[发明专利]基于轴系转速的汽轮机组暂态扭矩保护方法与装置

说明书

本发明公开了一种基于轴系转速的汽轮机组暂态扭矩保护方法与装置，其中，方法包括以下步骤：利用滤波器对机组轴系转速信号进行滤波，得到机组的当前模态转速；利用当前模态转速进行暂态扭矩辨识，得到暂态扭矩辨识值；若当前模态转速大于第一预设值，则判断暂态扭矩辨识值是否大于第二预设值；若暂态扭矩辨识值大于第二预设值，且处于持续增长状态，则发出跳闸指令，以切除当前机组。该方法可以避免扭矩过大对机组轴系产生损坏，保障汽轮发电机组轴系安全，有效解决汽轮机组与串联电容补偿输电网之间的SSR问题。

技术领域

本发明涉及电力系统保护技术领域，特别涉及一种基于轴系转速的汽轮机组暂态扭矩保护方法与装置。

背景技术

远距离、大容量输电是我国电力工业发展的客观需求，为提升长距离输电线路的输送能力，增进系统的稳定性，串联电容补偿技术得到了越来越广泛的应用。但汽轮发电机组与串联电容补偿输电网之间相互作用会引发一种次同步频率范围的稳定性问题，即次同步谐振(SSR)问题。发生SSR问题时，机组轴系各质块之间会产生较高的暂态扭矩和应力，造成疲劳寿命损失，降低机组轴系的使用寿命；极端情况下，机组轴系暂态扭矩过大甚至会导致机组大轴断裂，造成严重的设备乃至人身安全事故。

为保障汽轮发电机组的轴系安全，确保发生SSR问题时机组轴系不会产生过大的疲劳寿命损失，不会发生机组大轴一次性断裂问题，现有研究已经提出了一些保护方法，如TSR (Torsional stress relay，扭振继电器)。但TSR在响应上存在较长的延时(约0.5s)，不能够反映机组发生SSR时轴系产生的冲击性扭矩，仅能够在机组扭矩发散时发挥作用。然而，机组冲击性扭矩过大也会导致机组轴系疲劳寿命损失过大，甚至导致机组大轴一次性断裂。因此有必要研发出一种响应速度更快、可靠性更高的汽轮机组暂态扭矩保护技术和装置。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于轴系转速的汽轮机组暂态扭矩保护方法，该方法可以避免扭矩过大对机组轴系产生损坏，保障汽轮发电机组轴系安全，有效解决汽轮机组与串联电容补偿输电网之间的SSR问题。

本发明的另一个目的在于提出一种基于轴系转速的汽轮机组暂态扭矩保护装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于轴系转速的汽轮机组暂态扭矩保护方法，包括以下步骤：利用滤波器对机组轴系转速信号进行滤波，得到机组的当前模态转速；利用当前模态转速进行暂态扭矩辨识，得到暂态扭矩辨识值；若所述当前模态转速大于第一预设值，则判断暂态扭矩辨识值是否大于第二预设值；若所述暂态扭矩辨识值大于第二预设值，且处于持续增长状态，则发出跳闸指令，以切除当前机组。

本发明实施例的基于轴系转速的汽轮机组暂态扭矩保护方法，基于模态转速获取和暂态扭矩辨识，首先，利用滤波器对机组轴系转速进行滤波，得到机组的模态转速；然后，利用扭矩辨识环节得到机组的暂态扭矩；最后，利用保护判据判断是否发出跳闸指令将机组与电网断开，从而可以避免扭矩过大对机组轴系产生损坏，保障汽轮发电机组轴系安全，有效解决汽轮机组与串联电容补偿输电网之间的SSR问题。

另外，根据本发明上述实施例的基于轴系转速的汽轮机组暂态扭矩保护方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述若所述暂态扭矩辨识值大于第二预设值，且处于持续增长状态，则发出跳闸指令，包括：判断所述暂态扭矩辨识值是否大于所述第二预设值；如果大于所述第二预设值，则延时一个周波，以根据当前周波扭矩峰值与前一周波峰值判断是否为持续增长状态；如果为所述持续增长状态，则生成所述跳闸指令。