[发明专利]一种测定发电机轴系固有频率的方法

说明书

本申请公开了一种测定发电机轴系固有频率的方法，包括如下步骤：S1、通过电机制造厂家提供的参数，计算出电机扭振固有频率的理论值，并设定参数；S2、在发电机出线端或出线变压器的高压侧装备STATCOM，STATCOM在正常状态下用于抑制次同步振荡；S4、在步骤S3中获得范围内激发扭振最快的频率，作为扭振固有频率最接近真实值的设定参数。本发明用原有STATCOM即可测定汽轮机扭振固有频率，没有额外的设备安装成本；测试得到的扭振固有频率接近真实值，可以直接用于监控设备的参数设定，以及工程分析计算；提高了包括STATCOM装置在内的控制保护设备的可靠性；测试过程安全可靠，不会造成汽轮机损伤，以及其他不可控的后果。

技术领域

本申请涉及电气工程及其自动化领域，尤其涉及一种测定发电机轴系固有频率的方法。

背景技术

在发电机运行过程中，在转子速度变化，出现某些特定转速的分量时，电机轴系会发生强烈的扭转振动，这一转速被称为“临界转速”，对应的频率被称为“扭振固有频率”，这一扭振会加剧发电机轴系的疲劳损耗，严重缩短发电机的运行寿命；

在汽轮机扭振现象中，次同步扭振是特征明显且危害最为严重的一种，因其振荡频率低于系统的同步频率，故称次同步共振，在同等能量干扰下，低阶的轴系扭振最易触发，目前对扭振的防范与研究，以低阶的次同步扭振为主，而计算与测定次同步扭振的固有频率是最为关键的一环；

目前工程中使用的扭振固有频率参数，主要通过两种方法获得：一、根据汽轮机的物理结构建模计算，得出各阶扭振固有频率；二、通过现有的电气仿真软件，模拟电机的运行，通过对干扰状态下电机信号进行傅里叶分析，得到电机的幅频特性曲线，选取极大值点对应的频率作为各阶扭振固有频率；

然而，通过以上方法得到的扭振固有频率参数，无法确定符合电机真实的状态：参数的差异、理论的缺陷，都可能导致参数的误差，这一误差会导致分析得到的扭振幅度降低，轴系疲劳累计速度缓慢，降低了扭振监控设备的可靠性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种自适应监测发电机扭振状态的方法，本方法用原有STATCOM即可测定汽轮机扭振固有频率，没有额外的设备安装成本；测试得到的扭振固有频率接近真实值，可以直接用于监控设备的参数设定，以及工程分析计算；提高了包括STATCOM装置在内的控制保护设备的可靠性；测试过程安全可靠，不会造成汽轮机损伤，以及其他不可控的后果。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

一种测定发电机轴系固有频率的方法，包括如下步骤：

S1、通过电机制造厂家提供的参数，计算出电机扭振固有频率的理论值，并设定参数；

S2、在发电机出线端或出线变压器的高压侧装备STATCOM，STATCOM在正常状态下用于抑制次同步振荡，在测试过程中，以此进行扭振固有频率的测定；

S3、在电机运行状态下，通过STATCOM发出某频率的可变干扰，这一频率是以理论计算值为中心的频率范围，而干扰的幅度则是由小变大，并记录每次试验的激发时长，观察时长的规律；

S4、在步骤S3中获得范围内激发扭振最快的频率，作为扭振固有频率最接近真实值的设定参数。

优选的，步骤S1中电机在基频以内的固有频率有二阶或者三阶，设置适当的区域宽度缩小固有频率的搜寻范围。

优选的，所述区域宽度的设置有两个条件：

(1)下限是确认以输入固有频率作为中心、区域宽度范围内，可以包含所有工况下固有频率的变化；

(2)上限是各阶固有频率所占的范围不会重叠，初始参数和区域宽度的设置，是为了粗略的分割各阶固有频率所在的范围。