地，本發(fā)明的實(shí)施方式提供的安全監(jiān)控方法還可以包括實(shí)時(shí)采集處于運(yùn)行狀態(tài)的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率，并可以將有功功率和無功功率存儲到數(shù)據(jù)庫中以供以后使用?？梢允褂帽绢I(lǐng)域中公知的用于采集汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的裝置來采集有功功率和無功功率。例如，可以使用四個(gè)互感器將汽輪發(fā)電機(jī)的fee、Ubc、la、Ib四路電網(wǎng)參量取出， 通過放大、濾波后，把信號經(jīng)過采樣保持器、多路開關(guān)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器使之離散化。然后把這些數(shù)字量送入數(shù)字信號處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理(FFT運(yùn)算)，從而算出所發(fā)電能的有功和無功的數(shù)值。上述安全運(yùn)行區(qū)域定義了汽輪發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行范圍。當(dāng)采集到的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率所對應(yīng)的坐標(biāo)系中的位置位于該安全運(yùn)行區(qū)域內(nèi)時(shí)，說明與該位置相關(guān)聯(lián)的汽輪發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行，當(dāng)位于安全運(yùn)行區(qū)域以外時(shí)，說明該汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行異常。需要在該汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警。因此，在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式中，所述安全監(jiān)控方法還可以包括在所述相應(yīng)位置位于所述安全運(yùn)行區(qū)域以外的情況下，判斷與該相應(yīng)位置相關(guān)聯(lián)的所述汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行異常，并進(jìn)行報(bào)警。另外，在實(shí)際運(yùn)行中，由于用作冷卻介質(zhì)的氫氣(用于冷卻汽輪發(fā)電機(jī))壓力很難達(dá)到額定值，因此，勵(lì)磁電流極限和定子電流極限會低于額定值。由此，在坐標(biāo)系中描述在汽輪發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線和描述在汽輪發(fā)電機(jī)定子電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線與上述相應(yīng)的額定曲線存在偏差，這樣，描述所述汽輪發(fā)電機(jī)的功率因素的曲線、描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的額定勵(lì)磁電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線、描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的額定定子電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線、描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的實(shí)際勵(lì)磁電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線、描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的實(shí)際定子電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線圍成了一個(gè)封閉的區(qū)域，我們可以將該封閉的區(qū)域成為風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，即，如果所述相應(yīng)位置在該風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域中，則與該相應(yīng)位置相關(guān)聯(lián)的汽輪發(fā)電機(jī)雖然運(yùn)行正常，但會存在運(yùn)行異常的風(fēng)險(xiǎn)。由此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述方法還可以包括在所述坐標(biāo)系中定義風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，該風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域被定義為由所述描述所述汽輪發(fā)電機(jī)的功率因素的曲線、描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的額定勵(lì)磁電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線、描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的額定定子電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線、描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的實(shí)際勵(lì)磁電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線、描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的實(shí)際定子電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線圍成的封閉區(qū)域。所述描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的實(shí)際勵(lì)磁電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線和描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的實(shí)際定子電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線可以通過實(shí)驗(yàn)的方法來確定。例如，可以在不同條件下(例如不同氫氣壓力下)采集汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率、無功功率、勵(lì)磁電流和定子電流的極限值，可以存儲該極限值作為歷史數(shù)據(jù)。優(yōu)選地可以校驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。所用的校驗(yàn)方法可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法，例如例外篩除、對比校驗(yàn)等。之后，可以使用這些歷史數(shù)據(jù)來擬合不同條件下的描述所述汽輪發(fā)電機(jī)的實(shí)際勵(lì)磁電流極限的曲線和描述所述汽輪發(fā)電機(jī)的實(shí)際定子電流極限的曲線。進(jìn)一步地，所述方法還可以包括顯示風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。進(jìn)一步地，在所述相應(yīng)位置位于所述風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的情況下，判斷與該相應(yīng)位置相關(guān)聯(lián)的所述汽輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行存在危險(xiǎn)，并進(jìn)行預(yù)警。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的坐標(biāo)系的示意圖。如圖1所示，橫坐標(biāo)是無功功率(正負(fù)值表示相位)，縱坐標(biāo)是有功功率，曲線A-F是描述汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率輸出值的曲線，曲線A-B2和F-E2是描述汽輪發(fā)電機(jī)的功率因素的兩條曲線，該曲線的斜率表示有功功率和無功功率的比。功率因素的曲線可以根據(jù)需求合適選擇。曲線B2-C2和E2-D2是描述在汽輪發(fā)電機(jī)的額定勵(lì)磁電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線，曲線C2-D2是描述在汽輪發(fā)電機(jī)的額定定子電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線，曲線Bl-Cl和El-Dl是描述在汽輪發(fā)電機(jī)的實(shí)際勵(lì)磁電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線，以及曲線Cl-Dl是描述在汽輪發(fā)電機(jī)的實(shí)際定子電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線。這樣，安全運(yùn)行區(qū)域?yàn)锳-B2-C2-D2-E2-F圍成的區(qū)域，風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域?yàn)锽1-B2-C2-D2-E2-E1-D1-C1圍成的區(qū)域， 絕對安全運(yùn)行區(qū)域?yàn)锳-Bl-Cl-Dl-El-F圍成的區(qū)域。當(dāng)所述位置在安全運(yùn)行區(qū)域以外時(shí)， 說明與該位置相關(guān)聯(lián)的汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行異常，此時(shí)可以將該位置標(biāo)記為紅色的點(diǎn)，以指示運(yùn)行異常。當(dāng)位置位于風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域中時(shí)，說明與該位置相關(guān)聯(lián)的權(quán)利發(fā)電機(jī)的運(yùn)行可能存在風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)可以將該位置標(biāo)記為黃色的點(diǎn)，以指示存在風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)位置位于絕對安全運(yùn)行區(qū)域內(nèi)時(shí)，說明與該位置相關(guān)聯(lián)的汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行正常，此時(shí)可以將該位置標(biāo)記為綠色的點(diǎn)，以指示運(yùn)行正常。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，該實(shí)施方式只是采用較為常用的標(biāo)示以及顏色來分別表示運(yùn)行異常、存在風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)行正常，但本發(fā)明不局限于這里公開的特定的方式。上述報(bào)警或預(yù)警的方式還可以使用其他的光學(xué)報(bào)警裝置(例如燈)和/或聲學(xué)報(bào)警裝置(例如蜂鳴器)來在汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警。上述方法可以通過使用控制器來實(shí)現(xiàn)。合適的控制器可以包括但不限于單片機(jī)、 DSP芯片、PLC控制器、FPGA電路等。通過以上的方法可以很直觀地了解汽輪發(fā)電機(jī)是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，并且在汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行異常時(shí)可以進(jìn)行報(bào)警。以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式
中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于汽輪發(fā)電機(jī)的安全監(jiān)控方法，該方法包括建立關(guān)于所述汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率與無功功率的坐標(biāo)系；在所述坐標(biāo)系中定義安全運(yùn)行區(qū)域，該安全運(yùn)行區(qū)域被定義為由描述所述汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率輸出值的曲線、描述所述汽輪發(fā)電機(jī)的功率因素的曲線、描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的額定勵(lì)磁電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線以及描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的額定定子電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線圍成的封閉區(qū)域；以及將所采集的所述汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率對應(yīng)到所述坐標(biāo)系中的相應(yīng)位置， 并判斷所述相應(yīng)位置是位于所述安全運(yùn)行區(qū)域內(nèi)還是安全運(yùn)行區(qū)域外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全監(jiān)控方法，該方法還包括顯示所述坐標(biāo)系、相應(yīng)位置以及安全運(yùn)行區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全監(jiān)控方法，該方法還包括在所述相應(yīng)位置位于所述安全運(yùn)行區(qū)域以外的情況下，判斷與該相應(yīng)位置相關(guān)聯(lián)的所述汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行異常，并進(jìn)行報(bào)警。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全監(jiān)控方法，該方法還包括在所述坐標(biāo)系中定義風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，該風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域被定義為由所述描述所述汽輪發(fā)電機(jī)的功率因素的曲線、描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的額定勵(lì)磁電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線、描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的額定定子電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線、描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的實(shí)際勵(lì)磁電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線、描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的實(shí)際定子電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線圍成的封閉區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的安全監(jiān)控方法，該方法還包括顯示所述風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的安全監(jiān)控方法，該方法還包括在所述相應(yīng)位置位于所述風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的情況下，判斷與該相應(yīng)位置相關(guān)聯(lián)的所述汽輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行存在危險(xiǎn)，并進(jìn)行預(yù)警。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全監(jiān)控方法，該方法還包括采集所述汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于汽輪發(fā)電機(jī)的安全監(jiān)控方法，該方法包括建立關(guān)于所述汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率與無功功率的坐標(biāo)系；在所述坐標(biāo)系中定義安全運(yùn)行區(qū)域，該安全運(yùn)行區(qū)域被定義為由描述所述汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率輸出值的曲線、描述所述汽輪發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)的曲線、描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的額定勵(lì)磁電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線以及描述在所述汽輪發(fā)電機(jī)的額定定子電流極限下的汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的曲線圍成的封閉區(qū)域；以及將所采集的所述汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率對應(yīng)到所述坐標(biāo)系中的相應(yīng)位置，并判斷所述相應(yīng)位置是位于所述安全運(yùn)行區(qū)域內(nèi)還是安全運(yùn)行區(qū)域外。
文檔編號G05B19/048GK102253652SQ20111020914
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月25日
發(fā)明者何寧, 吳志奇, 孟慶利, 孟煒, 張佑, 曹亞南, 王德軍, 石朝夕, 陳程 申請人:中國神華能源股份有限公司, 北京國華電力有限責(zé)任公司, 河北國華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司, 神華國華(北京)電力研究院有限公司