基于水头、开度与有功功率协联曲线的功率变送器故障诊断方法

摘要

基于水头、开度与有功功率协联曲线的功率变送器故障诊断方法，是一种基于调速器水头、开度与有功功率协联曲线，诊断功率变送器采集测量机组有功功率信号是否出现失真故障的方法。本发明适用于使用水头、开度与有功功率协联曲线进行调速器电气控制的水电发电机组，旨在解决机组并网运行过程中，单功率变送器采集测量机组有功功率信号出现失真难以诊断的问题。

说明书

技术领域

本发明属于水电站自动控制故障诊断领域，具体涉及一种基于水头、开度与有功功率协联曲线的功率变送器故障诊断方法。

背景技术

目前，水轮发电机组运行过程中，常采用功率变送器采集机组有功功率信号。机组有功功率信号测量是实现水力发电有功功率闭环控制的重要环节，当其发生故障时，若不能诊断并及时进行故障处理，将严重影响机组正常稳定运行。常规的模拟量故障诊断方法在单功率变送器采集测量机组有功功率信号情况下，只能诊断功率变送器采集测量机组有功功率信号是否发生跳变或者断线故障，不能诊断功率变送器采集测量机组有功功率信号是否出现失真故障。

现有技术中常采用三个功率变送器采集测量机组有功功率信号，通过冗余测量三选二的方法诊断信号失真故障。该方法需要采用三个或以上信号采集测量设备，存在诊断成本高，经济性低的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于水头、开度与有功功率协联曲线的功率变送器故障诊断方法，该方法是一种基于调速器水头、开度与有功功率协联曲线，诊断功率变送器采集测量机组有功功率信号是否出现失真故障的方法。本发明适用于使用水头、开度与有功功率协联曲线进行调速器电气控制的水电发电机组，旨在解决机组并网运行过程中，单功率变送器采集测量机组有功功率信号出现失真难以诊断的问题。

本发明采取的技术方案为：

基于水头、开度与有功功率协联曲线的功率变送器故障诊断方法，包括以下步骤：

步骤1：控制器初始化水头开度与功率协联曲线数据。

设水头开度与有功功率协联曲线表格如表1所示。表1中，n、m、i、j都为正整数，1＜i≤n，1＜j≤m，P

表1水头开度与有功功率协联曲线数据表

步骤2：控制器检测机组是否处于并网运行状态，若是，进入步骤4；若否，进入步骤3；

步骤3：控制器检测机组有功功率绝对值|p|是否小于1MW，若是返回步骤2；否则，输出功率变送器故障报警，进入步骤9；

步骤4：控制器检测机组有功功率是否达到功率给定值且保持稳定，进入步骤5；

步骤5：若是，控制器记录当前水头h、导叶开度y和机组有功功率p，进入步骤6；若否，返回步骤4；

步骤6：根据当前水头h，导叶开度y以及水头开度与有功功率协联曲线表，计算查表有功功率p

若H

p

p

p

步骤7：计算表中有功功率和实际有功功率差值△P。△P＝|p-p

步骤8：若△P>p

步骤9：控制器检测是否有人工复归信号，若有，则返回步骤2；否则，继续执行本步骤检测操作。

本发明一种基于水头、开度与有功功率协联曲线的功率变送器故障诊断方法，技术效果如下：

1)采用本发明的方法，可以诊断功率变送器采集测量机组有功功率信号是否出现断线、失真等故障。

2)采用本发明的方法，可以提高调速器电控系统故障诊断水平。

3)本发明的方法简单高效可行且成本低。

4)采用本发明的方法，可以解决机组并网运行过程中，采用单功率变送器采集测量机组有功功率信号出现失真故障，难以诊断的问题。

附图说明

图1为本发明诊断方法流程图。

具体实施方式

功率变送器为德国GMC公司生产的型号为SINEAX DME442的功率变送器。功率变送器故障通常包括功率变送器采集测量机组有功功率信号出现断线、跳变或失真等故障。

实施例：

将本发明一种基于水头、开度与有功功率协联曲线的功率变送器故障诊断方法应用于某巨型水轮发电机组监控系统LCU功率变送器故障诊断。功率变送器故障判据p

诊断方法步骤如下：

步骤1：监控系统LCU控制器初始化水头开度与功率协联曲线数据。

设水头开度与有功功率协联曲线表格如表1所示。表1中，n、m、i、j都为正整数，1＜i≤n，1＜j≤m，P

表1水头开度与有功功率协联曲线数据表

步骤2：监控系统LCU控制器检测机组是否处于并网运行状态，若是，进入步骤4；若否，进入步骤3；

步骤3：监控系统LCU控制器检测机组有功功率绝对值|p|是否小于1MW，若是返回步骤2；否则，输出功率变送器故障报警，进入步骤9；

步骤4：监控系统LCU控制器检测机组有功功率是否达到功率给定值且保持稳定，进入步骤5；

步骤5：若是，监控系统LCU控制器记录当前水头h、导叶开度y和机组有功功率p，进入步骤6；若否，返回步骤4；

步骤6：根据当前水头h，导叶开度y以及水头开度与有功功率协联曲线表，计算查表有功功率p

若H

p

p

p

步骤7：计算表中有功功率和实际有功功率差值△P。△P＝|p-p

步骤8：若△P>p

步骤9：监控系统LCU控制器检测是否有人工复归信号，若有，则返回步骤2；否则，继续执行本步骤检测操作。

完成应用后，在水轮发电机组停机，水轮机蜗壳和压力钢管排水完成，尾水管平压的情况下，对水轮发电机组监控系统LCU进行功率变送器失真故障模拟试验。试验过程如下：

1、将4～20mA模拟量电流信号发生器输出的有功功率模拟信号接入机组有功功率测量回路，完成试验接线。水头、开度与有功功率协联曲线表数据已设入监控系统LCU控制器。水头、开度与有功功率协联曲线表中当前水头和额定有功功率800MW对应的导叶开度值80％。

2、将调速器切至现地手动运行方式，手动操作将机组导叶开度缓慢增大至80％，同时模拟输入监控系统LCU的机组有功功率信号缓慢由0MW增大为800MW，模拟机组进入负载状态，在负载额定开度80％和额定有功功率800MW下运行。

3、将信号发生器输出的有功功率模拟信号设置为765MW，模拟机组有功功率失真，观察功率变送器故障报警信号能否正常报出。

4、若功率变送器故障报警信号报出，将信号发生器输出的有功功率模拟信号设置为50hz，人工复归故障信号，观察功率变送器故障报警信号是否复归。若故障复归，进行下一步试验。

5、将信号发生器输出的有功功率模拟信号设置为835MW，模拟机组有功功率失真，观察功率变送器故障报警信号能否正常报出。

6、试验结束，拆除试验接线，恢复设备至试验前状态。

试验记录结果如表1所示。水头、开度与有功功率协联曲线表中当前水头和额定有功功率800MW对应的导叶开度值80％。

表1试验记录结果表

根据试验记录，可以看出，采用本发明的方法，可以准确诊断功率变送器采集测量机组有功功率信号是否出现断线、失真故障。