用于运行与供电网络相连的发电设备的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于运行与供电网络相连的固定式发电设备（电流发生设备）的 方法，其中，当供电网络中出现动态电网故障时，尤其当出现电路短接时，根据发电设备的 至少一个运行参数的状态值确定至少一个故障值。
【背景技术】
[0002] 供电网络（例如公共电网）的动态电网故障尤其是电路短接可能会在与供电网络 相连的组件中引起很高的负荷。所谓动态电网故障指的是例如700ms以下、尤其500ms以 下的几百毫秒（ms)范围内的电压骤降/扰动或波动。
[0003] 在并网运行状态下，供电网络规定了交流发电机的额定电压和额定频率以及交变 电压的相位。
[0004] 尤其是当发电设备与供电网络并网运行时，短路会在与供电网络相连的发电设备 的发电机定子绕组中引起强电流，其随后也可能会在发电机转子绕组中引起强电流。除此 之外，强短路电流还会引起作用在与转子相连的发电机轴上的扭矩增大。通常利用离合装 置将发电机轴与内燃机的发动机轴相连，因此可能会通过离合装置将所引起的扭矩传递给 内燃机，并且可能会在内燃机中引起不希望的振动和摆动。
[0005] 为了消除此类电网故障并且在电网故障过程中或者之后有助于发电设备的稳定 性，可以采用能采取应对措施的内燃机控制装置。譬如根据发电机能够向供电网络输出 的电功率匹配调整与发电机相连的内燃机的机械功率，就能使得发电机与供电网络保持同 步。这一点例如可通过匹配调整燃烧过程予以实现，例如延迟或者中断点火，或者改变内燃 机的相应执行器（例如节气门或者燃料计量阀）的位置。
[0006] 为了防止电网故障（尤其是电路短接）引起发电设备受损或者将损害减小到最低 程度，通常在维护计划中规定：出现一定次数短路之后进行维护。但是仍然无法区别所出 现的电网故障或者说短路是涉及严重的电网故障还是仅仅微不足道的电网故障。迄今为止 已知的维护计划并未考虑发电设备或者其组成部分（例如发电机，接合器/离合器，内燃 机）对电网故障的反应，因此可能会出现维护计划在故障之后立即对发电设备进行维护的 情况，尽管所出现的故障仅仅涉及对发电设备几乎没有影响的微不足道的电网故障。另一 方面也可能会出现维护只有在出现多次电路短接之后才会对发电设备进行维护的情况，其 中所出现的第一次电网故障已有很高的潜在损害风险。除此之外，已知的维护计划也缺乏 关于下次维护时应检查的发电设备部件的说明。
【发明内容】
[0007] 本发明的任务在于避免以上所述的缺点，并且提供一种与现有技术相比有所改进 的、用于在出现电网故障时运行与供电网络相连的发电设备的方法。尤其是应当由此实现： 能够输出具体和/或定性的维护建议。
[0008] 为实现上述目的，本发明提供一种用于运行与供电网络相连的固定式发电设备的 方法，其中，当供电网络中出现动态电网故障尤其是电路短接时，根据发电设备的至少一个 运行参数的状态值确定至少一个故障值，其特征在于，将所述至少一个故障值配置给发电 设备的至少一个组成部分，根据所述至少一个故障值针对发电设备的所述至少一个组成部 分输出维护信号。
[0009] 按照本发明，规定：将至少一个故障值配置给发电设备的至少一个组成部分，根据 所述至少一个故障值输出用于发电设备的该至少一个组成部分的维护信号。
[0010] 通过查询发电设备运行参数的状态值、根据状态值确定故障值、将故障值建议性 地配置给发电设备的组成部分，一方面可以识别有异常的发电设备运行参数或者组成部 分，另一方面可以根据关于运行参数的故障值确定并且输出用于发电设备各个组成部分的 有针对性的维护信号。与已知维护计划的区别在于，并非单单依据出现电网故障的次数加 以安排，而是还能够具体说明是否要在出现电网故障之后对发电设备的某个组成部分进行 维护（如果是，应对哪一个组成部分进行维护）。
[0011] 在出现电网故障之前、出现电网故障的过程中和/或出现电网故障之后确定发电 设备至少一个组成部分的至少一个运行参数的状态值，以确定所述至少一个故障值。
[0012] 按照一种优选实施方式，可以根据所述至少一个运行参数的状态值和至少一个可 预先设定的参考值来确定故障值。所述参考值可以是例如某个阈值，其中，所述故障值可以 取决于运行参数的状态值是否超过或者低于该阈值。
[0013] 所述运行参数可以是例如以下还将详细解释的运行参数中的一种或多种。
[0014] 与点火相关的运行参数：
[0015]由于电网故障尤其是短路，并且为了使发电机与供电网络保持同步，内燃机的发 动机控制系统可以延迟点火或者中断点火，以使得内燃机和发电机的转速以及发电机与供 电网络的同步性保持在所需的水平。
[0016] 但是中断或者延迟点火仍然是一种异常的运行状态，并且也可能是意外缺火的原 因。
[0017] 可以确定的与点火相关的运行参数状态值可能是：出现点火时刻延迟，出现燃烧 中断，燃烧中断的持续时间。
[0018] 与涡轮增压器相关的运行参数：
[0019] 对于利用涡轮增压器增压的内燃机，进入燃烧室中的燃油空气混合气的突然状态 变化和/或从燃烧室流出的废气的突然状态变化可能会导致涡轮增压器阻塞。涡轮增压器 阻塞可能会导致燃料空气混合气回流，结果可能会导致涡轮增压器意外加速，其原因例如 是在电网故障期间加浓了燃料空气混合气。
[0020] 可以确定的与涡轮增压器相关的运行参数状态值可能是：出现涡轮增压器阻塞， 涡轮增压器阻塞的持续时间。
[0021] 与扭矩相关的运行参数：
[0022] 供电网络中的短路以及因此而在与供电网络相连的发电机的定子绕组中引起的 强电流可能会导致作用于发电机转子的扭矩突然升高。扭矩突然升高可能对与发电机转子 相连的内燃机或者对布置在内燃机和发电机之间的离合装置造成不利影响。
[0023] 可以确定的与扭矩相关的运行参数状态值可能是：发电机轴上的扭矩大小，离合 装置上的扭矩大小，发动机轴上的扭矩大小。
[0024] 与电压相关的运行参数：
[0025] 通常三相供电网络的至少一相中的电压会由于短路而下降。
[0026] 可以将随此所出现的最低电压值和电压降的持续时间用来确定电网故障的严重 程度。
[0027] 可以确定的与电压相关的运行参数状态值可能是：发电机的电压大小，出现电压 降，电压降的持续时间。
[0028] 与电流相关的运行参数：
[0029] 通常三相供电网络的至少一相中的电流会由于短路而上升。强电流会增大电气组 件的热负荷，并且可能会导致引起损害的过高的电磁力。
[0030] 可以确定的与电流相关的运行参数状态值可能是：发电机的电流大小，出现电流 强度上升，电流强度上升的持续时间。
[0031] 与有功电功率的运行参数：
[0032] 由于随转速变化的有功功率与扭矩有关，因此除了分析扭矩之外，或者作为另一 选择，也可以考虑有功功率。可以由电压、电流和功率因数测量来确定有功电功率，并且有 功电功率是与扭矩成比例的。
[0033] 可以确定的与有功电功率相关的运行参数状态值可能是：由发电设备或者说由发 电设备的发电机向供电网络输出的有功电功率大小。
[0034] 与转速相关的运行参数：
[0035] 在短路期间，内燃机向发电机输出的机械功率与发电机向供电网络输出的电功率 之间的不平衡会导致转速偏离所需的额定转速值。其间可能出现的波动会导致与内燃机相 连的机械组件（例如离合装置）承受负荷。
[0036] 可以确定的与转速相关的运行参数状态值可能是：发电机轴的转速大小，离合装 置的转速大小，发动机轴的转速大小。
[0037] 与功角相关的运行参数：
[0038] 众所周知，发电机定子中的旋转磁场矢量与发电机转子中的旋转磁场矢量之间的 夹角称作功角。功角是用于衡量发电机与供电网络电气耦合的尺度，决定了向供电网络输 出电功率的性能。功角与所需额定值的偏差很大则可能会导致作用于发电机转子的机电力 和扭矩过高，结果就会引起作用于离合装置和内燃机的机电作用力过高。
[0039] 可以确定的与功角相关的运行参数状态值可能是：功角大小，排除电网故障之后 的功角大小。
[0040] 与励磁电流相关的运行参数：
[0041] 励磁电流决定了发电机转子绕组中的励磁电流大小。可能会由于短路尤其是通过 电枢反作用而导致励磁电流急剧升高，并且可能会导致绕组绝缘或者与转子绕组相连的整 流电桥受损。短路时在发电机定子绕组中升高的定子电流会在发电机转子绕组中感应引起 相应高的电流，可能会导致绕组绝缘受损。由于被整流器阻隔的电流而出现的较高的感应 电压又可能会导致整流器中的二极管受损。
[0042] 可以确定的与励磁电流或者说励磁电路相关的运行参数状态值可能是：励磁电流 大小，一定励磁电流强度的持续时间。
[0043] 优选地可以规定，发电设备包括以下组成部分中的至少一个：与供电网络相连的 发电机、与发电机相连的内燃机、用于将发电机的可旋转支承的发电机轴与内燃机的可旋 转支承的发动机轴相连的离合装置，其中，可根据发电机和/或内燃机和/或离合装置的至 少一个运行参数的状态值确定至少一个故障值，并且将其配置给发电设备的至少一个组成 部分。
[0044] 所述发电设备的组成部分也可以是内燃机、发电机或者离合装置的单个零件。例 如，也可以将发电机的定子绕组、转子绕组或者整流电桥看成是发电设备的组成部分。
[0045] 优选地可以规定，确定发电设备运行参数的以下状态值中的至少一个：出现内燃 机点火时刻延迟，出现内燃机燃烧中断，内燃机燃烧中断的持续时间，出现内燃机涡轮增压 器阻塞，内燃机涡轮增压器阻塞的持续时间，发电机的发电机轴上的扭矩大小，离合装置上 的扭矩大小，内燃机发动机轴上的扭矩大小，发电机的电压大小，出现发电机电压降，发电 机电压降的持续时间，发电机的电流大小，出现发电机电流强度升高，发电机电流强度升高 的持续时间，发电机向供电网络输出的有功电功率大小，发电机的发电机轴的转速大小，离 合装置的转速大小，内燃机的发动机轴的转速大小，发电机的功角大小，排除电网故障之后 发电机的功角大小，发电机的励磁电流大小，所确定的发电机励磁电流强度的持续时间。
[0046] 按照一种优选变型方案可以规定：确定多个故障值。
[0047] 按照本发明的一种优选实施方式可以规定：相应的故障值可以至少两个可能数值 的其中一个，所述至少两个可能数值