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GMD-2000大型发电机 状态监测及故障诊断系统

一、应用范围
   GMD-2000大型发电机 状态监测及故障诊断系统是集发电机运行状态监测、故障诊断、运行稳定监 视及检修电气试验自动化于一体的综合监测管理系统。

   当前,集中式管理 是现代化电厂的一种发展趋势,如 DCS系统、 ECS系统和故障 信息处理系统等。但较完整地、专门针对发 电机安全运行监测和故障诊断及处理的系统尚待建立和发展。目前,一些电厂的 发电机除由制造厂装设的较完整的温度监测元件外,也分别装有 一些单一的,诸如发电机 定子局部放电监测、转子匝间及 对地绝缘监测、发电机局部过热监测、定子绕组端部(或机座)振动监测及 氢油水系统故障监测等装置,对发电机安 全运行发挥了一定作用。但由于各种原因(性能、质量、可靠性,特别是抗干扰能力、价格及维护等), 虚报误报时有发生,尚不能有效 地发挥安全监控的作用。此外,根据发电机 故障萌生的先兆和特点,进行早期预报,提出预防和 处理措施的故障诊断系统也属少见。本装置的特点是,除通过在线 实时数据分析,对发电机组 安全运行状态进行监测和综合评估外,还具有故障 诊断的功能。即结合发电 机的在线实时、在线非实时 及离线数据,通过专家诊 断系统综合处理,对存在故障 隐患的发电机进行早期预报,对其发展趋 势及后果提出诊断和处理意见。
   发电机的功 角是发电机稳定运行直接和重要的标志,利用实时测 量的发电机功角绘制的发电机P-Q图(安全运行极限图)能准确地确 定发电机运行稳定裕度。当发电机进 相运行接近稳定极限或由于电力系统出现瞬间异常导致发电机组可能出现振荡或失去稳定时,本系统能及 时提示和报警,必要时为保 证发电机的安全而发出提示运行人员手动切机的信号。
   本系统对在 电厂进行的全部电气试验也提供了高效能和方便的使用功能。对发电机组 在交接验收、检修、运行时的一 系列电气试验无需对二次测试回路进行重新接线,试验曲线能 以图形界面显示,试验数据及 表格则以文本格式输出,方便用户分析。从节省试验时间、减少试验人 员工作量及经济性等各方面考虑,本系统均提 供了优质和高效服务。
   GMD-2000大型发电机 状态监测及故障诊断系统可通过串行口或局域网与DCS ECS进行通讯,作为其一子 系统上传发电机的安全运行信息,这些信息可 以作为发电机状态检修的重要参考,是实现大型 发电机状态检修不可或缺的理想助手;同时也可实现由DCS ECS系统操作电 气试验并自动记录与处理试验数据和绘制试验曲线。
二、主要功能
1. 基于“指纹”模型的温度 监测与分析在现行国标、《汽轮发电机运行规程》和《防止电力生 产重大事故的二十五项重点要求》中都要求:“运行人员应 将发电机温度(绕组、铁芯、冷却介质的 温度和温升)与正常值比较,要注意监视 相应的温差、温升,并且要按照 制造厂的规定或相应的限额进行报警或停机”,但在执行中 缺乏可操作性,其最大的难点是,正常值的获取问题。本系统采用 定子绕组温度指纹计算的方法在线实时计算出每个运行工况下发电机每个出水温度(温升)和槽温度(温升)的正常值,通过与实测 值的比较便可看出当前发电机的热状态。通常温升比(温升实测值 与计算值之比)的大小直接 反映定子绕组的热状态是否正常或故障的严重程度。因此,本系统将温 升比作为发电机温度告警阈值(动态阈值),使得发电机 定子绕组热状态监测精度大大提高。
2
发电机运行故障诊断
  本系统对发 电机定子绕组、转子绕组、定子铁心及机座、氢油水系统等发生的,与温度、过热、振动、噪声、局部放电及 绝缘问题等异常现象有关的100余种故障具 有诊断功能。可以根据发 电机运行和检修时采集的各种在线实时、在线非实时 及离线存储的数据源,通过人工智能方法(专家数据库)进行诊断 ,判断故障原 因及发展趋势,提出科学的 处理意见和预防措施。
3
发电机组安 全运行信息管理
  本系统按发 电机运行与检修相关的国家标准和规程的规定和要求,针对一系列 监视发电机和变压器组安全运行监测装置提供的信息进行采集、记录和管理,并可随时调 取显示监测装置的各种参量数据及其变化趋势,为运行人员 及时发现设备缺陷与隐患提供可靠的数据,当某些数据 超过规定限值时及时发出报警提示。
4
发电机运行 稳定监视与记录
  (1)电网故障导 致的发电机异常
  当电网故障 引起发电机电功率不平衡而出现振荡或失去稳定时,自动记录发电机功角、有功、无功功率及转速,记录时间为20-30分钟,并有报警输出。如功角超过 静态稳定值且OPC动作时,为保证机组不受损害,可提供人工 切机参考报警信号。


  (2)发电机进相 运行与失磁
  当发电机进 相运行时能监视记录发电机功角,并根据功角 的变化情况来判断其进相深度。为防止励磁 过低而导致发电机失稳,当功角超过 规定限值时,有开关量报警输出。当发电机失磁时,本系统能自 动进行记录,以供运行人 员了解失磁全过程,查找失磁原因,分析判断发 电机可能的损伤程度。
  (3)发电机的P-Q曲线
  实时显示发电机的P-Q图(安全运行极限图),同时在图上 标明当时发电机运行的工作点和稳定裕度。当超过正常规定的P-Q曲线范围,即自动记录 发电机功角、有功、无功功率及转速,并有开关量报警输出。
  (4)数据分析
  本系统有专 用的分析软件包,对发电机运 行异常或失稳情况下所记录的各个参量的数据(包括所有派生量)进行计算、处理和分析,以查找故障 类型和起因。
5
发电机电气试验
  本系统可以接受DCS ECS命令完成以下试验:
  (1)发电机空载、短路试验

  (2)主励磁机空载、负载试验
  (3)发电机零起升压、±10%阶跃及灭磁试验

  (4)励磁调节器 其它动态试验;
  (5)同期试验

  (6)甩负荷试验
  (7)进相运行试验

  (8)用户定义的其它试验
  此项功能是 根据测得的试验数据通过计算机自动完成参数计算、试验曲线绘制和以 Excel 等文本格式 输出的试验报表。
6
制表、打印
  本系统记录 的所有曲线及参数均可根据用户需要打印输出。
7
报警输出
  (1)发电机失稳报警

  (2)发电机功角越限报警
  (3)低励报警

  (4)过励报警
  (5)故障启动报警

  (6)各种监测装 置越限报警
三、技术特点
  1
本系统集发 电机运行状态监测及故障诊断、发电机运行稳定监录、发电机检修 电气试验自动化于一体,具有高性价比。数据传输采 用网络结构。
  2
与局部放电、转子匝间短路、定子温度、定子振动、绝缘过热及 氢油水等监测装置通讯,集中采集数据,为状态检修 及故障诊断提供决策依据。
  3
可与DCS系统、ECS系统、SIS系统和MIS系统等厂内 局域网联接,实现数据共享,便于管理。
  4
实现由DCSECS直接操作的 电气试验自动化。
  5
历史数据记 录为五年以上,实现数据记 录超前一个大修期。
  6
对发电机进 相运行或失稳运行进行监视与记录。
  7
可以显示与 发电机运行有关的不对称度及谐波。
  8
可以对低频 振荡的信息进行检测和显示。
四、技术指标
  1
通道容量:模拟量64路,开关量64
  2
A/D转换精度:14
  3
有效值准确度:0.2
  4
角度分辨率:0.1
  5
信号输入范围:
       1)交流电压:0150V;
       2)交流电流:05A;
       3)转速信号:交流信号:0150V;
       4)脉冲信号:-5V150V15000Hz,正、负脉冲信号
  6
供电电源:
       1AC220V ±10%; 50Hz ±0.5Hz;
       2DC220V ±10% DC110V ±10%;
  7
工作温度:-545
  8
相对湿度:5%95%;
  9
绝缘强度:AC2500V;
五、发电机示意图



六、系统图


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