一种面向次同步谐振或振荡的远程监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统稳定控制技术领域，具体涉及一种面向次同步谐振或振荡的远程监控系统，主要用于环境激励下区域电网内动态振荡的实时监控和集中管理。
技术背景
[0002]随着区域电网的互联，远距离大容量输电需求的不断上升，串补输电、交直流混合输电及柔性交流输电设备等新型技术被电力系统越来越多地采用，使得由此引发的次同步谐振或振荡问题严重威胁了电网和机组的安全稳定运行。作为动态电力系统稳定控制领域的一个关键问题，研究一种面向次同步谐振或振荡的广域监测系统具有重要的理论和现实意义。
[0003]目前，国内外对次同步谐振或振荡问题的研究主要集中在扭振保护和振荡控制方面。工程应用中，借助扭振系列装置(监测类、保护类和控制类)对轴系转速和机端电压/电流进行采集和分析，实现对应机组的扭振监控和现场运行指导。主要体现在振荡模态幅值、阻尼(扰动工况下)和轴系危险截面的疲劳计算等方面。然而，需要指出的是，模态阻尼作为衡量次同步谐振或振荡稳定的重要指标，目前尚缺乏一种环境激励下的辨识手段，因此，研究一种适用于实时多变运行环境的次同步模态阻尼连续监测技术十分必要。此外，由于区域电网的互联，系统运行中导致次同步风险的薄弱环节增多，为了保证机组和电网的安全可靠运行，亟需研究一种面向区域电网的扭振集中监控系统，提升运行管理的智能化水平。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种扭振远程监控系统来实现环境激励下次同步谐振或振荡的实时远程监控系统，为区域电网内动态振荡特性的集中管理提供一种智能化手段。
[0005]本发明具体采用以下技术方案:
[0006]一种面向次同步谐振或振荡的远程监控系统，其特征在于:
[0007]该远程监控系统包括顺次连接的现场扭振系列装置、子站级数据管理中心和主站级数据管理中心三部分；
[0008]其中，扭振系列装置安装在发电厂及枢纽变电站，通过对发电机组轴系转速和发电机组机端电气量连续监视和分析，从扭振安全监测、振荡阻尼控制和机组保护跳闸方面为包括机械系统和电气系统的整个机网运行系统分析提供解决方案和扭振监测数据；
[0009]子站级数据管理中心位于配置有扭振系列装置的发电厂或枢纽变电站，通过交换机与扭振系列装置完成通讯连接，用于集成同一发电厂或变电站内所有扭振监测和扭振保护数据；
[0010]主站级数据管理中心位于调度中心，通过电力数据网与子站级数据管理中心完成通讯连接，用于对所管辖区域电网内扭振监测和保护数据的集中管理、综合分析和高级应用展示。
[0011]本发明进一步优选包括以下方案:
[0012]所述的扭振系列装置均与标准时间系统同步，所述扭振系列装置包括扭振监测装置、扭振控制装置和扭振保护装置；其中，扭振监测装置用于实现发电机组轴系扭振的模态监测和发电机组轴系危险截面的疲劳监测；扭振控制装置用于在发电机组出现扭振时，通过提高机网运行系统阻尼水平对机组扭振加以抑制；扭振保护装置在发电机组轴系扭振威胁到机组安全时，进行保护跳闸、告警和联动。
[0013]扭振监测装置通过对连续采集的轴系转速和机端电气量进行频谱分析、模态分析、阻尼分析和疲劳分析，实现次同步监测功能。扭振监测数据包括①模拟量:模态频率、模态幅值、模态阻尼、电压有效值、电流有效值、轴系危险截面单次扰动疲劳累积值和疲劳总累积值数字量:模态启动告警和模态开始疲劳累积告警；③录波数据:轴系转速、各阶模态、机端电压、机端电流、装置启动和装置告警信号。其中，模态阻尼作为衡量次同步谐振或振荡稳定性的重要指标，是基于环境激励下连续采集的轴系转速响应，利用随机减量技术和依氏时域法实时辨识的。扭振控制装置通过提高机网运行系统阻尼水平配合保护装置共同维护机组和电网的安全稳定运行。
[0014]扭振保护装置通过对连续采集的轴系转速进行模态发散判断，综合机端电气量辅加疲劳损耗判断，在发现扭振可能威胁机组安全时，实现机组保护功能。扭振保护数据包括:①模拟量:模态频率、模态幅值、电压有效值、电流有效值、轴系危险截面单次扰动疲劳累积值和疲劳总累积值数字量:模态启动告警、模态开始疲劳累积告警和装置动作告警；③录波数据:轴系转速、各阶模态、机端电压、机端电流、装置启动、装置告警和装置动作信号。
[0015]所述的本发明具体涉及的扭振监测和保护数据，首先借助交换机，一方面通过设置在发电厂电源点和枢纽变电站的上位机显示，另一方面存储至子站级数据管理中心；然后通过电力数据网完成由子站向主站的数据转发。
[0016]子站级数据管理中心将同一发电厂或者枢纽变电站内的扭振监测和扭振保护数据进行集中接入，实现大容量数据的管理、为厂站层装置和远端监控系统的相互通讯提供规约转换接口。
[0017]所述的主站级数据管理中心至少包含一台远端服务器，通过对所辖区域电网内所有上送扭振监测和扭振保护数据进行入库存储和综合分析，以客户端或浏览器的方式向调度人员提供高级应用功能；所述高级应用功能包括实时监控、历史统计、运行方式聚类、风险评估和安全预警。
[0018]其中，所述实时监控是指:基于各子站级数据管理中心上送的扭振监测装置和扭振保护装置当前运行数据，对所辖区域电网内次同步振荡的模态幅值和模态阻尼、机端电压和电流进行实时集中展示。
[0019]所述的历史统计是指:基于各子站级数据管理中心上送的扭振监测装置和扭振保护装置历史运行数据，对告警信息、录波信息、模态幅值、模态阻尼和疲劳累积信息进行综合分析，并将其统计分布特性以图表方式展示。
[0020]所述运行方式聚类是指:基于主站数据管理中心存储的历史模态幅值和模态阻尼信息，通过聚类挖掘算法，建立大扰动、小扰动及噪声扰动三种典型机网运行方式下的次同步振荡模态特征分布模型。
[0021]所述风险评估和安全预警是指:基于主站数据管理中心存储的历史录波，通过时间序列特征提取，结合基于距离的异常检测数据挖掘手段，建立基于录波的次同步风险评估模型；次同步风险评估模型可对当前区域电网运行工况进行评估，当捕捉到潜在事件时，以短信或邮件方式向调度运行人员提供预警信号和运行建议。
[0022]本发明具有以下有益的技术效果:
[0023]本发明所公开的一种面向次同步谐振/振荡的远程监控系统，通过对所管辖范围内所有扭振监测和保护数据进行集中管理和综合分析，实现了对区域电网次同步谐振或振荡特性的连续监测和深层挖掘。采用该技术方案后，不仅可以实现运行环境下区域电网次同步阻尼的连续集中监控，而且可及时发现系统运行中存在的安全隐患和薄弱环节，为调度运行人员提供有效的辅助决策支持。
【附图说明】
[0024]图1为本发明申请的SSR/SS0远程监控系统架构图；
[0025]图2为本发明申请的SSR/SS0远程监控系统功能图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合说明书附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细阐述。
[0027]如图1所示，一种面向次同步谐振或振荡的远程监控系统，包括顺次连接的扭振系列装置、子站级数据管理中心和主站级数据管理中心三部分。其中，扭振系列装置中的扭振监测和保护数据借助交换机，一方面通过本地上位机显示，一方面存储至子站级数据管理中心；子站级数据管理中心通过对同一厂站内所有扭振监测和保护数据进行集成和转发，经电力数据网上送至主站级数据管理中心；主站级数据管理中心至少包含一台SCADA服务器，通过对所管辖区域电网内的扭振数据进行集中管理和综合分析，以客户端或浏览器方式向调度人员提供多种高级应用功能。
[0028]其中扭振系列装置位于发电厂电源点或枢纽变电站，包括扭振监测装置、扭振控制装置和扭振保护装置，为面向次同步谐振或振荡的远程监控系统提供充足的数据来源通讯。扭振系列装置采用转速传感器和电压/电流互感器连续采集轴系转速和机端电压/电流，通过模态特征分析和轴系疲劳监测，分别从扭振监测、阻尼控制和机组保护三方面出发，为机网系统运行中可能存在的次同步谐振或振荡问题提供工程解决方案。
[0029]根据实际现场需求，扭振监测装置、扭振控制装置和扭振保护装置被安置于各大发电厂或枢纽变电站，所有扭振系列装置均与标准时间系统GPS同步。其中，扭振控制装置主要配合扭振保护装置为机网安全稳定运行提供工程解决方案，对本发明所述的面向次同步谐振或振荡的远程监控系统并不作为直接的数据来源。本发明所涉及的通讯数据主要来源于扭振监测装置和扭振保护装置。
[0030]扭振监测数据来源于扭振监测装置，该装置通过连续采集发电机组轴系转速和机端电气量，借助频谱分析、模态分析、阻尼分析和疲劳分析方法，实现机组侧或电网侧次同步谐振或振荡的实时监测。具体通讯数据包括①模拟量:模态频率、模态幅值、模态阻尼、电压有效值、电流有效值、轴系危险截面单次扰动疲劳累积值和疲劳总累积值数字量:模态启动告警和模态开始疲劳累积告警；③录波:轴系转速、各阶模态、机端电压、机端电流、装置启动和装置告警信号。
[0031]模态阻尼作为衡量次同步谐振或振荡稳定性能的重要指标，其实时监测对机网系统运行