CN108709759B - 基于互联网的远程水电站现场试验方法及共享平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水电站现场试验技术领域，针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于互联网的远程水电站现场试验系统、方法及共享平台。采用这种系统、方法和共享平台可以远程进行水电站现场试验，也可以同时为多个水电站提供人机交互方式的现场试验服务。当需要进行的现场试验项目较多时，不再受有限的试验设备和有限的专业人员限制。本发明的现场试验测控装置设在水电站现场，用于获得现场试验相关的数据，并通过互联网通信至远程试验服务器；远程试验服务器，用于接收所述现场试验相关的数据，运行符合相关水电站现场试验规程的试验程序；并通过所述水电站现场试验测控装置调整现场设备试验工况，完成符合相关规程的水电站现场试验项目。

Description

基于互联网的远程水电站现场试验方法及共享平台

技术领域

本发明涉及水电站现场试验技术领域，具体而言，涉及一种基于互联网的远程水电站现场试验方法及共享平台。

背景技术

就目前而言，随着水能资源的持续开发，水力发电领域得到了飞速地发展，建成了众多的水电站，新建水电站的新机投入运行和建成水电站机组大修后都要进行各种设备的现场性能试验，这些试验都需要专业技术人员携带相关试验设备到水电站现场进行安装调试后才能完成现场性能试验，试验完毕又需要将试验设备拆除带回，试验数据需要专业人员后期分析处理后才能出具相应的试验报告。整个试验过程及出具试验报告费时费力。而且，当需要做现场试验的电站多时，有限的试验设备和有限的专业技术人员就无法满足要求。

发明内容

本发明提供一种基于互联网的远程水电站现场试验系统、方法及共享平台。采用这种系统、方法及共享平台可以远程进行水电站现场试验，也可以同时为多个水电站提供人机交互自助式的现场性能试验。当需要做现场试验的电站多时，不再受有限的试验设备和有限的专业技术人员的限制。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于互联网的远程水电站现场试验系统包括：

布置在水电站现场的试验测控装置，用于获得水电站现场试验相关的数据，并通过互联网通信至远程试验服务器；

远程试验服务器，用于接收所述现场试验相关的数据并存储，运行符合相关水电站现场试验规程的试验程序；还通过所述水电站现场试验测控装置控制调整现场设备的试验工况，完成符合相关规程的水电站现场试验项目。

进一步的，所述水电站现场试验测控装置通过第一互联网接入设备接入互联网；所述远程试验服务器通过第二互联网接入设备接入互联网。

进一步的，所述水电站现场试验测控装置通过输入接口模块采集现场试验数据和/或通信方式从现有其它装置获得现场试验相关的数据。

进一步的，所述水电站现场试验测控装置通过互联网接收来自所述远程试验服务器控制指令控制现场试验相关的设备的试验工况，获得现场试验相关的数据。

进一步的，所述的试验系统还包括：

在试验过程中所述远程试验服务器实时采集、呈现和存储试验数据，当试验结束后，建立可回溯和利用的试验数据库。

在现场试验结束后，远程试验服务器通过符合相关水电站现场试验规程的试验程序的计算处理，生成满足相关试验规程的水电站现场试验报告，所述试验报告可通过互联网在线浏览和下载；

进一步的，根据所述试验系统的试验方法还包括：现场试验人员通过互联网与所述远程试验服务器实现人机交互方式来完成现场试验。

进一步的，所述的试验方法，还包括：

在现场授权的前提下，远程试验人员通过远程试验服务器引导现场试验人员根据本次试验流程调整试验工况，直至完成本次水电站现场试验项目；

进一步的，所述的试验方法包括：

在现场授权和满足安全的前提下，由远程试验服务器根据试验流程自动调整现场设备的试验工况，自动采集数据直至完成本次试验。

进一步的，所述的试验方法还包括：

多个不同水电站的现场试验人员同时登录所述远程试验服务器，调用远程试验服务器的相关试验项目，并发出启动试验指令；

远程试验服务器根据各个现场试验项目调用对应试验流程，现场试验人员根据对应的试验流程调整试验工况进行试验，直至各自的现场试验项目结束，现场试验人员向所述远程试验服务器发出结束试验的指令，远程试验服务器退出对应试验流程。

基于所述试验方法的共享平台还包括：

多个电站现场试验人员同时登录所述远程试验服务器，选取并启动现场试验项目；

远程试验服务器根据相关规程的试验程序和试验流程；完成特定水电站的现场试验项目。

有益益处

1.依托互联网为水电站现场试验提供了一个高效、及时、准确的服务远程试验方法。

2.当分布于各条河流的水电站但需要进行现场试验时，由试验人员通过互联网依托该自助式高效服务平台就可交互式自主高效完成；试验时间和次数完全由电站根据需要随时随地地做。

3.该自助式服务平台通过互联网可以同时进行多个水电站的现场试验，不再受有限的试验设备和有限的专业技术人员的制约。

4.从水电站进行现场试验到试验报告完成的周期将大为缩短、费用将大幅降低，试验过程和试验数据的采集、处理规范统一，减少了不同设备和技术人员试验结果的差异。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

一、基于互联网的远程水电站现场试验系统包括：

包括布置在现场的试验数据采集装置、第一互联网接入装置、第二互联网接入装置和布置在任意地点的远程数据服务器；

1、水电站现场试验测控装置相关说明：

11)、水电站现场试验测控装置是测量水电站现场试验数据的测控装置，举例说明但不仅限于此：水电站现场试验测控装置包括西门子开放式控制器、ET-200MP系列模块(包括高速模拟量输入模块、高速模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块、串口和以太网通讯模块)和/或ET-200SP模块(包括高速模拟量输入模块、高速模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块、串口和以太网通讯模块)。

西门子开放式控制器包括一个以太网通讯接口和一个PROFINET实时以太网接口，开放式控制器通过背板总线与中央机架上的SP系列模块交换数据。

ET-200MP/SP模块安装在PROFINET IO站，每个PROFINET IO站包括一个PROFINET实时以太网接口模块，每个PROFINET IO站通过PROFINET实时以太网接口模块与西门子开放式控制器连接，PROFINET实时以太网接口模块通过背板总线与ET-200MP/SP系列模块连接并交换数据。开放式控制器通过PROFINET实时以太网与PROFINET IO站中ET-200MP/SP模块交换数据。

开放式控制器通过PROFINET实时以太网获得PROFINET IO站中高速模拟量输入模块采集现场试验数据和开关量输入模块采集的开关量信号；开放式控制器通过PROFINET实时以太网传输高速模拟量输出模块输出的模拟量输出信号到PROFINET IO站中高速模拟量输出模块；开放式控制器通过PROFINET实时以太网传输控制指令传输到PROFINET IO站中开关量输出模块。

其中高速模拟量输入模块采集现场试验数据，如：水轮机组振动信号、发电机定子及机座振动信号、抬机或轴向串动信号、轴相位、水头、压力脉动、空气间隙、磁通密度及局放信号、机组的运行参数、发电机出口三相电流/电压信号、母线电压、励磁电流、励磁电压和调速器接力器行程。

高速模拟量输出模块用于输出调速器/励磁系统性能试验所需的调节指令。

开关量输入模块用于采集机组工作状态数据；开关量输出模块用于控制水力机组工作工况。

如果有试验数据可通过以太网通信获得，可通过开放式控制器的以太网接口和/或PROFINET实时以太网通信获得，该以太网口和/或PROFINET实时以太网支持TCP/IP和UDP通讯，也支持MODBUS-TCP/IP通讯协议；有的试验数据可以通过串口通讯获得时，在开放式控制器中增加串口通信模块，通过串口通信模块获得试验相关参数，该串口支持自定义通讯协议和MODBUS-RTU/ASCII通讯协议。

通过通信方式可以从水电站计算机监控系统、微机继电保护装置、调速器、励磁系统和支持通信的其它设备中获得部分试验数据。

12)与其他部件的连接关系为：

121)水电站现场试验测控装置通过所述第一互联网接入装置与互联网连接；

其中，开放式控制器通过以太网和/或PROFINET实时以太网与第一互联网接入装置连接并接入互联网。第一互联网接入装置包括3G/4G无线路由器、ADSL或光纤宽带。

当开放式控制器通过以太网和/或PROFINET实时以太网与第一互联网接入装置连接并接入互联网后，可以直接与远程试验服务器交换数据，开放式控制器可以将采集的试验数据通过互联网传输至远程试验服务器，同时可以接收来自远程试验服务器的控制指令。

13)水电站现场试验测控装置控制现场试验相关的设备，获得现场试验相关的数据有方式一和/或方式二：

131)方式一：被动通过互联网接收来自所述远程试验服务器控制指令，和/或；

132)方式二：水电站现场试验测控装置自主发送控制指令。

2、远程数据服务器相关说明：

21)与其他部件的连接关系为：

远程数据服务器通过所述第二互联网接入装置与互联网连接；

其中，第二互联网接入装置包括光猫、防火墙、路由器和交换机等设备。通过光猫接入专线或宽带，通过专线或宽带接入互联网；防火墙一端与光猫连接，另一端与路由器连接；交换机与路由器连接。

远程试验服务器通过以太网与光猫、路由器或交换机连接并接入互联网。当远程服务器接入到互联网后，可以接收来自水电站现场试验测控装置采集的试验数据，同时可以根据试验的不同可以发出控制指令，通过水电站现场试验测控装置控制设备的的运行工况，以满足试验对试验设备工作状态的要求。

22)远程试验服务器接收所述现场试验相关数据，运行符合相关水电站现场试验规程的试验程序具体过程是：

例如水力机组的动平衡试验：

水电站现场试验测控装置根据试验要求采集不同工况下的现场试验相关数据(现场试验相关数据例如为水轮机组振动信号、发电机定子及机座振动信号、抬机或轴向串动信号、水头、压力脉动、轴相位和机组的运行参数等)，同时通过互联网将采集的现场试验相关数据以及对应的工况数据传输至远程试验服务器，远程试验服务器接收到来自水电站现场试验测控装置采集的带时标的水电站现场试验相关数据以及对应的工况数据进行存盘归档，直到试验结束为止。动平衡试验所需工况可以通过计算机监控系统人工控制；也可以通过远程试验服务器根据试验要求自动发出控制指令至水电站现场试验测控装置，并通过水电站现场试验测控装置自主控制水力发电机组的工况以满足动平衡试验对水力机组工况的要求；还可以将动平衡试验工况控制预设在水电站现场试验测控装置中，水电站现场试验测控装置根据动平衡试验自主控制水力发电机组的工况以满足动平衡试验对水力机组工况的要求。

23)在现场试验结束后，远程试验服务器通过符合相关水电站现场试验规程试验程序的计算处理，生成满足相关试验规程的水电站现场试验报告；

其中试验规程规范如下，但不限于如下水电站现场试验规程：

DLT 507-2014水轮发电机组启动试验规程；

DLT 5401-2007水力发电厂电气试验设备配置导则；

GB/T 32584-2016水力发电厂和蓄能泵站机组机械振动的评定；

GBT 17189-2007水力机械(水轮机、蓄能泵和水泵水轮机)振动和脉动现场测试规程；

GBT 28570-2012水轮发电机组状态在线监测系统技术导则；

GB/T 17189-2017水力机械(水轮机、蓄能泵和水泵水轮机)振动和脉动现场测试规程；

GB/T 156-2007标准电压；

GB/T 12325-2008电能质量供电电压偏差；

GB/T 15945电能质量电力系统频率偏差；

GB/T 15543-2008电能质量三相电压不平衡；

GB/T 12326-2008电能质量电压波动和闪变；

GB/T 14549-1993电能质量公用电网谐波；

GB/T 24337-2009电能质量公用电网谐波；

GB/T 19862-2005电能质量检测设备通用要求；

DLT 1166-2012大型发电机励磁系统现场试验导则；

DLT 5226-2013发电厂电力网络计算机监控系统设计技术规程；

DLT 1547-2016智能水电厂技术导则；

读取出动平衡试验下不同工况的带时标的试验数据和对应的试验数据，根据“GB/T 17189-2017水力机械(水轮机、蓄能泵和水泵水轮机)振动和脉动现场测试规程”对不同工况下面的数据进行处理分析，主要包括：振动信号的峰-峰值分析、有效值分析、数据统计处理、功率密度谱分析、完整的谱分析和相位分析，并根据“GB/T 32584-2016水力发电厂和蓄能泵站机组机械振动的评定”方法进行评定和得出结论。其分析数据及评定结论自动填入动平衡试验报告模板中，自动生成PDF格式动平衡试验报告，该动平衡试验报告可以通过互联网查询和下载。

由于水力机组动平衡试验的带时标试验数据和对应的工况数据以及该动平衡试验报告长期存储在远程试验服务器中，故可以回溯这些数据。

具体实施例一：

当现场试验相关的数据是水力机组性能试验数据时：

步骤1：所述水电站现场试验测控装置获取水力机组性能试验数据通过互联网传输至所述远程数据服务器；

步骤2：所述远程试验服务器通过互联网获得水力机组性能试验的数据，同时通过互联网远程提供水力机组性能试验服务；

步骤3：所述水电站现场试验测控装置通过输入接口模块和/或现有其他装置获得水力机组性能试验的相关数据，通过所述第一互联网接入装置接入互联网，并通过互联网将水力机组性能试验的相关数据传输至所述远程试验服务器。

步骤4：所述远程数据服务器通过所述第二互联网接入装置接入互联网，通过互联网获得水力机组性能试验的相关数据，经分析处理后自动生成水力机组性能试验报告，水力机组性能试验报告可以通过互联网在线浏览和下载。

步骤5：在需要进行水力机组性能试验时，试验人员通过互联网登录进入所述远程试验服务器，选取本次水力机组性能试验项目，并获得本次水力机组性能试验项目指导书。

步骤6：试验人员根据所选水力机组性能试验项目指导书内容进行准备，准备完毕后，向所述远程试验服务器发出启动试验指令，发出启动试验指令后，根据水力机组性能试验项目指导书提供的试验步骤提示一步一步进行，试验人员在每一步根据提示调整相关设备，满足试验要求后确认，在本步试验结束后确认，系统自动转入下一步，直至本次试验全部结束后，向所述远程试验服务器发出本次试验结束指令。

步骤7：在水力机组性能试验过程中，所述水电站现场试验测控装置接收到来自所述远程试验服务器启动试验的指令后，启动试验数据采集，将采集到的试验数据通过互联网传输至所述远程试验服务器。

步骤8：所述程试验服务器通过互联网获得本次水力机组性能试验的数据，并将试验数据归档存储。当试验人员确认本次水力机组性能试验结束后，所述程试验服务器向所述现场试验数据采集装置发出试验结束指令，所述水电站现场试验测控装置停止试验数据的采集。

步骤9：所述程数据服务器对本次水力机组性能试验的数据进行分析处理，分析处理结束后自动生成本次水力机组性能试验的报告并存储。

步骤10：当试验人员获得本次水力机组性能试验的试验报告已经生成后，可以通过互联网在线浏览或下载本次水力机组性能试验的报告。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (2)

1.一种基于互联网的远程水电站现场试验方法，其特征在于包括：

现场试验人员通过互联网与远程试验服务器实现人机交互方式来完成现场试验；

多个不同水电站的现场试验人员同时登录远程试验服务器，调用远程试验服务器的相关试验项目，并发出启动试验指令；

远程试验服务器根据各个现场试验项目调用对应试验流程，现场试验人员根据对应的试验流程调整试验工况进行试验，直至各自的现场试验项目结束，现场试验人员向所述远程试验服务器发出结束试验的指令，远程试验服务器退出对应试验流程；

在现场授权的前提下，远程试验人员通过远程试验服务器引导现场试验人员根据本次试验流程调整控制试验工况，直至完成本次现场试验项目；

在现场授权和满足安全的前提下，由远程试验服务器根据试验流程通过现场试验测控装置自动调整现场的试验工况，自动采集数据直至完成本次试验。

2.基于权利要求1所述试验方法的共享平台，其特征在于包括：

远程试验服务器，用于多个电站现场试验人员同时登录，选取并启动现场试验项目；

远程试验服务器根据相关规程的试验程序和试验流程；完成特定水电站的现场试验项目。