双水内冷同步调相机冷却水系统的状态评价方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种双水内冷同步调相机冷却水系统的状态评价方法及其装置，解决了双水内冷同步电机定子冷却水系统和转子冷却水系统健康状态的实时评价问题，包括定子冷却水系统和转子冷却水系统状态评价指标体系的建立、评价指标的去量纲化、健康状态等级的划分、各评价指标权重的确定以及具体的状态评价步骤。本发明专利技术采用熵权法实时确立各指标的动态权重、基于相似云确定待评价云与各标准云的相似度、采用最大相似度原则确定冷却水系统的健康状态。本发明专利技术能够反映出双水内冷同步电机定子冷却水系统和转子冷却水系统的真实健康状态，并可实现冷却水系统的在线状态评价。

State Evaluation Method and Device for Cooling Water System of Dual-water Internal Cooling Synchronized Camera

The present invention provides a state evaluation method and device for the cooling water system of a dual-water internal cooling synchronous camera, which solves the real-time health evaluation problems of the stator cooling water system and the rotor cooling water system of the dual-water internal cooling synchronous motor, including the establishment of the state evaluation index system for the stator cooling water system and the rotor cooling water system, the de-dimensionalization of the evaluation index, and the health status grade. The division, determination of the weight of each evaluation index and the concrete steps of state evaluation are discussed. The method adopts the entropy weight method to establish the dynamic weight of each index in real time, determines the similarity between the cloud to be evaluated and the standard cloud based on the similarity cloud, and determines the health status of the cooling water system by the principle of maximum similarity. The invention can reflect the real health state of the stator cooling water system and the rotor cooling water system of the dual-water internal cooling synchronous motor, and can realize the on-line state evaluation of the cooling water system.

【技术实现步骤摘要】
双水内冷同步调相机冷却水系统的状态评价方法及装置
本专利技术涉及同步电机指标评价、运行维护及维修领域，更特别地，涉及一种双水内冷同步电机的状态评价方法及装置。
技术介绍
近年来，随着特高压直流输电工程的不断规划和投产，其输送电过程中，换流器需要消耗大量的无功功率。如果电网发生故障，在快速动态调整过程中，需要吸收的无功功率将大幅增加；而当电网电压过高时，又需要释放无功功率，以满足电网对电压稳定性的要求。可见，无功功率不足或过剩都将造成交流电压的不稳定，严重时可能危及整个交、直流系统的安全稳定运行。由于同步调相机易于调节，既能发出无功功率、又能吸收无功功率，使其在特高压交直流输电工程中得到了应用。鉴于新一代同步调相机数量较少，运行时间尚短，且其运行环境和所带负载复杂多变，所以其可靠性尚需时间检验。因此为了保证特高压交直流输电工程中大型调相机组的高效投产和安全稳定运行，有必要对其健康状态做出正确评价，以便合理安排维护及检修，延长调相机的使用寿命。新型大容量同步调相机结构复杂，为了及时散发掉电机运行时产生的热量，控制电机的温升，保证其冷却系统的正常运行至关重要。双水内冷方式是新型大容量同步调相机的重要冷却方式之一，冷却水系统作为双水内冷同步电机的重要辅助系统，其性能直接影响到电机运行的经济性和可靠性。由于冷却水冷系统在同步电机安全稳定运行中的重要地位，需要准确评估冷却水系统的健康状态，以及时发现和排除其故障隐患。新型大容量同步调相机装有大量的传感器，能够及时监测一些重要的物理量，但如何利用这些监测量对调相机冷却水系统的健康状态做出正确评价，目前还未见报道。同步电机的可靠性通常在投运前及一定的运行周期时进行预防性实验来判断电机是否需要维修。同步电机冷却水系统的预防性实验通常为断水实验及空心导线通流实验，对于水系统的日常维护及运行状态分析还存在着不足：预防性实验一般间隔时间较长，难以指导日常维护；预防性实验对同步电机整个水系统的健康状态评价不够全面，难以及时发现故障隐患。
技术实现思路
目前尚无关于同步调相机冷却水系统的评价方法。本方法可以在系统出现轻微故障及故障时，给出具体故障子系统，便于查找故障部位，实施检修。同时，本方法可对系统进行在线状态评价。具体的，本专利技术提出一种双水内冷同步调相机冷却水系统的状态评价方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：建立双水内冷同步调相机冷却水系统的状态评价指标体系；S2：对所述冷却水系统的健康状态进行等级划分；S3:对评价指标进行预处理；S4：对所述冷却水系统的健康状态进行评价。进一步地，步骤S1具体包括：S11：分别将定子冷却水系统和转子冷却水系统划分为若干个子系统；S12：针对上述每个子系统建立其评价指标体系，选择能体现子系统运行状态的物理量，结合同步调相机已安装的传感器，建立的评价指标体系。进一步地，定子冷却水系统的子系统包括定子空心股线、水箱、水泵、热交换器、水过滤器、离子交换器和加碱装置；转子冷却水系统的子系统包括转子空心导线、水箱、水泵、热交换器和水过滤器。进一步地，步骤S2中，根据电机内冷水系统的特点及同步发电机的运行经验，将所述冷却水系统的健康状况划分为四个等级，分别为：良好、正常、预警、故障。其中步骤S3包括:S31:选择同步调相机三相负荷对称，对冷却水系统的健康状态进行评价；S32：对评价指标去量钢化，并对无量纲后的指标用劣化度表示，劣化度的数值越小，表示其对应的健康状态的性能越好。步骤S32中，根据评价指标的数据特征，将其分为两种类型，上下区间型以及上极限值型，对于不同类型的指标，采用不同的方法进行去量纲化；其中上下区间型是指：指标数值位于某一区间时，均属正常；当超出上、下极限时，说明出现了故障；上极限值型指标是指，指标数值不能超过某一数值，否则，应予停机处理。进一步地，对于上下区间型指标，其劣化度为：其中g(x)为劣化度，x为量化指标，xmax、xmin分别为指标的上、下极限值，α～β为指标允许值的范围。进一步地，对于上极限值型指标，其劣化度为其中g(x)为劣化度，x为量化指标，δ为指标正常运行的允许值，xmax为指标的上极限值。进一步地，如果劣化度g＝1，则判断此时状态为故障状态，结束评价过程。进一步地，如果g≠1，则进入步骤S4。进一步地，步骤S4具体包括：S41：建立四种健康等级的标准云；S42：求各评价指标的权重；S43：在待评价时段，利用冷却水系统各个评价指标的监测数据，求出该时段冷却水系统的云模型的数字特征；S44：求待评价云与标准云的相似度；S45：给出评价结果。进一步地，步骤S41中，正态云由大量云滴构成，其模型特性由三个参数(Ex，En，He)表示；其中Ex为正态云的期望值，表示云滴在空间分布的中心值，代表某一定性概念的数字特征；En为熵，表示定性概念的不确定性,由概念的随机性和模糊性共同决定，En越小,概念集中程度越高，表示观测结果越可靠；He为超熵，表示熵的不确定性,He越小，云滴凝聚程度越高，表示外界因素对观测误差不确定性的影响越小。进一步地，步骤S42具体包括：采用信息熵确定各指标的实时权重，考虑运行状态变化对冷却水系统健康程度的影响；其具体步骤如下：首先根据信息熵理论定义各评价指标的熵值为：式中：N为每个指标的样本个数，m为评价指标个数，gij为第i个评价指标在j个样本中的劣化度；考虑到劣化度为零的情况，定义0ln0＝0；则各评价指标的权重表达式为：式中，wi为各评价指标的权重，进一步地，步骤S43包括：首先采用权重将各评价指标的劣化度进行数据融合，然后利用融合后的数据求待评价状态云模型的数字特征C(Ex,En,He)；具体步骤如下：第一步：利用权重，求各组样本中评价指标的融合值；第二步：利用融合后的劣化度，求待评价云的数字特征：期望值Ex，熵值En，样本方差S2和超熵He；进一步地，步骤S44包括：待评价云C(Ex,En,He)与标准云Cj(Exj,Enj,Hej)的相似度采用以下方法计算：第一步：生成待评价云的M个正态随机数En′＝NORM(En,He2)和xi＝NORM(Ex,En′2)(i＝1,……,M)第二步：计算xi在标准云Cj(Exj,Enj,Hej)中的隶属度第三步：求待评价云与各健康状态下标准云的相似度进一步地，取相似度最大的对应状态，作为最终评价结果。本专利技术还提出一种用于实现上述方法的装置，包括：构建状态评价指标体系模块，用于建立双水内冷同步调相机冷却水系统的状态评价指标体系；健康状态等级划分模块，用于将所述水冷系统的健康状况划分为不同等级；状态评价指标预处理模块，用于对评价指标进行预处理；健康状态评价模块，用于对所述水冷系统待评价时段的健康状态进行评价；给出评价结果模块，用于给出所述水冷系统待评价时段的健康状态。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益的技术效果：本专利技术可避免评价的主观性，保证了评价结果的客观性，能够准确反映同步电机冷却水系统的健康状态，在系统出现轻微故障或者严重故障时，给出具体故障子系统，便于查找故障部位，实施检修。同时，本方法可实现在线状态评价，为状态检修奠定了基础。附图说明图1是本专利技术的同步调相机冷却水系统结构图。图2示出了本专利技术建立的四种健康状态的标准云。图3示出了本专利技术所述的冷却水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双水内冷同步调相机冷却水系统的状态评价方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：建立双水内冷同步调相机冷却水系统的状态评价指标体系；S2：对所述冷却水系统的健康状态进行等级划分；S3:对评价指标进行预处理；S4：对所述冷却水系统的健康状态进行评价。

【技术特征摘要】
1.一种双水内冷同步调相机冷却水系统的状态评价方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：建立双水内冷同步调相机冷却水系统的状态评价指标体系；S2：对所述冷却水系统的健康状态进行等级划分；S3:对评价指标进行预处理；S4：对所述冷却水系统的健康状态进行评价。2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，其中步骤S1具体包括：S11：分别将定子冷却水系统和转子冷却水系统划分为若干个子系统；S12：针对上述每个子系统建立其评价指标体系，选择能体现子系统运行状态的物理量，结合同步调相机已安装的传感器，建立其评价指标体系。3.根据权利要求2所述的评价方法，其特征在于，定子冷却水系统的子系统包括定子空心股线、水箱、水泵、热交换器、水过滤器、离子交换器和加碱装置；转子冷却水系统的子系统包括转子空心导线、水箱、水泵、热交换器和水过滤器。4.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，步骤S2中，根据电机内冷水系统的特点及同步发电机的运行经验，将所述冷却水系统的健康状况划分为四个等级，分别为：良好、正常、预警、故障。5.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，步骤S3包括:S31:选择同步调相机三相负荷对称，对所述冷却水系统的健康状态进行评价；S32：对评价指标去量钢化，并对无量纲后的指标用劣化度表示，劣化度的数值越小，表示其对应的健康状态的性能越好。6.根据权利要求5所述的评价方法，其特征在于，步骤S32中，根据评价指标的数据特征，将其分为两种类型，上下区间型以及上极限值型，对于不同类型的指标，采用不同的方法进行去量纲化；其中上下区间型是指：指标数值位于某一区间时，均属正常；当超出上、下极限时，说明出现了故障；上极限值型指标是指，指标数值不能超过某一数值，否则，应予停机处理。7.根据权利要求6所述的评价方法，其特征在于，对于上下区间型指标，其劣化度为：其中g(x)为劣化度，x为量化指标，xmax、xmin分别为指标的上、下极限值，α～β为指标允许值的范围。8.根据权利要求6所述的评价方法，其特征在于，对于上极限值型指标，其劣化度为其中g(x)为劣化度，x为量化指标，δ为指标正常运行的允许值，xmax为指标的上极限值。9.根据权利要求7或8所述的评价方法，其特征在于，如果劣化度g＝1，则判断此时状态为故障状态，结束评价过程。10.根据权利要求7或8所述的评价方法，其特征在于，如果g≠1，则进入步骤S4。11.根据权利要求10所述的评价方法，其特征在于，步骤S4具体包括：S41：建立四种健康等级的标准云；S42：求各评价指标的权重；S43：在待评价时段，利用所述冷却水系统各个评价指标的监测数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹志伟，王安东，孙福春，孙善华，王继豪，李俊卿，雍军，邢海文，李明，辜超，许光可，张围围，李星，陈令英，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，华北电力大学保定，国网山东省电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37