水轮机调速器测速系统及其信号故障判断方法与流程

本发明属于水轮机调速，涉及一种水轮机调速器测速系统及其信号故障判断方法。

背景技术：

1、在水轮发电机组的控制中，机组转速信号起着非常重要的作用，转速信号的稳定性直接关系到机组的安全稳定运行。目前对水轮机调速器控制系统测速信号的稳定性与冗余度已有较为成熟有效的方法，但对于转速测量信号的断线、跳变、越限等故障判断和复归逻辑上仍然存在不足，转速信号故障判断不准确时，易导致机组调节失控，功率、转速波动等问题。

2、水轮发电机组的转速测量主要包括残压测速和齿盘测速两种方式：残压测速方式通过采集机端pt信号测算机组转速，机组转速越低，机端pt的幅值就越低，信号测量的准确度越低；齿盘测速方式通过接近开关等测速探头扫描固定于水轮机组大轴上的齿盘，当齿盘装置的齿部掠过探头时，探头就发出一个脉冲，其精度与机组转速无关，但是受限于齿盘加工精度和探头安装位置。

3、目前多数水电站调速器控制系统均采用残压测速与齿盘测速方式计算机组综合转速，并互作冗余。但是由于目前对于转速信号的断线、跳变、越限等故障判断和复归判断没有完备的逻辑，可能造成未识别故障引起综合转速不准确，或故障无法自动复归导致可用的转速信号变少，机组运行可靠性降低等情况，不利于机组正常运行；对于转速的通道故障没有明确判断逻辑，可能造成机组综合转速波动，降低机组运行稳定性；对于故障通道的复归一般依赖于认为复归，缺少自动复归逻辑，可能造成机组可用转速信号变少，降低机组运行可靠性。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种水轮机调速器测速系统及其信号故障判断方法，提升水电机组转速测量通道的可靠性，保证调速器综合转速取值合理有效，避免机组转速波动，提升水电机组运行的稳定性。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种水轮机调速器测速系统及其信号故障判断方法，调速器测速系统出口电压互感器采集机组残压pt信号，经隔离变降压后输入至整形电路形成方波送至高速脉冲模块，高速脉冲模块输出pt计算转速和脉冲计数至调速器控制器；

3、机组齿盘和两个接近开关配合生成两路齿盘信号，经整形电路形成方波送至高速脉冲模块，高速脉冲模块输出两路齿盘计算转速和脉冲计数至调速器控制器；调速器控制器根据转速信号和脉冲计数信号判断转速信号故障无故障，并在三路中选择一路作为综合输出转速；

4、根据系统测量数据，转速信号故障判断包括pt转速和齿盘转速的跳变、越限和断线故障。

5、pt转速跳变故障判断逻辑为pt转速值前后200ms内变化大于10hz即为pt转速跳变故障，条件不满足时自动复归。

6、pt转速越限故障判断逻辑为非开机过程、非停机过程或非停机备用态时，pt转速值小于5hz即为pt转速越下限；pt转速值大于80hz即为pt转速越上限；越下限和越上限均为pt转速越限故障，条件不满足时自动复归。

7、齿盘转速跳变故障判断逻辑为齿盘转速值前后200ms内变化大于10hz即为齿盘转速跳变故障，当齿盘转速和调速器综合转速差值在1hz以内且持续10s时，齿盘跳变故障自动复归。

8、齿盘转速越限故障判断逻辑为非开机过程、非停机过程、非停机备用态时，齿盘转速值小于5hz即为齿盘转速越下限；齿盘转速值大于80hz即为齿盘转速越上限；越下限和越上限均为齿盘转速越限故障，手动复归。

9、齿盘转速断线故障判断逻辑为非开机过程、非停机过程、非停机备用态时，齿盘脉冲计数值在100ms内不增加即为齿盘转速断线故障，条件不满足时自动复归。

10、调速器所有转速故障判断逻辑为pt转速越限故障和pt转速断线故障均为pt转速综合故障；齿盘转速跳变故障、齿盘转速越限故障、齿盘转速断线故障均为齿盘转速综合故障；当pt转速综合故障和两路齿盘转速综合故障均存在时，触发调速器所有转速故障。

11、并网态下，调速器所有转速故障信号导致调速器切机手动；非并网态下，调速器所有转速故障信号触发调速器事故停机信号。

12、本发明的主要有益效果在于：

13、结合机组运行状态，在获取转速信号和脉冲个数的基础上，通过分析转速数据的方式判断单路转速信号的断线、跳变、越限故障，并根据故障通道信号和综合转速信号之间的关系自动复归故障；有效提升了水电机组转速测量通道的可靠性，保证调速器综合转速取值合理有效，避免机组转速波动，提升了水电机组运行的稳定性。

技术特征：

1.一种水轮机调速器测速系统，其特征是：调速器测速系统出口电压互感器采集机组残压pt信号，经隔离变降压后输入至整形电路形成方波送至高速脉冲模块，高速脉冲模块输出pt计算转速和脉冲计数至调速器控制器；

2.根据权利要求1所述的水轮机调速器测速系统的信号故障判断方法，其特征是：pt转速跳变故障判断逻辑为pt转速值前后200ms内变化大于10hz即为pt转速跳变故障，条件不满足时自动复归。

3.根据权利要求1所述的水轮机调速器测速系统的信号故障判断方法，其特征是：pt转速越限故障判断逻辑为非开机过程、非停机过程或非停机备用态时，pt转速值小于5hz即为pt转速越下限；pt转速值大于80hz即为pt转速越上限；越下限和越上限均为pt转速越限故障，条件不满足时自动复归。

4.根据权利要求1所述的水轮机调速器测速系统的信号故障判断方法，其特征是：齿盘转速跳变故障判断逻辑为齿盘转速值前后200ms内变化大于10hz即为齿盘转速跳变故障，当齿盘转速和调速器综合转速差值在1hz以内且持续10s时，齿盘跳变故障自动复归。

5.根据权利要求1所述的水轮机调速器测速系统的信号故障判断方法，其特征是：齿盘转速越限故障判断逻辑为非开机过程、非停机过程、非停机备用态时，齿盘转速值小于5hz即为齿盘转速越下限；齿盘转速值大于80hz即为齿盘转速越上限；越下限和越上限均为齿盘转速越限故障，手动复归。

6.根据权利要求1所述的水轮机调速器测速系统的信号故障判断方法，其特征是：齿盘转速断线故障判断逻辑为非开机过程、非停机过程、非停机备用态时，齿盘脉冲计数值在100ms内不增加即为齿盘转速断线故障，条件不满足时自动复归。

7.根据权利要求1所述的水轮机调速器测速系统的信号故障判断方法，其特征是：调速器所有转速故障判断逻辑为pt转速越限故障和pt转速断线故障均为pt转速综合故障；齿盘转速跳变故障、齿盘转速越限故障、齿盘转速断线故障均为齿盘转速综合故障；当pt转速综合故障和两路齿盘转速综合故障均存在时，触发调速器所有转速故障。

8.根据权利要求1所述的水轮机调速器测速系统的信号故障判断方法，其特征是：并网态下，调速器所有转速故障信号导致调速器切机手动；非并网态下，调速器所有转速故障信号触发调速器事故停机信号。

技术总结一种水轮机调速器测速系统及其信号故障判断方法，包括机端PT、隔离变压器、机组齿盘、接近开关、整形模块、高速脉冲模块、调速器控制器等，该方法结合机组运行状态，在获取转速信号和脉冲个数的基础上，通过分析转速数据的方式判断单路转速信号的断线、跳变、越限故障，并根据故障通道信号和综合转速信号之间的关系自动复归故障。本发明有效提升了水电机组转速测量通道的可靠性，保证调速器综合转速取值合理有效，避免机组转速波动，提升了水电机组运行的稳定性。技术研发人员：甘泉,翟玉杰,周立成,白二,陈浩,赫晋喆,程实,岳腾飞,张鹏,艾远高,王本红,朱斌受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14