水电站励磁系统数据提取分析的研究与应用

赵秾秾 吕健威 周 浩

（雅砻江流域水电开发有限公司，四川成都610051）

0 引言

水电站励磁系统是水轮发电机组不可或缺的重要组成部分，作用是维持发电机机端电压在给定值范围内、合理分配无功功率和提高电力系统的稳定性。励磁系统可靠平稳运行是发电机正常运行的重要前提，对水电站励磁系统进行特征数据提取与分析具有十分重要的意义，首先这项工作有利于检修维护人员加强对设备运行状况的实时了解，保证了发电机励磁系统的可靠性，同时为机组状态检修技术的发展提供了重要的先决条件。水电站智能报警系统可利用IEC 61850通信协议以及硬接线对电站励磁系统特定的特征数据量进行采集、记录，也可对指定时段采集的数据进行调出返显，并根据指定的信号进行相应的数据分析与智能报警。

1 数据信息采集

智能报警系统利用IEC 61850通信协议以及硬接线对电厂每套励磁系统内指定的开关量、模拟量进行采集记录，系统根据固定周期采集数据，并将各个机组励磁的有关数据存入数据库，用于显示励磁系统运行的波形与数据，同时实时采集显示某一台机组励磁各个调节器的运行状态与操作指令，实时显示励磁系统每个时间操作命令简报及各数据的实时简报、各调节器的报警状态。智能报警系统可采集如表1、表2、表3所示模拟量特征数据。

表1 调节器特征数据

2 数据信息统计

如表4、表5所示，电站的智能报警系统可根据励磁系统上送的开关量数据进行统计，可统计开关量信号指定周期内的发生次数，根据统计的结果绘制曲线图，同时为避免系统在励磁系统试验过程中记录下试验过程的数据和记录，智能报警系统可以设置机组进入试验态，此时，励磁系统会将数据存入试验区域，从而避免试验对整体数据记录的影响，也保证了以后接入大数据分析的数据信息准确性。

表2 功率柜特征数据

表3 灭磁柜特征数据

表4 励磁系统开关量信息统计表

表5 系统开关量信息统计表

3 数据信息处理与分析

电站智能报警系统对接收的数据进行开关量标记，确定信号发生时刻，便于以后查询，同时对模拟量进行越限比较，与实际信号进行对比分析，形成历史数据记录。也可实现事件顺序记录，及时处理生产过程中发生的每一个事件，记录每个事件发生的时间和事件性质。智能报警系统通过对励磁系统数据的统计、计算，和规程规范、说明书相关要求进行比较，实现对励磁系统调节性能、运行状况的分析，如对励磁系统起励、逆变等各个PID调节过程进行时间、超调、峰值、稳态值等多个数据的分析计算；对励磁系统阶跃试验中系统对暂态试验所需验证的时间、超调、峰值、稳态值等多个数据进行分析计算；对各励磁限制器动作的情况进行动作时长分析、动作合理性分析、复归时长及复归后稳态值分析等，以便客户确认限制器的可靠性；对励磁系统在负载阶跃试验中的励磁振荡分析，对振荡的幅值及阻尼比进行分析计算，可用于比较确认PSS对低频振荡的抑制效果；显示励磁各个功率柜的运行工况，包括每个桥臂电流、总输出电流、风机状态、风温等数据，并进行桥臂电流的平衡度与均流系统的分析计算；显示灭磁柜的运行工况，包括灭磁开关状态、接口温度、转子温度、转子过压、灭磁时间、保护动作状态等报警。

4 结语

随着我国科技水平的不断提升，云计算、物联网、人工智能技术的相继成熟，建设智能电厂已成为电力企业新的发展目标。励磁系统的智能化是智能电厂不可或缺的一部分，电厂应做好励磁系统数字化与设备状态数据监测方面的工作，为智能电厂做好准备。对励磁系统运行过程中状态量的提取、分析，为励磁系统安全平稳的运行打下坚实的基础，评估励磁系统的运行状态，协助检修维护人员了解发电机励磁设备的实时运行状况，及时发现可能存在的安全隐患，进行预警及专业的诊断分析，为生产管理决策和设备状态检修提供技术支撑。