一、應(yīng)用范圍
GMD-2000大型發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)是集發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、運(yùn)行穩(wěn)定監(jiān)視及檢修電氣試驗(yàn)自動(dòng)化于一體的綜合監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)。
當(dāng)前，集中式管理是現(xiàn)代化電廠的一種發(fā)展趨勢(shì)，如 DCS系統(tǒng)、 ECS系統(tǒng)和故障信息處理系統(tǒng)等。但較完整地、專門針對(duì)發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)和故障診斷及處理的系統(tǒng)尚待建立和發(fā)展。目前，一些電廠的發(fā)電機(jī)除由制造廠裝設(shè)的較完整的溫度監(jiān)測(cè)元件外，也分別裝有一些單一的，諸如發(fā)電機(jī)定子局部放電監(jiān)測(cè)、轉(zhuǎn)子匝間及對(duì)地絕緣監(jiān)測(cè)、發(fā)電機(jī)局部過(guò)熱監(jiān)測(cè)、定子繞組端部（或機(jī)座）振動(dòng)監(jiān)測(cè)及氫油水系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)等裝置，對(duì)發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行發(fā)揮了一定作用。但由于各種原因（性能、質(zhì)量、可靠性，特別是抗干擾能力、價(jià)格及維護(hù)等）， 虛報(bào)誤報(bào)時(shí)有發(fā)生，尚不能有效地發(fā)揮安全監(jiān)控的作用。此外，根據(jù)發(fā)電機(jī)故障萌生的先兆和特點(diǎn)，進(jìn)行早期預(yù)報(bào)，提出預(yù)防和處理措施的故障診斷系統(tǒng)也屬少見(jiàn)。本裝置的特點(diǎn)是，除通過(guò)在線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，對(duì)發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和綜合評(píng)估外，還具有故障診斷的功能。即結(jié)合發(fā)電機(jī)的在線實(shí)時(shí)、在線非實(shí)時(shí)及離線數(shù)據(jù)，通過(guò)專家診斷系統(tǒng)綜合處理，對(duì)存在故障隱患的發(fā)電機(jī)進(jìn)行早期預(yù)報(bào)，對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)及后果提出診斷和處理意見(jiàn)。
發(fā)電機(jī)的功角是發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行直接和重要的標(biāo)志，利用實(shí)時(shí)測(cè)量的發(fā)電機(jī)功角繪制的發(fā)電機(jī)P-Q圖（安全運(yùn)行極限圖）能準(zhǔn)確地確定發(fā)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定裕度。當(dāng)發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行接近穩(wěn)定極限或由于電力系統(tǒng)出現(xiàn)瞬間異常導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組可能出現(xiàn)振蕩或失去穩(wěn)定時(shí)，本系統(tǒng)能及時(shí)提示和報(bào)警，必要時(shí)為保證發(fā)電機(jī)的安全而發(fā)出提示運(yùn)行人員手動(dòng)切機(jī)的信號(hào)。
本系統(tǒng)對(duì)在電廠進(jìn)行的全部電氣試驗(yàn)也提供了高效能和方便的使用功能。對(duì)發(fā)電機(jī)組在交接驗(yàn)收、檢修、運(yùn)行時(shí)的一系列電氣試驗(yàn)無(wú)需對(duì)二次測(cè)試回路進(jìn)行重新接線，試驗(yàn)曲線能以圖形界面顯示，試驗(yàn)數(shù)據(jù)及表格則以文本格式輸出，方便用戶分析。從節(jié)省試驗(yàn)時(shí)間、減少試驗(yàn)人員工作量及經(jīng)濟(jì)性等各方面考慮，本系統(tǒng)均提供了優(yōu)質(zhì)和高效服務(wù)。
GMD-2000大型發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)可通過(guò)串行口或局域網(wǎng)與DCS或 ECS進(jìn)行通訊，作為其一子系統(tǒng)上傳發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行信息，這些信息可以作為發(fā)電機(jī)狀態(tài)檢修的重要參考，是實(shí)現(xiàn)大型發(fā)電機(jī)狀態(tài)檢修不可或缺的理想助手；同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)由DCS或 ECS系統(tǒng)操作電氣試驗(yàn)并自動(dòng)記錄與處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)和繪制試驗(yàn)曲線。
二、主要功能
1. 基于“指紋”模型的溫度監(jiān)測(cè)與分析在現(xiàn)行國(guó)標(biāo)、《汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程》和《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中都要求：“運(yùn)行人員應(yīng)將發(fā)電機(jī)溫度（繞組、鐵芯、冷卻介質(zhì)的溫度和溫升）與正常值比較，要注意監(jiān)視相應(yīng)的溫差、溫升，并且要按照制造廠的規(guī)定或相應(yīng)的限額進(jìn)行報(bào)警或停機(jī)”，但在執(zhí)行中缺乏可操作性，其最大的難點(diǎn)是，正常值的獲取問(wèn)題。本系統(tǒng)采用定子繞組溫度指紋計(jì)算的方法在線實(shí)時(shí)計(jì)算出每個(gè)運(yùn)行工況下發(fā)電機(jī)每個(gè)出水溫度（溫升）和槽溫度（溫升）的正常值,通過(guò)與實(shí)測(cè)值的比較便可看出當(dāng)前發(fā)電機(jī)的熱狀態(tài)。通常溫升比（溫升實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之比）的大小直接反映定子繞組的熱狀態(tài)是否正?；蚬收系膰?yán)重程度。因此，本系統(tǒng)將溫升比作為發(fā)電機(jī)溫度告警閾值（動(dòng)態(tài)閾值），使得發(fā)電機(jī)定子繞組熱狀態(tài)監(jiān)測(cè)精度大大提高。
2、 發(fā)電機(jī)運(yùn)行故障診斷
本系統(tǒng)對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組、定子鐵心及機(jī)座、氫油水系統(tǒng)等發(fā)生的，與溫度、過(guò)熱、振動(dòng)、噪聲、局部放電及絕緣問(wèn)題等異?，F(xiàn)象有關(guān)的100余種故障具有診斷功能。可以根據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行和檢修時(shí)采集的各種在線實(shí)時(shí)、在線非實(shí)時(shí)及離線存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)源，通過(guò)人工智能方法（專家數(shù)據(jù)庫(kù)）進(jìn)行診斷 ，判斷故障原因及發(fā)展趨勢(shì)，提出科學(xué)的處理意見(jiàn)和預(yù)防措施。
3、 發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行信息管理
本系統(tǒng)按發(fā)電機(jī)運(yùn)行與檢修相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程的規(guī)定和要求，針對(duì)一系列監(jiān)視發(fā)電機(jī)和變壓器組安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)裝置提供的信息進(jìn)行采集、記錄和管理，并可隨時(shí)調(diào)取顯示監(jiān)測(cè)裝置的各種參量數(shù)據(jù)及其變化趨勢(shì)，為運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷與隱患提供可靠的數(shù)據(jù)，當(dāng)某些數(shù)據(jù)超過(guò)規(guī)定限值時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警提示。
4、 發(fā)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定監(jiān)視與記錄
?。?/span>1）電網(wǎng)故障導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)異常
當(dāng)電網(wǎng)故障引起發(fā)電機(jī)電功率不平衡而出現(xiàn)振蕩或失去穩(wěn)定時(shí)，自動(dòng)記錄發(fā)電機(jī)功角、有功、無(wú)功功率及轉(zhuǎn)速，記錄時(shí)間為20-30分鐘，并有報(bào)警輸出。如功角超過(guò)靜態(tài)穩(wěn)定值且OPC動(dòng)作時(shí)，為保證機(jī)組不受損害，可提供人工切機(jī)參考報(bào)警信號(hào)。
?。?/span>2）發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行與失磁
當(dāng)發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)能監(jiān)視記錄發(fā)電機(jī)功角，并根據(jù)功角的變化情況來(lái)判斷其進(jìn)相深度。為防止勵(lì)磁過(guò)低而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失穩(wěn)，當(dāng)功角超過(guò)規(guī)定限值時(shí)，有開(kāi)關(guān)量報(bào)警輸出。當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁時(shí)，本系統(tǒng)能自動(dòng)進(jìn)行記錄，以供運(yùn)行人員了解失磁全過(guò)程，查找失磁原因，分析判斷發(fā)電機(jī)可能的損傷程度。
?。?/span>3）發(fā)電機(jī)的P-Q曲線
實(shí)時(shí)顯示發(fā)電機(jī)的P-Q圖（安全運(yùn)行極限圖），同時(shí)在圖上標(biāo)明當(dāng)時(shí)發(fā)電機(jī)運(yùn)行的工作點(diǎn)和穩(wěn)定裕度。當(dāng)超過(guò)正常規(guī)定的P-Q曲線范圍，即自動(dòng)記錄發(fā)電機(jī)功角、有功、無(wú)功功率及轉(zhuǎn)速，并有開(kāi)關(guān)量報(bào)警輸出。
?。?/span>4）數(shù)據(jù)分析
本系統(tǒng)有專用的分析軟件包，對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行異?；蚴Х€(wěn)情況下所記錄的各個(gè)參量的數(shù)據(jù)（包括所有派生量）進(jìn)行計(jì)算、處理和分析，以查找故障類型和起因。
5、 發(fā)電機(jī)電氣試驗(yàn)
本系統(tǒng)可以接受DCS 或 ECS命令完成以下試驗(yàn)：
?。?/span>1）發(fā)電機(jī)空載、短路試驗(yàn) ；
（2）主勵(lì)磁機(jī)空載、負(fù)載試驗(yàn) ；
?。?/span>3）發(fā)電機(jī)零起升壓、±10%階躍及滅磁試驗(yàn) ；
?。?/span>4）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器其它動(dòng)態(tài)試驗(yàn)；
?。?/span>5）同期試驗(yàn) ；
（6）甩負(fù)荷試驗(yàn) ；
?。?/span>7）進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn) ；
?。?/span>8）用戶定義的其它試驗(yàn) ；
此項(xiàng)功能是根據(jù)測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成參數(shù)計(jì)算、試驗(yàn)曲線繪制和以 Excel 等文本格式輸出的試驗(yàn)報(bào)表。
6、 制表、打印
本系統(tǒng)記錄的所有曲線及參數(shù)均可根據(jù)用戶需要打印輸出。
7、 報(bào)警輸出
?。?/span>1）發(fā)電機(jī)失穩(wěn)報(bào)警 ；
（2）發(fā)電機(jī)功角越限報(bào)警 ；
?。?/span>3）低勵(lì)報(bào)警 ；
?。?/span>4）過(guò)勵(lì)報(bào)警 ；
?。?/span>5）故障啟動(dòng)報(bào)警 ；
?。?/span>6）各種監(jiān)測(cè)裝置越限報(bào)警 ；
三、技術(shù)特點(diǎn)
1、 本系統(tǒng)集發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷、發(fā)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定監(jiān)錄、發(fā)電機(jī)檢修電氣試驗(yàn)自動(dòng)化于一體，具有高性價(jià)比。數(shù)據(jù)傳輸采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
2、 與局部放電、轉(zhuǎn)子匝間短路、定子溫度、定子振動(dòng)、絕緣過(guò)熱及氫油水等監(jiān)測(cè)裝置通訊，集中采集數(shù)據(jù)，為狀態(tài)檢修及故障診斷提供決策依據(jù)。
3、 可與DCS系統(tǒng)、ECS系統(tǒng)、SIS系統(tǒng)和MIS系統(tǒng)等廠內(nèi)局域網(wǎng)聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，便于管理。
4、 實(shí)現(xiàn)由DCS或ECS直接操作的電氣試驗(yàn)自動(dòng)化。
5、 歷史數(shù)據(jù)記錄為五年以上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄超前一個(gè)大修期。
6、 對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行或失穩(wěn)運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視與記錄。
7、 可以顯示與發(fā)電機(jī)運(yùn)行有關(guān)的不對(duì)稱度及諧波。
8、 可以對(duì)低頻振蕩的信息進(jìn)行檢測(cè)和顯示。
四、技術(shù)指標(biāo)
1、 通道容量：模擬量64路，開(kāi)關(guān)量64路 ；
2、 A/D轉(zhuǎn)換精度：14位 ；
3、 有效值準(zhǔn)確度：0.2級(jí) ；
4、 角度分辨率：0.1度 ；
5、 信號(hào)輸入范圍：
（1）交流電壓：0～150V；
（2）交流電流：0～5A；
（3）轉(zhuǎn)速信號(hào)：交流信號(hào)：0～150V；
（4）脈沖信號(hào)：-5V～150V，1～5000Hz，正、負(fù)脈沖信號(hào) ；
6、 供電電源：
（1）AC220V ±10%; 50Hz ±0.5Hz；
（2）DC220V ±10% 或DC110V ±10%；
7、 工作溫度：-5℃～45℃ ；
8、 相對(duì)濕度：5%～95%；
9、 絕緣強(qiáng)度：AC2500V；
五、發(fā)電機(jī)示意圖
六、系統(tǒng)圖
