基于水头、开度与频率协联曲线的测频装置故障诊断方法与流程

本发明属于水电站自动控制故障诊断领域，具体涉及一种基于水头、开度与频率协联曲线的测频装置故障诊断方法。
背景技术：
：目前，水轮发电机组运行过程中，常采用测频装置采集机组频率信号。机组频率信号测量是实现水力发电频率闭环控制的重要环节，当其发生故障时，若不能诊断并及时进行故障处理，将严重影响机组正常稳定运行。常规的模拟量故障诊断方法在单测频装置采集测量机组频率信号情况下，只能诊断测频装置采集测量机组频率信号是否发生跳变或者断线故障，不能诊断测频装置采集测量机组频率信号是否出现失真故障。现有技术中，常采用三个测频装置采集测量机组频率信号，通过冗余测量三选二的方法诊断信号失真故障。该方法需要采用三个或以上信号采集测量设备，存在诊断成本高，经济性低的问题。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明提供一种基于水头、开度与频率协联曲线的测频装置故障诊断方法，该方法是一种基于水轮发电机组机组水头、开度与频率协联曲线，诊断测频装置采集测量机组频率信号是否出现失真故障的方法。适用于使用水头、开度与频率协联曲线进行调速器电气控制的水电发电机组，旨在解决机组运行过程中，单测频装置采集测量机组频率信号发生失真难以诊断的问题。本发明采取的技术方案为：基于水头、开度与频率协联曲线的测频装置故障诊断方法，包括以下步骤：步骤1：控制器初始化机组水头、开度与频率协联曲线数据。设机组水头、开度与频率协联曲线表格如表1所示。表1中n、m、i、j都为正整数，1＜i≤n，1＜j≤m，fi,j为hi水头yj导叶开度对应的频率；表1水头、开度与频率协联曲线数据表步骤2：控制器检测机组是否空载运行状态，若是，进入步骤4；若否，进入步骤3；步骤3：控制器检测机组频率|f-50hz|是否大于1hz，若是，输出测频装置故障报警，进入步骤9；否则，返回步骤2；步骤4：控制器检测机组频率是否保持稳定，进入步骤5；步骤5：若是，控制器记录当前机组水头h、导叶开度y和频率f，进入步骤6；若否，返回步骤4；步骤6：根据当前水头h，导叶开度y以及水头、开度与频率协联曲线表，计算查表频率f表；计算方法如下：若hi-1≤h≤hi，yj-1≤y≤yj，则：f表j-1＝fi-1，j-1+(fi，j-1-fi-1，j-1)(h-hi-1)/(hi-hi-1)。f表j＝fi-1，j+(fi，j-fi-1，j)(h-hi-1)/(hi-hi-1)。f表＝f表j-1+(f表j-f表j-1)(y-yi-1)/(yi-yi-1)。步骤7：计算表中频率和实际频率值偏差△f。△f＝|f-f表|；步骤8：若△f>f判据，保持2秒，输出测频装置故障报警信号，进入步骤9；否则，返回步骤2。步骤9：控制器检测是否有人工复归信号，若有，则返回步骤2；否则，继续执行本步骤检测操作。本发明一种基于水头、开度与频率协联曲线的测频装置故障诊断方法，技术效果如下：1)采用本发明的方法，可以诊断测频装置采集测量机组频率信号是否出现失真故障。2)采用本发明的方法，可以提高调速器电控系统故障诊断水平。3)本发明的方法简单高效可行且成本低。4)采用本发明的方法，可以解决机组运行过程中，采用单测频装置采集测量机组频率信号出现失真故障，难以诊断的问题。附图说明图1为本发明诊断方法流程图。具体实施方式测频装置有多种测量方式，现有技术一般采用齿盘探头测频方式和pt残压测频方式。齿盘探头测频方式选用的齿盘为金属齿带，测频探头采用非接触式电感式接近开关。非接触式电感式接近开关采用品牌为ifm，型号为ni5-g12-ap6x的测速探头。测频装置故障通常包括测频装置采集测量机组频率信号出现断线、跳变或失真等故障。实施例：将本发明一种基于水头、开度与频率协联曲线的测频装置故障诊断方法应用于某水轮发电机组调速器测频故障诊断。测频装置故障判据f判据设置为0.5hz。该水轮发电机组调速器测频装置采用齿盘测速方式，非接触式电感式接近开关采用品牌为ifm，型号为ni5-g12-ap6x的测速探头。故障诊断方法步骤如下所示：步骤1：调速器控制器初始化机组水头、开度与频率协联曲线数据。设机组水头、开度与频率协联曲线表格如表1所示。表1中n、m、i、j都为正整数，1＜i≤n，1＜j≤m，fi,j为hi水头yj导叶开度对应的频率；表1水头、开度与频率协联曲线数据表h1h2…hi-1hi…hn-1hny1f1,1f2,1…fi-1，1fi，1…fn-1,1fn，1y2f1,2f2,2…fi-1，2fi，2…fn-1,2fn，2………………………yj-1f1，j-1f2，j-1…fi-1，j-1fi，j-1…fn-1,j-1fn，j-1yjf1，jf2，j…fi-1，jfi，j…fn-1,jfn，j………………………ym-1f1，m-1f2，m-1…fi-1，m-1fi，m-1…fn-1,m-1fn，m-1ymf1，mf2，m…fi-1，mfi，m…fn-1,mfn，m步骤2：调速器控制器检测机组是否空载运行状态，若是，进入步骤4；若否，进入步骤3；步骤3：调速器控制器检测机组频率|f-50hz|是否大于1hz，若是，输出测频装置故障报警，进入步骤9；否则，返回步骤2；步骤4：调速器控制器检测机组频率是否保持稳定，进入步骤5；步骤5：若是，调速器控制器记录当前机组水头h、导叶开度y和频率f，进入步骤6；若否，返回步骤4；步骤6：根据当前水头h，导叶开度y以及水头、开度与频率协联曲线表，计算查表频率f表；计算方法如下：若hi-1≤h≤hi，yj-1≤y≤yj，则：f表j-1＝fi-1，j-1+(fi，j-1-fi-1，j-1)(h-hi-1)/(hi-hi-1)。f表j＝fi-1，j+(fi，j-fi-1，j)(h-hi-1)/(hi-hi-1)。f表＝f表j-1+(f表j-f表j-1)(y-yi-1)/(yi-yi-1)。步骤7：计算表中频率和实际频率值偏差△f。△f＝|f-f表|；步骤8：若△f>f判据，保持2秒，输出测频装置故障报警信号，进入步骤9；否则，返回步骤2。步骤9：调速器控制器检测是否有人工复归信号，若有，则返回步骤2；否则，继续执行本步骤检测操作。完成应用后，在水轮发电机组停机，水轮机蜗壳和压力钢管排水完成，尾水管平压的情况下，开展调速器无水试验，对水轮发电机组调速器进行频率失真故障模拟试验。试验过程如下：1、采用华中科技大学水电学院生产制造的tg000系列水轮机调速器仿真测试仪,作为机组频率仿真模拟设备。将仿真测试仪输出的转速模拟信号接入机组转速测量回路，完成试验接线。水头、开度与频率协联曲线表数据已设入调速器控制器。水头、开度与频率协联曲线表中当前水头和额定频率50hz对应的导叶开度值10％。2、将调速器切至现地手动运行方式，手动操作将机组导叶开度缓慢增大至10％，同时模拟输入调速器的机组频率缓慢由0hz增大为50hz，模拟调速器进入空载状态，在空载额定开度10％和额定频率50hz下运行。3、将仿真测试仪输出的转速模拟信号设置为49.49hz，模拟机组频率失真，观察测频装置故障报警信号能否正常报出。4、若测频装置故障报警信号报出，将仿真测试仪输出的转速模拟信号设置为50hz，人工复归故障信号，观察测频装置故障报警信号是否复归。若故障复归，进行下一步试验。5、将仿真测试仪输出的转速模拟信号设置为50.51hz，模拟机组频率失真，观察测频装置故障报警信号能否正常报出。6、试验结束，拆除试验接线，恢复设备至试验前状态。试验记录结果如表1所示：水头、开度与频率协联曲线表中,当前水头和额定频率50hz对应的导叶开度值10％。表1：试验记录表模拟机频导叶开度故障状态50hz10％复归49.49hz10％动作50hz(人工复归)10％复归50.51hz10％动作根据试验记录，可以看出，采用本发明的方法，可以准确诊断测频装置采集测量机组频率信号是否出现失真故障。当前第1页12