抽水蓄能电站输水系统的实时监测系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例提供一种抽水蓄能电站输水系统的实时监测系统及方法，其中，该系统包括：高速数据采集装置实时采集在过渡过程中输水系统的模拟量信号数据和开关量信号数据；压力脉动传感器实时检测在过渡过程中输水系统的时均压强和脉动压强；第一数据服务器实时接收并将模拟量信号数据、开关量信号数据、时均压强和脉动压强发送给第二数据服务器；第二数据服务器将接收的数据转发给应用服务器；应用服务器利用仿真计算软件开展过渡过程计算，用压力计算值和实时值之差对计算值进行修正，修正后的计算值可作为输水系统的压力预测值；应用服务器可开展各种极端危险工况下输水系统压力值的计算，并通过输水系统预测值与设计值的比较实现其安全性评价。

Real-time monitoring system and method for water transmission system of Pumped Storage Power Station

The embodiment of the invention provides a real-time monitoring system of pumped storage power station water conveyance system and method, wherein, the system includes: the analog signal data and switch signal data acquisition device high-speed real-time data acquisition of water in the transition process of the system; real-time detection sensor of water pressure pulsation in the transition process of the system are pressure and fluctuating pressure; the first real-time data receiving server and analog signal data, switch signal data, mean pressure and fluctuating pressure is sent to the second data server; second data server forwards the received data to the application server; the application server uses the simulation software to carry out the transition process calculation, the calculation of the calculated correction value the difference and real time value of pressure, the calculated value can be predicted as the water pressure in the system; application server The vessel can carry out the calculation of the pressure value of the water delivery system under various extreme dangerous conditions, and achieve the safety evaluation by comparing the predicted value with the design value of the water delivery system.

【技术实现步骤摘要】
抽水蓄能电站输水系统的实时监测系统及方法
本专利技术涉及抽水蓄能电站测控
，特别涉及一种抽水蓄能电站输水系统的实时监测系统及方法。
技术介绍
抽水蓄能电站在实际运行中会经历各种过渡过程，该过渡过程包括机组甩负荷、开停机、增减负荷以及根据电网要求进行的一次调频及AGC(AutomaticGenerationControl，自动发电量控制)负荷调整等过程。抽水蓄能电站过渡过程对机组以及输水系统、甚至电网的安全稳定运行影响极大。目前，对抽水蓄能电站过渡过程的研究仅依靠一维数值仿真计算及现场试验进行反演预测分析，过渡过程的实时监测仍然处于空白阶段。实测仅局限于在电厂调试运行阶段临时安装数量、布点位置受限的传感器，采用便携式数据采集仪进行机组甩负荷试验的数据采集和与开关量信号的衔接。电站监控系统只能对导叶开度、机组功率、机组频率等模拟量及一系列开关量信息监测，其分析功能极为有限，且对模拟量信号的采样频率较小，无法兼顾到机组过渡过程，更无法实现长期、有效的对机组及输水系统过渡过程的测控。另外，调度系统所使用的一次调频监测装置，数据来源于EMS(能量管理系统)，其数据采样周期一般为4s，由于数据采用周期长、数量少，既不能反映电厂的实际频率变化，又无专门的时钟校准，所采集的数据缺乏同步性不能准确反映机组一次调频的动态过程。由于抽水蓄能电站发电时过渡过程工况复杂，常规的电站监控系统难以对过渡过程进行有效的、实时的监测和调度，而抽水蓄能电站的过渡过程的研究仍停留在依靠一维数值仿真计算及现场试验进行反演预测分析，主要存在以下问题:(1)调试运行反演预测分析时，由于实测数据的不完整、不规范，难以得出明确的结论，给工程竣工验收和后期运行带来隐患。(2)过渡过程中并网不成功、过速、抬机、爆管、等事故发生后，可得到的用于推测事故原因的有效数据有限，分析准确性难以保障。(3)EMS上传的数据无法反映电厂、机组参与一次调频的动态过程，难以根据其监测结果进行实时分析和调度。(4)无论是数值仿真计算还是现场试验反演预测分析都很难全面地对机组及输水系统实际运行情况进行模拟和验证。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种抽水蓄能电站输水系统的实时监测系统，以解决现有技术中难以对抽水蓄能电站发电时的过渡过程进行有效的、实时的监测和调度的技术问题。该系统包括：高速数据采集装置，设置在输水系统中与压力量和工况参数对应相关的位置上，用于实时采集在抽水蓄能电站发电时的过渡过程中输水系统的模拟量信号数据和开关量信号数据，所述高速数据采集装置的信号采集频率大于1000赫兹；压力脉动传感器，用于实时检测在抽水蓄能电站发电时的过渡过程中输水系统的时均压强和脉动压强；第一数据服务器，用于实时接收所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强；并将所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强，发送给第二数据服务器；所述第二数据服务器，用于将所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强转发给应用服务器；所述应用服务器，用于根据所述输水系统的设置参数仿真得到所述输水系统的预测压力值；根据所述述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强，仿真得到过渡过程中输水系统的实时压力值；获取所述预测压力值和所述实时压力值之间的差值，该差值用于修正所述输水系统的预测压力值；时钟，用于向所述第一数据服务器发送用于时间校准的第一触发信号；所述第一数据服务器，还用于向所述高速数据采集装置发送用于时间校准的第二触发信号，所述第一数据服务器和所述高速数据采集装置时间同步。在一个实施例中，所述高速数据采集装置，包括：模数转换器，用于将所述模拟量信号数据和所述开关量信号数据由模拟形式转换为数字形式。在一个实施例中，所述第一数据服务器包括：通讯模块，用于接收所述高速数据采集装置发送的所述模拟量信号数据和所述开关量信号数据，以及所述压力脉动传感器发送的所述时均压强和所述脉动压强，并将所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强转发给所述第二数据服务器；第一存储模块，用于存储所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强；率定模块，用于在向所述第二数据服务器发送数据之前，对所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强进行率定处理。在一个实施例中，所述第二数据服务器，包括：数据处理模块，用于向所述应用服务器转发数据之前，对所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强进行数据修复处理；计算模块，用于根据所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强计算稳态工况压力脉动相对值；第二存储模块，用于存储修复处理后的模拟量信号数据、开关量信号数据、时均压强和脉动压强。在一个实施例中，所述应用服务器，包括：比较模块，用于将根据所述差值修正后的所述输水系统的预测压力值与所述输水系统的额定压力值进行大小比较；报警模块，用于在所述输水系统的额定压力值小于修正后的所述输水系统的预测压力值时，发出报警信号。在一个实施例中，还包括：终端，用于接收查询指令，并根据所述查询指令显示所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强、所述脉动压强、所述输水系统的预测压力值以及报警结果。本专利技术实施例还提供了一种抽水蓄能电站输水系统的实时监测方法，以解决现有技术中难以对抽水蓄能电站发电时的过渡过程进行有效的、实时的监测和调度的技术问题。该方法包括：在输水系统中与压力量和工况参数对应相关的位置上，实时采集在抽水蓄能电站发电时的过渡过程中输水系统的模拟量信号数据和开关量信号数据，信号采集频率大于1000赫兹；通过时钟触发同步采集所述模拟量信号数据和所述开关量信号数据；实时检测在抽水蓄能电站发电时的过渡过程中输水系统的时均压强和脉动压强；根据所述输水系统的设置参数仿真得到所述输水系统的预测压力值；根据所述述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强，仿真得到过渡过程中输水系统的实时压力值；获取所述预测压力值和所述实时压力值之间的差值，该差值用于修正所述输水系统的预测压力值。在一个实施例中，在根据所述述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强，仿真得到过渡过程中输水系统的实时压力值之前，还包括：将所述模拟量信号数据和所述开关量信号数据由模拟形式转换为数字形式；对数字形式的所述模拟量信号数据、数字形式的所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强进行率定处理。在一个实施例中，在根据所述述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强，仿真得到过渡过程中输水系统的实时压力值之前，还包括：对数字形式的所述模拟量信号数据、数字形式的所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强进行数据修复处理；根据数字形式的所述模拟量信号数据、数字形式的所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强计算稳态工况压力脉动相对值。在一个实施例中，还包括：将根据所述差值修正后的所述输水系统的预测压力值与所述输水系统的额定压力值进行大小比较；在所述输水系统的额定压力值小于修正后的所述输水系统的预测压力值时，发出报警信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抽水蓄能电站输水系统的实时监测系统，其特征在于，包括：高速数据采集装置，设置在输水系统中与压力量和工况参数对应相关的位置上，用于实时采集在抽水蓄能电站发电时的过渡过程中输水系统的模拟量信号数据和开关量信号数据，所述高速数据采集装置的信号采集频率大于1000赫兹；压力脉动传感器，用于实时检测在抽水蓄能电站发电时的过渡过程中输水系统的时均压强和脉动压强；第一数据服务器，用于实时接收所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强；并将所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强，发送给第二数据服务器；所述第二数据服务器，用于将所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强转发给应用服务器；所述应用服务器，用于根据所述输水系统的设置参数仿真得到所述输水系统的预测压力值；根据所述述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强，仿真得到过渡过程中输水系统的实时压力值；获取所述预测压力值和所述实时压力值之间的差值，该差值用于修正所述输水系统的预测压力值；时钟，用于向所述第一数据服务器发送用于时间校准的第一触发信号；所述第一数据服务器，还用于向所述高速数据采集装置发送用于时间校准的第二触发信号，所述第一数据服务器和所述高速数据采集装置时间同步。...

【技术特征摘要】
1.一种抽水蓄能电站输水系统的实时监测系统，其特征在于，包括：高速数据采集装置，设置在输水系统中与压力量和工况参数对应相关的位置上，用于实时采集在抽水蓄能电站发电时的过渡过程中输水系统的模拟量信号数据和开关量信号数据，所述高速数据采集装置的信号采集频率大于1000赫兹；压力脉动传感器，用于实时检测在抽水蓄能电站发电时的过渡过程中输水系统的时均压强和脉动压强；第一数据服务器，用于实时接收所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强；并将所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强，发送给第二数据服务器；所述第二数据服务器，用于将所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强转发给应用服务器；所述应用服务器，用于根据所述输水系统的设置参数仿真得到所述输水系统的预测压力值；根据所述述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强，仿真得到过渡过程中输水系统的实时压力值；获取所述预测压力值和所述实时压力值之间的差值，该差值用于修正所述输水系统的预测压力值；时钟，用于向所述第一数据服务器发送用于时间校准的第一触发信号；所述第一数据服务器，还用于向所述高速数据采集装置发送用于时间校准的第二触发信号，所述第一数据服务器和所述高速数据采集装置时间同步。2.如权利要求1所述的抽水蓄能电站输水系统的实时监测系统，其特征在于，所述高速数据采集装置，包括：模数转换器，用于将所述模拟量信号数据和所述开关量信号数据由模拟形式转换为数字形式。3.如权利要求1所述的抽水蓄能电站输水系统的实时监测系统，其特征在于，所述第一数据服务器包括：通讯模块，用于接收所述高速数据采集装置发送的所述模拟量信号数据和所述开关量信号数据，以及所述压力脉动传感器发送的所述时均压强和所述脉动压强，并将所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强转发给所述第二数据服务器；第一存储模块，用于存储所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强；率定模块，用于在向所述第二数据服务器发送数据之前，对所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强进行率定处理。4.如权利要求1所述的抽水蓄能电站输水系统的实时监测系统，其特征在于，所述第二数据服务器，包括：数据处理模块，用于向所述应用服务器转发数据之前，对所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强进行数据修复处理；计算模块，用于根据所述模拟量信号数据、所述开关量信号数据、所述时均压强和所述脉动压强计算稳态工况压力脉动相对值；第二存储模块，用于存储修复处理后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂中华，郑雪琴，丁景焕，王勇，董阳伟，孙慧芳，胡玉梅，陈瑞，兰柏，潘凌，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网新源控股有限公司，国网新源控股有限公司技术中心，
类型：发明
国别省市：北京,11