由转速和功率不平衡判别机组孤网运行状态的方法及系统与流程

1.本发明涉及电力系统技术领域，更具体地，涉及一种由转速和功率不平衡判别机组孤网运行状态的方法及系统。


背景技术：

2.目前部分汽轮发电机组的主变高压侧开关未跳闸且机组所在的局域网从大电网解列形成孤立电网时，孤立电网的用电负荷小于发电机负荷，发电机负荷与用电负荷出现不平衡，发电机转速会出现飞升和发电机负荷突然降低的现象。当转速恢复正常后进汽调门又开启至原开度，汽轮机进汽调节门、汽轮发电机组转速、电网频率、发电机负荷、发电机组主汽压力等参数会剧烈波动，并可能会导致机组跳闸，电厂厂用电和孤立电网失电，引起电厂热力系统设备损坏，孤立电网范围内用户停电等严重事故。
3.孤网运行有很大的风险，需要一种技术，以实现对机组孤网运行的状态进行判断。


技术实现要素：

4.本发明技术方案提供一种用于判别机组孤网运行的方法及系统，以解决如何对目前汽轮机组在没有引入远端并网点开关状态监控时，对孤网运行状态的进行判断的问题。
5.为了解决上述问题，本发明提供了一种用于判别机组孤网运行状态的方法，所述方法包括：
6.当发电机组功率不平衡保护动作信号出现后，执行判断，包括：
7.判断发电机组功率的功率差值不平衡量是否超过功率差值阈值；
8.判断发电机组转速值是否比标准转速值超过预设比例值；
9.在机组转速和不平衡功率均满足判决条件，并能同时保持预设时长时，判断发电机组处于孤网运行状态。
10.优选地，所述发电机组功率包括：机械功率和电气功率。
11.优选地，还包括：基于发电厂的汽轮机的蒸汽转矩m
t
和发电机组的反力矩me间的不平衡，确定发电机组功率的功率差值为：
[0012][0013]
其中，m
t
为汽轮机的蒸汽转矩，me为发电机组的反力矩，δm为汽轮机不平衡力矩，p
t
为汽轮机组机械功率，pe为发电机组电气功率，n1为机组当前瞬时暂态转速。
[0014]
优选地，还包括：判断发电机组减少50％负荷时转速是否达到最大值。
[0015]
优选地，所述功率差值阈值为0.4pu或0.5pu。
[0016]
优选地，所述预设比例值为102％或103％。
[0017]
优选地，所述预设时长为2秒。
[0018]
基于本发明的另一方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行一种用于判别机组孤网
运行的方法。
[0019]
基于本发明的另一方面，本发明提供一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：处理器和存储器；其中，
[0020]
所述存储器，用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
[0021]
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现一种用于判别机组孤网运行的方法。
[0022]
基于本发明的另一方面，本发明提供一种用于判别机组孤网运行的系统，所述系统包括：
[0023]
初始单元，用于当发电机组功率不平衡保护动作信号出现后，执行判断，包括：
[0024]
判断条件1为：判断发电机组功率的功率差值不平衡量是否超过功率差值阈值；
[0025]
判断条件2为：判断发电机组转速值是否比标准转速值超过预设比例值；
[0026]
结果单元，用于在机组转速和不平衡功率均满足判决条件，并能同时保持预设时长时，判断发电机组处于孤网运行状态。
[0027]
优选地，所述发电机组功率包括：机械功率和电气功率。
[0028]
优选地，所述初始单元，还用于基于发电厂的汽轮机的蒸汽转矩m
t
和发电机组的反力矩me间的不平衡，确定发电机组功率的功率差值：
[0029][0030]
其中，m
t
为汽轮机的蒸汽转矩，me为发电机组的反力矩，δm为汽轮机不平衡力矩，p
t
为汽轮机组机械功率，pe为发电机组电气功率，n1为机组当前瞬时暂态转速。
[0031]
优选地，所述初始单元，还用于判断发电机组减少50％负荷时转速是否达到最大值。
[0032]
优选地，所述功率差值阈值为0.4pu或0.5pu。
[0033]
优选地，所述预设比例值为102％或103％。
[0034]
优选地，所述预设时长为2秒。
[0035]
本发明技术方案提供一种用于判别机组孤网运行状态的方法及系统，其中方法包括：当发电机组功率不平衡保护动作信号出现后，执行判断，包括：判断发电机组功率的功率差值不平衡量是否超过功率差值阈值；判断发电机组转速值是否比标准转速值超过预设比例值；在机组转速和不平衡功率均满足判决条件，并能同时保持预设时长时，判断发电机组处于孤网运行状态。本发明技术方案提供的机组孤网判别方法及系统，在没有远端并网开关状态监控条件下，可以准确地确定机组是否处于孤网运行状态，使机组迅速切换为孤网运行模式。
附图说明
[0036]
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
[0037]
图1为根据本发明优选实施方式的一种用于判别机组孤网运行状态的方法流程图；
[0038]
图2为根据本发明优选实施方式的一种用于判别机组孤网运行状态的方法流程图；以及
[0039]
图3为根据本发明优选实施方式的一种用于判别机组孤网运行状态的系统结构图。
具体实施方式
[0040]
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
[0041]
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
[0042]
图1为根据本发明优选实施方式的一种用于判别机组孤网运行状态的方法流程图。汽轮机转速会随着机组由大网运行转换为孤网运行发生明显的变化，变化的速率和幅度可以判断机组运行状态；同时大型汽轮机功率负荷不平衡保护，是在电网输电线路发生故障时，发电机的输出功率会突然降低，而汽轮机的原动功率基本不变，因此，汽轮机的原动功率与发电机的输出功率不平衡，其从侧面反映了机组运行状态。汽轮机转速加速度或者是变化幅度超过某一定值时，同时汽轮机功率不平衡保护动作时，两者共同出现可以作为机组当前运行大网还是孤网状态的判据。
[0043]
为解决目前汽轮机组在没有引入远端并网点开关状态监控，无法判断机组运行大网还是孤网状态的问题，本发明的目的是提供一种由转速和功率不平衡保护判别机组孤网运行的方法。
[0044]
如图1所示，本发明提供一种用于判别机组孤网运行状态的方法，方法包括：
[0045]
步骤101：当发电机组功率不平衡保护动作信号出现后，执行判断，包括：
[0046]
判断发电机组功率的功率差值不平衡量是否超过功率差值阈值；
[0047]
优选地，发电机组功率包括：机械功率和电气功率。
[0048]
优选地，还包括：基于发电厂的汽轮机的蒸汽转矩m
t
和发电机组的反力矩me间的不平衡，确定发电机组功率的功率差值为：
[0049][0050]
其中，m
t
为汽轮机的蒸汽转矩，me为发电机组的反力矩，δm为汽轮机不平衡力矩，p
t
为汽轮机组机械功率，pe为发电机组电气功率，n1为机组当前瞬时暂态转速。
[0051]
优选地，功率差值阈值为0.4pu或0.5pu。
[0052]
判断发电机组转速值是否比标准转速值超过预设比例值；
[0053]
优选地，判断发电机组减少50％负荷时转速是否达到最大值。优选地，预设比例值为102％或103％。
[0054]
步骤102：在机组转速和不平衡功率均满足判决条件，并能同时保持预设时长时，判断发电机组处于孤网运行状态。
[0055]
优选地，预设时长为2秒。
[0056]
本发明是发电机组在没有引入远端并网开关状态检测装置的情况下，火电机组孤网判别方法，利用发电机组转速值大小与功率不平衡保护功能共同组成孤网判据。发电机组发生孤网的瞬间，当孤网不平衡功率(δp)等于零或者数值很小，机组可正常运行；当孤网不平衡功率(δp)较大，导致孤网频率变化剧烈，影响机组正常运行。
[0057]
本发明只针对于孤网不平衡功率(δp)较大情况，在这种情形下机组转速升高达到某一个设定值时，同时机组功率不平衡保护动作判据中机械功率和电气功率的差值不平衡量超过某一定值两种情况同时发生后持续2秒以上，可以确认机组处于孤网状态。如图2所示。
[0058]
本发明中火电机组孤网判断最关键的点是利用plu保护功能，其中机械功率和电气功率的差值不平衡量超过某一定值，同时结合发电机组转速值大小来判断机组大网或是孤网运行状态。系统频率与发电机组的转速以及角速度的关系为：
[0059][0060]
又汽轮机转子力矩平衡方程为：
[0061][0062][0063]
式中：p发电机转子极对数；n发电机组的转速；f电力系统的频率；ω发电机组的角速度；j汽轮机轴上各转动部分的惯性矩；m
t
汽轮机的蒸汽转矩；me发电机组的反力矩；δm汽轮机不平衡力矩。
[0064]
首先，根据功率不平衡保护动作条件中机械功率和电气功率的差值δp大于定值0.4pu时，即转矩
[0065][0066]
其中，p
t
为汽轮机组机械功率；pe为发电机组电气功率。
[0067]
其次，根据发电机组转速大于102％时或者发电机组甩50％负荷时转速达到的最大值，即
[0068]
n＞102％n0或者n＞n
50％max
[0069]
其中，n
50％max
为机组甩50％负荷时机组最大转速。
[0070]
最后，当不平衡功率(δp)和转速都达到上述两个条件，同时延迟2秒即可确认机组处于孤网运行状态，机组运行方式切换为孤网运行模式。
[0071]
本发明提供的机组孤网判别方法，在没有远端并网开关状态监控条件下，可以准确确定机组是否处于孤网运行状态，使机组迅速切换为孤网运行模式。
[0072]
本发明基于汽轮机组的功率不平衡保护以及转速加速度或者变化幅度作为判断机组孤网运行状态判据，使机组切换为孤网运行模式有利于电网的快速稳定，避免电网功率和频率振荡、造成机组停机。
[0073]
本发明提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序用于执行一种用于判别机组孤网运行的方法。
[0074]
本发明提供一种电子设备，其特征在于，电子设备包括：处理器和存储器；其中，
[0075]
存储器，用于存储处理器可执行指令的存储器；
[0076]
处理器，用于从存储器中读取可执行指令，并执行指令以实现一种用于判别机组孤网运行的方法。
[0077]
图3为根据本发明优选实施方式的一种用于判别机组孤网运行状态的系统结构图。
[0078]
如图3所示，本发明提供一种用于判别机组孤网运行的系统，所述系统包括：
[0079]
初始单元301，用于当发电机组功率不平衡保护动作信号出现后，执行判断，包括：
[0080]
判断发电机组功率的功率差值不平衡量是否超过功率差值阈值；优选地，发电机组功率包括：机械功率和电气功率。
[0081]
优选地，还包括：基于发电厂的汽轮机的蒸汽转矩m
t
和发电机组的反力矩me间的不平衡，确定发电机组功率的功率差值为：
[0082][0083]
其中，m
t
为汽轮机的蒸汽转矩，me为发电机组的反力矩，δm为汽轮机不平衡力矩，p
t
为汽轮机组机械功率，pe为发电机组电气功率，n1为机组当前瞬时暂态转速。
[0084]
优选地，功率差值阈值为0.4pu或0.5pu。
[0085]
判断发电机组转速值是否比标准转速值超过预设比例值；
[0086]
优选地，判断发电机组减少50％负荷时转速是否达到最大值。
[0087]
优选地，预设比例值为102％或103％。
[0088]
结果单元302，用于在机组转速和不平衡功率均满足判决条件，并能同时保持预设时长时，判断发电机组处于孤网运行状态。
[0089]
优选地，预设时长为2秒。
[0090]
本发明优选实施方式的一种用于判别机组孤网运行状态的系统与本发明优选实施方式的一种用于判别机组孤网运行状态的方法相对应，在此不再进行赘述。
[0091]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。
[0092]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0093]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指
令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0094]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0095]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0096]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
[0097]
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
[0098]
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

技术特征：
1.一种由转速和功率不平衡判别机组孤网运行状态的方法，所述方法包括：当发电机组功率不平衡保护动作信号出现后，执行判断，包括：判断发电机组功率的功率差值不平衡量是否超过功率差值阈值；判断发电机组转速值是否比标准转速值超过预设比例值；在机组转速和不平衡功率均满足判决条件，并能同时保持预设时长时，判断发电机组处于孤网运行状态。2.根据权利要求1所述的方法，所述发电机组功率包括：机械功率和电气功率。3.根据权利要求2所述的方法，还包括：基于发电厂的汽轮机的蒸汽转矩m
t
和发电机组的反力矩m
e
间的不平衡，确定发电机组功率的功率差值为：其中，m
t
为汽轮机的蒸汽转矩，m
e
为发电机组的反力矩，δm为汽轮机不平衡力矩，p
t
为汽轮机组机械功率，p
e
为发电机组电气功率，n1为机组当前瞬时暂态转速。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：判断发电机组减少50％负荷时转速是否达到最大值。5.根据权利要求1所述的方法，所述功率差值阈值为0.4pu或0.5pu。6.根据权利要求1所述的方法，所述预设比例值为102％或103％。7.根据权利要求1所述的方法，所述预设时长为2秒。8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行权利要求1-7中任一项所述的方法。9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：处理器和存储器；其中，所述存储器，用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现权利要求1-7中任一项所述的方法。10.一种由转速和功率不平衡判别机组孤网运行状态的系统，所述系统包括：初始单元，用于当发电机组功率不平衡保护动作信号出现后，执行判断，包括：判断发电机组功率的功率差值不平衡量是否超过功率差值阈值；判断发电机组转速值是否比标准转速值超过预设比例值；结果单元，用于在机组转速和不平衡功率均满足判决条件，并能同时保持预设时长时，判断发电机组处于孤网运行状态。11.根据权利要求10所述的系统，所述发电机组功率包括：机械功率和电气功率。12.根据权利要求11所述的系统，所述初始单元，还用于基于发电厂的汽轮机的蒸汽转矩m
t
和发电机组的反力矩m
e
间的不平衡，确定发电机组功率的功率差值：其中，m
t
为汽轮机的蒸汽转矩，m
e
为发电机组的反力矩，δm为汽轮机不平衡力矩，p
t
为汽轮机组机械功率，p
e
为发电机组电气功率，n1为机组当前瞬时暂态转速。13.根据权利要求10所述的系统，所述初始单元，还用于判断发电机组减少50％负荷时
转速是否达到最大值。14.根据权利要求10所述的系统，所述功率差值阈值为0.4pu或0.5pu。15.根据权利要求10所述的系统，所述预设比例值为102％或103％。16.根据权利要求10所述的系统，所述预设时长为2秒。

技术总结
本发明公开了一种由转速和功率不平衡判别机组孤网运行状态的方法及系统，其中方法包括：当发电机组功率不平衡保护动作信号出现后，执行判断，包括：判断发电机组功率的功率差值不平衡量是否超过功率差值阈值；判断发电机组转速值是否比标准转速值超过预设比例值；在机组转速和不平衡功率均满足判决条件，并能同时保持预设时长时，判断发电机组处于孤网运行状态。本发明可以准确确定机组是否处于孤网运行状态，使机组迅速切换为孤网运行模式。使机组迅速切换为孤网运行模式。使机组迅速切换为孤网运行模式。


技术研发人员：黄兴 周成 李德鑫 庄冠群 于大海 霍承祥 高磊 肖洋 张海锋 王佳蕊 王伟
受保护的技术使用者：国网吉林省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：2023.02.16
技术公布日：2023/9/14