CN103456141B - 一种基于多维变量样本信息库的水电机组状态报警方法 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种基于多维变量样本信息库的水电机组状态报警方法，包括如下步骤：（1）、获取状态参量和多维变量；（2）、建立多维变量信息样本库；（3）、建立确定初始多维变量信息样本库；（4）、建立实时多维变量信息样本库；（5）、确定报警依据与报警周期；（6）、报警输出。该方法：1）、弥补了水电机组常规报警的不足，克服了误报警、多种工况判断及无趋势判断缺陷；2）、实施可行、操作性强；3）、建立了表征机组状态的综合信息参量，报警准确性高、信息量大；4）、可普遍用于指导水力发电厂的运行、检修及故障诊断，避免水电机组发生严重事故。

Description

一种基于多维变量样本信息库的水电机组状态报警方法

技术领域

本发明属于水力发电设备技术领域，具体涉及一种基于多维变量样本信息库的水电机组状态报警方法。

背景技术

随着我国经济和电力事业的飞速发展，水力发电在电网中所占据比例在逐年提高，水电机组在大型电网的调峰、调频、调相及保证电网安全运行中发挥着越来越大的作用。作为水电厂的主要设备，水电机组运行状态是否安全平稳，直接关系到水电厂的安全以及电网的稳定。因此，对水电机组的工作状态进行有效的监测与报警，已是关系到水电厂安全、电网稳定、电厂经济效益与社会效益的关键因素。

水电机组异常振动，往往能导致结构件损坏、转轮裂纹，严重时引发顶盖撕裂、水淹厂房、水轮机减压板损坏事故。随着自动化水平提高，水电机组振动摆度监测系统逐步在各水电厂推广应用。目前水电机组状态报警方法通常是参照国标要求设置幅值报警值。众所周知，水电机组运行状态，包括机组振动、摆度、水压脉动等参数，均与水头、机组负荷、温度、转速、发电机励磁等因素有关，尤其水电机组在工况调节过程或在振动区运行时状态会短暂变差，常规的报警系统未根据机组运行工况进行区别对待，这样就有可能会出现机组振动摆度幅值瞬时变大导致误报警的情况。而且常规报警方法未对机组状态变化趋势进行监测和报警，当机组存在安全隐患已经导致运行状态发生改变、而又未达到报警值时，常规报警系统并不能及时进行监测、报警。因此，有必要尽快设计出一种能区分工况、自动识别机组状态变化的报警方法，以便能够及时发现水电机组隐患、提高报警的准确性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对目前常规水电机组状态报警系统的上述缺陷，提供一种基于多维变量样本信息库的水电机组状态报警方法。

本发明的技术方案，所提供的一种基于多维变量样本信息库的水电机组状态报警方法，是在水电机组状态监测系统中建立多维变量样本信息库，样本信息库的采集对象为表征机组运行状态的参量，即水电机组运行样本，如机组部件振动、导轴承大轴摆度、流道内水压脉动、包含绝对效率和相对效率的水轮机效率、水轮机空蚀、噪声、发电机气隙、温度，各参量的信息包含有幅值、均值、频谱、相位。样本信息库的多维变量为表征机组工况的水头、有功负荷、无功负荷、转速、励磁电流、励磁电压。将采集到的机组状态参量与多维变量相关联，建立多维变量样本信息库以综合表征机组运行状况。水电机组在检修结束或缺陷消除后，建立初始样本库。随着运行时间延长，水电机组的状态(包含机械状态、水力状态、电气状态)将发生变化，亦会导致多维变量样本库的信息发生改变。在随后机组运行过程中用实时样本库与初始样本库进行对比，如发现样本库特征量变化超出规定的阀值则予报警并保存样本，如无变化则定期保存样本。具体来说该方法的实现包括如下步骤：

(1)、获取状态参量和多维变量。使用常规方法，采集并在线搜索水电机组状态监测系统采集的待报警水电机组的状态参量及多维变量，状态参量及多维变量取决于接入状态监测系统的监测量。其中所述状态参量包括振动、摆度、水压脉动、水轮机效率、发电机气隙量、水轮机空蚀量、噪音量、温度，各个参量的信息包含频谱、幅值、相位、均值；所述多维变量包括水头、有功负荷、无功负荷、转速、励磁电流、励磁电压；

(2)、建立多维变量信息样本库。将步骤(1)搜索到的待报警水电机组的状态参量的信息与待报警水电机组的多维变量进行信息关联并设置分段，然后使用常规方法建立所述待报警水电机组的多维变量信息样本库。根据所储存的状态参量及多维变量的性质，依次建立实时样本信息库、初始样本信息库、历史样本信息库：实时多维变量信息样本库所存储的状态参量及多维变量为实时量；初始多维变量信息样本库所存储的状态参量及多维变量为初始量；历史多维变量信息样本库所存储的状态参量及多维变量为历时量；

(3)、建立确定初始多维变量信息样本库。在步骤(2)所建多维变量信息样本库建立之初或所述待报警水电机组状态良好之时，将步骤(2)所建多维变量信息样本库存入初始多维变量信息样本库，用于对比水电机组状态变化时参考。在线搜索上述水电机组状态监测系统的所述多维变量信息样本库，使该初始多维变量信息样本库涵盖所述待报警水电机组运行的水头段和所述待报警水电机组的转速、励磁电流、励磁电压、负荷段数量；

(4)、建立实时多维变量信息样本库。待步骤(3)完成后，将步骤(2)所建多维变量信息样本库存储到实时多维变量信息样本库。然后，将步骤(1)搜索到的待报警水电机组的状态参量与待报警水电机组的多维变量存入该实时多维变量信息样本库。用于与步骤(3)建立的初始多维变量信息样本库进行对比，借以判断所述待报警水电机机组的状态是否发生变化；

(5)、确定报警依据与报警周期。参照国标GB/T11348.8、国标GB/T6075.5、国标GB/T7894、国标GB/T8564分别规定的报警规定值，设定所述待报警水电机机组各状态参量的报警阀值和变化趋势报警阀值，同时设定报警周期；

(6)、报警输出。对比所述实时多维变量信息样本库的实时多维变量信息样本与所述初始多维变量信息样本库的初始多维变量信息样本，如所述实时多维变量信息样本和初始多维变量信息样本中的样本显示的报警规定值超出上述步骤(5)确定的报警依据所显示的报警阀值，则予报警，并将该报警信息输出到上述水电机组状态监测系统的界面加以显示；同时将该报警信息保存到上述步骤(2)建立的历史多维变量信息样本库内。如所述实时多维变量信息样本和初始多维变量信息样本中的样本显示的报警规定值未超出上述步骤(5)确定的报警依据所显示的报警阀值，则按照步骤(5)设定的报警周期，定期将变化的所述实时多维变量信息样本和初始多维变量信息样本存入到上述步骤(2)建立的历史多维变量信息样本库内，以此为分析机组状态变化或为检修、维护、故障诊断提供参考。

本发明的有益效果是：

1)、弥补了目前水电机组常规报警单一性的不足，克服了误报警频发、多种工况判断缺失及无趋势判断的缺陷；

2)、具有实施可行、操作性强的特点。仅需在现有状态监测系统中建立多维变量状态信息库，即可充分利用其硬件资源；

3)、建立了表征机组状态的综合信息参量，报警准确性高、信息量大。由于将机组状态信息与多维变量信息关联，大大丰富了机组状态信息量，并可根据机组不同工况、不同水头进行动态判断机组状态变化，避免了传统的、仅仅依据幅值大小判断机组状态好坏的片面性问题；

4)、本方法可普遍用于指导水力发电厂的运行、检修及故障诊断，避免水电机组发生严重事故。

具体实施方式

实施例1：

(1)、使用常规方法，采集并在线搜索水电机组状态监测系统采集的待报警水电机组的状态参量及多维变量，状态参量及多维变量取决于接入状态监测系统的监测量。其中所述状态参量包括振动、摆度、水压脉动、水轮机效率、发电机气隙量、水轮机空蚀量、噪音量、温度，各个参量的信息包含频谱、幅值、相位、均值；所述多维变量包括水头、有功负荷、无功负荷、转速、励磁电流、励磁电压；

(2)、将步骤(1)搜索到的待报警水电机组的状态参量的信息与待报警水电机组的多维变量进行信息关联并设置分段，然后使用常规方法建立所述待报警水电机组的多维变量信息样本库。根据所储存的状态参量及多维变量的性质，依次建立实时样本信息库、初始样本信息库、历史样本信息库：实时多维变量信息样本库所存储的状态参量及多维变量为实时量；初始多维变量信息样本库所存储的状态参量及多维变量为初始量；历史多维变量信息样本库所存储的状态参量及多维变量为历时量；

(3)、在步骤(2)所建多维变量信息样本库建立之初或所述待报警水电机组状态良好之时，将步骤(2)所建多维变量信息样本库存入初始多维变量信息样本库。在线搜索上述水电机组状态监测系统的所述多维变量信息样本库，使该初始多维变量信息样本库涵盖所述待报警水电机组运行的水头段和所述待报警水电机组的转速、励磁电流、励磁电压、负荷段数量；

(4)、待步骤(3)完成后，将步骤(2)所建多维变量信息样本库存储到实时多维变量信息样本库。然后，将步骤(1)搜索到的待报警水电机组的状态参量与待报警水电机组的多维变量存入该实时多维变量信息样本库；

(5)、设定所述待报警水电机机组各状态参量的报警阀值和变化趋势报警阀值，同时设定报警周期；

(6)、对比所述实时多维变量信息样本库的实时多维变量信息样本与所述初始多维变量信息样本库的初始多维变量信息样本，所述实时多维变量信息样本和初始多维变量信息样本中的样本显示的报警规定值超出上述步骤(5)确定的报警依据所显示的报警阀值，予以报警，并将该报警信息输出到上述水电机组状态监测系统的界面加以显示；同时将该报警信息保存到上述步骤(2)建立的历史多维变量信息样本库内。

实施例2：

步骤(1)～(5)同实施例1；

(6)、对比所述实时多维变量信息样本库的实时多维变量信息样本与所述初始多维变量信息样本库的初始多维变量信息样本，所述实时多维变量信息样本和初始多维变量信息样本中的样本显示的报警规定值未超出上述步骤(5)确定的报警依据所显示的报警阀值，按照步骤(5)设定的报警周期，定期将变化的所述实时多维变量信息样本和初始多维变量信息样本存入到上述步骤(2)建立的历史多维变量信息样本库内。

Claims (1)

1.一种基于多维变量样本信息库的水电机组状态报警方法，该方法包括如下步骤：

(1)、获取状态参量和多维变量，使用常规方法，采集并在线搜索水电机组状态监测系统采集的待报警水电机组的状态参量及多维变量，状态参量及多维变量取决于接入状态监测系统的监测量，其中所述状态参量包括振动、摆度、水压脉动、水轮机效率、发电机气隙量、水轮机空蚀量、噪音量、温度，各个参量的信息包含频谱、幅值、相位、均值；所述多维变量包括水头、有功负荷、无功负荷、转速、励磁电流、励磁电压；

(2)、建立多维变量信息样本库，将步骤(1)搜索到的待报警水电机组的状态参量的信息与待报警水电机组的多维变量进行信息关联并设置分段，然后使用常规方法建立所述待报警水电机组的多维变量信息样本库，根据所储存的状态参量及多维变量的性质，依次建立实时样本信息库、初始样本信息库、历史样本信息库：实时多维变量信息样本库所存储的状态参量及多维变量为实时量；初始多维变量信息样本库所存储的状态参量及多维变量为初始量；历史多维变量信息样本库所存储的状态参量及多维变量为历时量；

(3)、建立确定初始多维变量信息样本库，在步骤(2)所建多维变量信息样本库建立之初或所述待报警水电机组状态良好之时，将步骤(2)所建多维变量信息样本库存入初始多维变量信息样本库，在线搜索上述水电机组状态监测系统的所述多维变量信息样本库，使该初始多维变量信息样本库涵盖所述待报警水电机组运行的水头段和所述待报警水电机组的转速、励磁电流、励磁电压、负荷段数量；

(4)、建立实时多维变量信息样本库，待步骤(3)完成后，将步骤(2)所建多维变量信息样本库存储到实时多维变量信息样本库，然后，将步骤(1)搜索到的待报警水电机组的状态参量与待报警水电机组的多维变量存入该实时多维变量信息样本库；

(5)、确定报警依据与报警周期，设定所述待报警水电机机组各状态参量的报警阀值和变化趋势报警阀值，同时设定报警周期；

(6)、报警输出，对比所述实时多维变量信息样本库的实时多维变量信息样本与所述初始多维变量信息样本库的初始多维变量信息样本，如所述实时多维变量信息样本和初始多维变量信息样本中的样本显示的报警规定值超出上述步骤(5)确定的报警依据所显示的报警阀值，则予报警，并将该报警信息输出到上述水电机组状态监测系统的界面加以显示；同时将该报警信息保存到上述步骤(2)建立的历史多维变量信息样本库内，如所述实时多维变量信息样本和初始多维变量信息样本中的样本显示的报警规定值未超出上述步骤(5)确定的报警依据所显示的报警阀值，则按照步骤(5)设定的报警周期，定期将变化的所述实时多维变量信息样本和初始多维变量信息样本存入到上述步骤(2)建立的历史多维变量信息样本库内。