基于实时计算框架的水电机组分工况测值越限报警方法技术

本发明专利技术公开了基于实时计算框架的水电机组分工况测值越限报警方法，具体涉及水电机组分工况测值技术领域，包括步骤一、机组振摆监测单元；步骤二、8周Conf97融合平均时段法计算峰

【技术实现步骤摘要】
基于实时计算框架的水电机组分工况测值越限报警方法


[0001]本专利技术涉及水电机组分工况测值
，具体涉及基于实时计算框架的水电机组分工况测值越限报警方法。

技术介绍

[0002]水电机组是一个集水力、机械、电气、控制、辅助等多种设备于一体的复杂系统，不同运行工况下，水电机组振摆测值的采集计算及其正常运行限值存在较大差异。现有行业标准仅统一规定了机组稳定运行振摆保护限定值，未考虑机组多种运行工况的差异性。绝大多数机组振摆测控装置亦只设置了一套振摆越限告警及停机保护定值，必然会出现复杂工况下机组得不到有效保护，或者告警输出勿动的情况，这也招致目前绝大多数水电站均未将机组振摆越限告警及保护输出信号接入其实际运行的机组异常停机保护控制回路，基于实时计算框架的水电机组分工况测值越限报警方法可解决水电机组振摆传感器信号在机组不同运行工况下实时采集处理测值的真实性、稳定性和实时性问题，解决机组振摆越限告警及跳闸停机整定值不能与不同机组运行工况进行匹配的问题，解决传统水电机组振摆测控装置越限告警及跳闸停机信号输出不准的问题，真正最大限度地保障机组振摆测控装置行使水电机组安全稳定运行守护的角色。
[0003]现有技术存在以下不足：水电机组由于受运行过程中水力、机械、电磁因素的影响，导致其在不同运行工况下，机组各处的振动摆度幅值存在较大差异。
[0004]水电机组振动、摆度幅值常用其峰
‑
峰值来表征。由于水力等因素的影响，水轮发电机组的振动和摆度可能存在低频信号，从而导致不同的峰
‑r/>峰值计算方法将获得不同的计算结果。
[0005]现有的水电行业标准规范仅对峰
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峰值进行了定义，并推荐了振动峰
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峰值的通用计算方法，水电机组振动峰
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峰值通用计算方法对于稳定运行工况时振动峰
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峰值的计算较为准确，但对于低频涡带等非稳态工况，其振动峰
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峰值的计算将引起较大误差，亟需要一种有效的振动信号峰
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峰值计算方法，可以适用于水电机组各种运行工况。
[0006]现有的水电行业标准规范仅统一规定了在稳定运行工况下水轮发电机组各部位的振动允许值，对非稳态等其他运行工况下的振动允许值未作规定。基于满足行业规范要求的考虑，目前大多数机组振摆测控装置只针对机组稳定运行工况下的振动幅值进行越限告警及跳闸停机逻辑判定，导致在机组处于其他运行工况下装置易出现信号输出误动的现象，因此，亟需要一套考虑机组运行工况影响的振动越限告警及越限停机实时逻辑计算框架，可以应用于水电机组振摆测控装置，保证在各种运行工况下装置信号输出的准确性。

技术实现思路

[0007]为此，本专利技术提供了基于实时计算框架的水电机组分工况测值越限报警方法。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：基于实时计算框架的水电机组分工况测值越限报警方法，包括以下具体步骤：
[0009]步骤一、机组振摆监测单元，负责对水电机组的不同工况下的每个监测点的振动和摆度数据进行采集和记录以及上传；
[0010]步骤二、利用8周Conf97融合平均时段法对每个监测点采集的波形数据进行峰
‑
峰值的计算，从而得到各监测点的振摆峰
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峰值；
[0011]步骤三、二次单元，负责对水电机组的实时工况进行判别和判别结果的传输；
[0012]步骤四、关联性判断；
[0013]步骤五、判定越限报警和停机保护。
[0014]进一步的，在步骤一中，根据水电机组的结构特点，确定了每台水电机组的传感器类型，并对每台水电机组的监测点进行设置；
[0015]每台水电机组的监测点分别是：上导X
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Y向摆度、下导X
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Y向摆度、水导X
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Y向摆度、上架机水平与垂直振动模块、下架机水平与垂直振动模块、定子机架水平及垂直振动模块以及顶盖水平及垂直振动模块；
[0016]其中上导X
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Y向摆度、下导X
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Y向摆度以及水导X
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Y向摆度三类监测点的传感器类型为涡流传感器，而上架机水平与垂直振动模块、下架机水平与垂直振动模块、定子机架水平及垂直振动模块以及顶盖水平及垂直振动模块四类监测点的传感器类型为低频速度传感器。
[0017]进一步的，在步骤二中，8周Conf97融合平均时段法的具体步骤为：
[0018]第一、先选取计算区间以键相信号为起点，选取包含8个旋转周期的数据为一个计算区间，下一计算区间，为右移一个旋转周期，即包括本计算区间的后7个旋转周期后紧接着该计算区间的一个旋转周期，依次类推；
[0019]第二、计算区间内的97％置信度峰
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峰值；
[0020]第三、对计算区间内的数据进行97％置信度分析，计算97％置信度后的最大值与最小值之间的差值，为该计算区间的峰
‑
峰值。
[0021]进一步的，在步骤三中，二次单元感知模块通过采集传感器输出状态，同时通过二次单元的通信接口模块从调速器和励磁调节器中实时获取机组工况参数：有功P、水头H、导叶开度y、机组转速n、励磁电流I、励磁电压U，二次单元运用Petri网描述的机组工况转换模型自动辨识出机组实时运行工况，并将机组运行工况编码、运行工况的起始时间、运行工况的结束时间并封装为消息通过通信接口模块实时传输给计算机。
[0022]进一步的，在步骤四中，关联分析可以很好地发现机组设备性能指标随机组相关状态量的变化规律，在相同工况下，通过固定性能指标的某些关联状态，分析其与其他关联状态的变化规律；
[0023]两个状态量X1，X2之间的相关性可以用相关系数ρ来描述，相关系数ρ可表示为：
[0024]式中，
[0025]σ
X1
，σ
X2
分别为X1和X2的标准差，E为均值，可以证明|ρ|≤1，并且ρ为正时则两状态呈正相关，ρ为负时则呈负相关；
[0026]简而言之，有些状态间强相关性可以很好地说明机组运行状况良好或者预示机组出现故障。
[0027]进一步的，在步骤五中，在二次单元中水电机组开停机下第一阈值为0.99，第二阈值为0.04，水电机组第二阈值为0.04，水电机组第四阈值为1.02，设定时间为15分钟，计算周期为3秒一次，二次单元可通过三组阈值判断实时水电机组处于何种工况下；
[0028]设置水电机组的稳态工况下一级报警定值、稳态工况下二级报警定值、稳态工况下一级报警延时时间以及稳态工况下二级报警延时时间；
[0029]设置水电机组的实时工况下一级报警定值系数、实时工况下二级报警定值系数、实时工况下一级报警延时系数以及实时工况下二级报警延时系数；
[0030]设置水电机组的实时工况下越限报警阈值、实时工况下越限报警延时阈值、实时工况下越高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于实时计算框架的水电机组分工况测值越限报警方法，其特征在于：包括以下具体步骤：步骤一、机组振摆监测单元，负责对水电机组的不同工况下的每个监测点的振动和摆度数据进行采集和记录以及上传；步骤二、利用8周Conf97融合平均时段法对每个监测点采集的波形数据进行峰
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峰值的计算，从而得到各监测点的振摆峰
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峰值；步骤三、二次单元，负责对水电机组的实时工况进行判别和判别结果的传输；步骤四、关联性判断；步骤五、判定越限报警和停机保护。2.根据权利要求1所述的基于实时计算框架的水电机组分工况测值越限报警方法，其特征在于：在步骤一中，根据水电机组的结构特点，确定了每台水电机组的传感器类型，并对每台水电机组的监测点进行设置；每台水电机组的监测点分别是：上导X
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Y向摆度、下导X
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Y向摆度、水导X
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Y向摆度、上架机水平与垂直振动模块、下架机水平与垂直振动模块、井顶垂直振动模块以及水导水平振动模块；其中上导X
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Y向摆度、下导X
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Y向摆度以及水导X
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Y向摆度三类监测点的传感器类型为涡流传感器，而上架机水平与垂直振动模块、下架机水平与垂直振动模块、定子机架水平及垂直振动模块以及顶盖水平及垂直振动模块四类监测点的传感器类型为低频速度传感器。3.根据权利要求1所述的基于实时计算框架的水电机组分工况测值越限报警方法，其特征在于：在步骤二中，8周Conf97融合平均时段法的具体步骤为：第一、先选取计算区间以键相信号为起点，选取包含8个旋转周期的数据为一个计算区间，下一计算区间，为右移一个旋转周期，即包括本计算区间的后7个旋转周期后紧接着该计算区间的一个旋转周期，依次类推；第二、计算区间内的97％置信度峰
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峰值；第三、对计算区间内的数据进行97％置信度分析，计算97％置信度后的最大值与最小值之间的差值，为该计算区间的峰
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峰值。4.根据权利要求1所述的基于实时计算框架的水电机组分工况测值越限报警方法，其特征在于：在步骤三中，二次单元感知模块通过采集传感器输出状态，同时通过二次单元的通信接口模块从调速器和励磁调节器中实时获取机组工况参数：功P、水头H、导叶开度y、机组转速n、励磁电流I、励磁电压U，二次单元运用Petri网描述的机组工况转换模型自动辨识出机组实时运行工况，并将机组运行工况编码、运行工况的起始时间、运行工况的结束时间并封装为消息通过通信接口模块实时传输给计算机。5.根据权利要求1所述的基于实时计算框架的水电机组分工况测值越限报警方法，其特征在于：在步骤四中，关联分析可以很好地发现机组设备性能指标随机组相关状态量的变化规律，在相同工况下，通过固定性能指标的某些关联状态，分析其与其他关联状态的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇庭，杨张斌，张帅，周国建，朱传古，刘镖峰，胡飞，史坤涛，
申请(专利权)人：中国三峡建工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：