“双碳”目标下，我国电力系统的发展呈现出新的趋势，新能源并网规模及电力电子装备在电力系统中的占比进一步提升。当前，以风、光为主的电网友好型新能源主动支撑技术还处于发展阶段，常规发电机的惯量支撑能力对系统频率、电压调节仍然发挥着重要的作用。励磁系统作为常规发电机的控制核心，直接影响着供电可靠性。大容量、高参数机组在实际生产运行中的普遍应用，对励磁系统的运行、维护、故障处理提出了更高的要求。当前，励磁系统主要聚焦于基本的状态监测和安全保护功能，如果励磁系统发生故障后不能被及时发现并处理，就极有可能引发严重的电力事故，因此对励磁系统进行在线监测、预警和故障诊断显得尤为关键。近年来，除了电气量外，发电机碳刷温度、大轴振动信号等辅助参量也应用于励磁系统的故障诊断中。然而，这些诊断系统各自独立，无法实现数据的互联互通和共享。如果将上述诊断系统融合到励磁系统中进行故障预警，需要对现有励磁系统的接口和功能进行必要的改造，新增的分析功能对硬件资源要求较高，这种改造可能对励磁系统最为核心的安全保护功能产生潜在影响。综合以上考虑，本文基于一体化管控的理念，构建一套励磁系统监测数据平台基座。该平台深度融合励磁、热工分散控制系统（distributed control system, DCS）、碳刷测温、发电机保护等站内各相关子系统的关键数据，实现智能数据分析和辅助决策，及早发现和处理励磁系统的运行隐患及故障缺陷，确保电厂安全稳定运行。本文针对某660MW火力发电机组展开研究，基于统一应用支撑平台，研制励磁在线监测系统，深入分析励磁、发变组、碳刷测温、DCS等多个装置或系统的通信规约和数据模型，设计统一的前置通信模型和励磁监测测点模型，提出适应多种通信规约的分布式前置数据采集架构，构建采集通道在前置节点上分配的负载均衡数学模型，通信规约以插件方式嵌入数据采集工厂流水线，实现通信规约的即插即用和高可扩展性。接入电气、热工等分散的各子系统的关键数据，实现数据的互联共享和全面监控，根据工程应用需求，研发励磁量测实时动态监视、涉网参数及波形管理、发电机运行状态预警、基于有功和电力系统稳定器（power system stabilizer, PSS）输出的励磁调节校验等实用功能，从而保障机组和电网的安全稳定运行、提升新能源消纳能力。 |
