CN110727263B - 一种设备动作顺序异常及监控信号抖动状态的检修方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设备动作顺序异常及监控信号抖动状态的检修方法。该方法包括如下步骤：先设置监测开始条件、监测结束条件、监控信号、正确动作顺序、最小延时要求；按系统的刷新频率监视监测开始条件，监测开始条件满足后，监测指定的多个监控信号，若监控信号抖动则将监控信号存入并报警；与正确动作顺序进行比较，若动作顺序出错，则将比较结果存成错误码，并自适应输出报警，提醒运维人员进行检查维修；若动作顺序出错或监测到结束条件满足，则返回继续按监视系统的刷新频率监测开始条件。本发明提供的方法用自动检测和控制的方式，实现按系统的刷新频率能监视指定的多个监控信号，为快速定位缺陷设备和发现缺陷表征提供了技术支持。

Description

一种设备动作顺序异常及监控信号抖动状态的检修方法

技术领域

本发明涉及电气设备技术领域，具体涉及一种设备动作顺序异常及监控信号抖动状态的检修方法。

背景技术

工业控制中，海量的监控信号蕴含着大量的设备动作顺序信息，当前由于缺少标准化的快速辨识方法，监控信号中关于设备动作顺序信息的信息价值没有被挖掘。某工业控制系统正常设备的动作顺序为A1.A2.A3.A4…，则设备动作顺序异常及监控信号抖动现象都可以抽象归纳为以下两种情形：1)该系统设备的动作顺序没有按A1.A2.A3.A4…，2)该系统设备的动作顺序出现设备信号频繁下令的情况，即A1.A2.A3.A3.A3.A3…。本发明提供的方法可有效解决以上难题。

以抽水蓄能电厂SFC出口开关合闸开关量为例，当抽水蓄能机组泵工况启动流程走至SFC出口开关合闸一步时，若出现上位机反复下SFC出口开关合闸令的监控信号抖动现象时，本专利提供的方法无需程序流程超时即可提前提醒运维人员做好故障预判和故障处置准备，为故障处理争取宝贵的时间。

以发电厂电气制动开关的开关量记录为例，当机组停机过程中，机组转速下降至50％以下作为一个监控信号，以电气制动开关合闸的开关量作为一个监控信号，若出现机组转速下降至50％后，监控系统仍收不到电气制动开关合闸的开关量信号，本发明专利提供的方法可不用待停机流程超时，即可提前提醒值班员做好机组停机失败故障处置的准备，为故障处置争取10min的宝贵处置时间。

以抽水蓄能电厂水环排水阀为例，抽水蓄能机组泵工况启动过程中，由于该阀门由两组阀门组成，水环排水阀开启和关闭的监控信号应成对出现，本发明提供方法可以判出不成对出现，或出现抖动现象的情况，以提醒运维人员及时消除隐性缺陷。

过去对有关工业过程控制的监视，依赖于将过程变化固化至硬件电路中，通过硬件电路的不正确反映来启动缺陷报警。致使逻辑设计复杂，监视过程变量变化时长困难。缺少计算机独立监视监控信号，监视监控信号变化情况判断设备动作顺序异常及监控信号抖动状态的方法。此外，由于缺少本专利提供的技术手段，设备动作顺序异常及监控信号抖动往往依赖于缺陷暴露后的事后发现才可获知，使得设备动作顺序异常及监控信号抖动成为了隐性缺陷。

本发明结合工程经验，全面考虑监控信号的特性，对相关分析方法进行标准化，并交给计算机完成，使得设备动作顺序异常及监控信号抖动的状态检修方法实现自动检测和控制，为监控信号所属的设备的隐性缺陷、缺陷跟踪、提前消缺工作提供技术支持。

使得工业生产的运维人员在事故(事件)发生前得以提前预警，不仅可避免事故(事件)的发生和升级，还可为风险管控和有效处置赢得宝贵的预控时间。可有效规避风险，为工业的安全稳定生产提供可靠的技术保障。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种设备动作顺序异常及监控信号抖动状态检修的方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

本发明提供一种设备动作顺序异常及监控信号抖动状态的检修方法，按监控系统的刷新频率监视监测开始条件，监测开始条件满足后，监视指定的多个监控信号，获得指定多个监控信号动作顺序情况，再通过计时，以及与正确顺序进行比较辨识缺陷表征为多个设备动作顺序异常以及监控信号抖动的隐性缺陷，进而进行有针对的检查维修，达到状态检修的目标。

本发明提供的一种设备动作顺序异常及监控信号抖动状态的检修方法，包括如下步骤：

(1.1)设置监测开始条件V₀、监测结束条件V_t、指定的N个监控信号Q、正确动作顺序HC，指定的N个监控信号Q的最小延时要求Q_time；

(1.2)监视监测开始条件V₀，监测开始条件V₀满足后，监测指定的N个监控信号Q，若出现监控信号抖动的情况则将监控信号存入并发报警，提醒运维人员进行检查维修；

(1.3)监测开始条件V₀满足后，按监控系统的刷新频率监视指定的N个监控信号Q，并与正确动作顺序HC进行比较，若动作顺序出错，则将比较结果存成错误码HN，并自适应输出报警HW，提醒运维人员进行检查维修；

(1.4)若动作顺序出错或监测到结束条件V_t满足后，同时转至执行第(1.2)步和第(1.3)步。

进一步地，步骤(1.1)中所述监测开始条件V₀、监测结束条件V_t和指定的N个监控信号Q的设置方式如下：

(2.1)若只选择一个变量，可直接链接变量库选择变量，若变量是开关量信号则选择触发类型，触发类型包括0或1、0→1或1→0类型，若变量是模拟量信号，可通过设定动作值和返回值，将模拟量达到动作值设为1，模拟量下降至返回值设为0，将模拟量转化为开关量进行处理；

(2.2)若还需增加触发变量进行“与”、“或”操作，可点击“+”按钮，在弹出的“与”、“或”选择小窗口中选择相应逻辑关系，然后新增变量，转至执行第(2.1)步。

进一步地，所述开关量信号的记录包括两种状态记录：代表状态为“1”的状态记录和代表状态为“0”的状态记录；记录的内容包括精确至毫秒的时间的记录、状态值记录以及设备描述。

进一步地，步骤(1.1)中所述指定的N个监控信号Q的最小延时要求Q_time为通过分别输入N个时间设定值进行设置。

进一步地，步骤(1.1)所述监控信号抖动的获得，包括如下步骤：监测开始条件V₀满足后，监测指定的N个监控信号Q，若监控信号Q出现相同或不同时刻的多条相同状态的监控信号，或在最小延时要求Q_time内监控信号0→1和1→0至少各出现一次，则判断为监控信号抖动的情况。

进一步地，步骤(1.1)中所述正确动作顺序HC的设置，包括如下步骤：

(6.1)指定的N个监控信号Q根据动作先后由高位向低位进行排序，形成1×N的矩阵A，矩阵A＝[Q₁,……,Q_N]；

(6.2)矩阵A中指定的N个监控信号Q，根据(2.1)和(2.2)的设置，动作存为1，不动作或动作返回存为0；

(6.3)将M个正确步骤以矩阵A的格式进行表达，按顺序先后形成正确动作顺序HC，HC为M×N的矩阵，即HC＝[A₁,……,A_M]^T。

进一步地，步骤(1.3)中所述监测开始条件V₀满足后，按监控系统的刷新频率监视指定的N个监控信号Q，并与正确动作顺序HC进行比较，若动作顺序出错，则将比较结果存成错误码HN，并自适应输出报警HW，包括如下步骤：

(7.1)监测指定的N个监控信号Q，以矩阵A的格式进行存储，则顺序为i的指定的N个监控信号Q为A，与正确动作顺序HC中顺序为i的A_i和顺序为i+1的A_i+1进行比较；

(7.2)A先与A_i通过异或进行比较，即A⊕A_i，i∈[1,M)，若异或结果中含有1后与A_i+1通过异或进行比较，即A⊕A_i+1，i∈[1,M)，若异或结果中含有1，则判断为动作顺序出错，将i存到错误码HN的第1列，将i+1存到错误码HN的第2列，将异或结果存到错误码HN的第3～(N+2)列中，错误码HN为1×(N+2)的矩阵，报警HW由错误码自适应形成，格式为第HN(1)步至第HN(2)步中，HN(3)～HN(N+2)为1的设备动作不正确；若A与A_i+1通过异或进行比较，异或结果不含有1，则i的值加1，转至执行第(7.1)步。

进一步地，监测开始条件V₀满足至动作顺序出错或监测结束条件V_t满足为一个统计周期。

进一步地，步骤(1.2)和步骤(1.3)所述检查维修为对监控信号所属设备进行检查维修，当出现监控信号抖动现象时候，检查维修的项目包括：

A检查传感器安装位置、与待测对象之间的间距是否合适；

B检查传感器接线是否存在接触不良的情况；

C检查信号反馈回路是否受到电磁干扰，如有，则检查屏蔽、接地等措施是否恰当。

进一步地，步骤(1.2)和步骤(1.3)所述检查维修为对监控信号所属设备进行检查维修，当某个设备动作信号缺失，导致出现设备动作顺序异常现象，检查维修的项目包括：

A检查设备动作信号反馈回路是否正常；

B检查设备动作命令回路是否正常；

C检查设备动力电源、控制电源及执行机构是否正常；

当设备间动作先后顺序出现变化，导致出现设备动作顺序异常现象，检查维修的项目包括：

D检查设备从命令发出至动作到位时间是否变化；

E检查设备命令及反馈回路接线是否有误；

F检查设备控制程序是否做过修改，若修改过则检查程序修改是否合理。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：

(1)本发明提供的检修方法是一种对设备动作顺序异常及监控信号抖动的标准化分析方法，能够用自动检测和控制的方式，实现按监控系统的刷新频率监视指定的多个监控信号，获得缺陷表征为多个设备动作顺序异常、监控信号抖动的隐性缺陷的状态；

(2)本发明提供的检修方法能分别针对监控信号所属设备的监控信号抖动现象和设备动作顺序异常现象的标准检查维修方法，为快速处理缺陷表征为多个设备动作顺序异常、监控信号抖动的缺陷提供有效技术手段；

(3)本发明提供的检修方法是一种获得抖动监控信号、错误码的自动生成和根据错误码自适应输出报警的方法，为快速定位缺陷设备和发现缺陷表征提供了技术支持。

附图说明

图1为本发明实施例1中设备动作顺序异常及监控信号抖动状态检修方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。

实施例1

以下对广州蓄能水电厂2017年07月31日00:00至00:19，SFC拖#1机组泵工况启动的监控信号进行实例分析。正常情况下，#1机组泵工况启动过程中，机组泵工况启动流程走至第三大步时，机组换相刀闸、启动刀闸、SFC出口开关应按顺序依次动作，即先合上#1机组换相刀闸，再合上#1机组启动刀闸，然后合上SFC出口开关，最后收到#1机组电气轴建立的监控信号。

结合图1流程，设备动作顺序异常及监控信号抖动状态检修方法包括以下步骤：

(1.1)按下表1(表1为初始设置信息表)设置监测开始条件V₀为#1机组泵工况启动第三大步流程开始信号、监测结束条件V_t为#1机组泵工况启动第三大步流程结束信号、指定的4个监控信号Q，即Q₁为#1机组换相刀闸合闸反馈的监控信号、Q₂为#1机组启动刀闸合闸反馈的监控信号、Q₃为SFC出口开关合闸的监控信号、Q₄为#1机组电气轴建立的监控信号，则矩阵A＝[Q₁,Q₂,Q₃,Q₄]。4个监控信号的触发类型为“0→1”。

正确动作顺序

指定的4个监控信号Q的最小延时要求Q_time分别为监控信号Q₁的最小延时要求Q_time1为10秒，监控信号Q₂的最小延时要求Q_time2为10秒，监控信号Q₃的最小延时要求Q_time3为60秒，监控信号Q₄的最小延时要求Q_time4为10秒。

表1

(备注：表格中设备描述1和设备描述2为现场监控变量的具体描述，设备描述1和设备描述2其中若有一项不一致，则表示不同的监控变量)

(1.2)根据监控系统的刷新频率监视监测开始条件V₀，监测开始条件V_bin于2017-07-31 00:03:39:489满足后，监测表1指定的4个监控信号，其中3个监控系统的信号如表2(指定的4个监控信号Q记录表)所示，2017-07-31 00:04:53:330开始Q₃开始出现不同时刻的多条相同状态的监控信号，即出现信号抖动现象，将监控信号存下并发报警提醒运维人员进行检查维修；

表2

(备注：表格中设备描述1和设备描述2为现场监控变量的具体描述，设备描述1和设备描述2其中若有一项不一致，则表示不同的监控变量)

(1.3)根据监控系统的刷新频率监视监测开始条件V₀，监测开始条件V₀于2017-07-31 00:03:39:489满足后，监测表1指定的4个监控信号，如表3所示(表3为前两个统计周期中指定的3个监控信号Q记录表)，2017-07-31 00:04:32:730流程正常，A_i与A_i+1进行异或，即A_i⊕A_i+1，异或结果不含有1，即与正确动作顺序HC动作一致。2017-07-31 00:19:09:560，#1机组泵工况启动失败。2017-07-31 00:19:11:100，Q₁变位，异或结果中存在两个1，错误码HN＝[3,4,1,0,0,1]，报警HW为第3步至第4步中，#1机组换相刀闸、#1机组电气轴建立动作不正确，提醒运维人员进行检查维修。

表3

(1.4)#1机组启动失败，未收到监测结束条件V_t为#1机组泵工况启动第三大步流程结束信号，本发明通过监测到动作顺序出错，同时转至执行第(1.2)步和第(1.3)步继续下一个统计周期的监视。

设备检查维修：

(9.1)针对监控信号抖动现象，检查传感器安装位置、与待测对象之间的间距是否合适中发现：

查看监控信号记录发现20GTA(共用现地控制单元)不停发SFC(静止变频器)出口开关合闸命令，现地查看SFC出口开关未合闸。检查发现合闸线圈顶针已经把合闸机构挡板顶开约2mm，但没到达开关合闸位置，判断为合闸机构挡板卡涩。临时调整合闸线圈限位螺丝，使合闸线圈励磁时，顶针有较大的行程从而有足够力量顶开合闸机构挡板。将SFC交回系统备用，SFC启泵正常，开关分合闸正常。

(9.2)针对设备动作顺序异常现象。

SFC出口开关未合闸，#1机组电气轴未建立，因此没收到监控信号Q₄，#1机组泵工况启动流程超时，走停机流程，故设备间动作先后顺序出现变化。通过探测到设备动作顺序异常现象，即用于通知提醒运维人员，也用于本发明自动复位，继续下一个统计周期的监视。

处理结果：本发明在2017-07-31 00:04:53:330即发现缺陷，距离2017-07-31 00:19:09:560，#1机组泵工况启动失败，既为现场运维人员赢得了将近15分钟的宝贵时间赶赴现场做好故障准备，也让调度人员可提前从其他厂站调节出力，避免机组启动失败对系统造成影响。检查维修方法有效也为故障处置节省了时间。

结论：

可见，本发明提供了对设备动作顺序异常及监控信号抖动的标准化分析方法，用自动检测和控制的方式，实现按监控系统的刷新频率监视指定的多个监控信号，获得缺陷表征为多个设备动作顺序异常、监控信号抖动的隐性缺陷的状态检修方法，为快速判断监控信号所属设备是否存在缺陷提供技术支持，可在缺陷暴露前实现消缺。

以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种设备动作顺序异常及监控信号抖动状态的检修方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1.1）设置监测开始条件V ₀ 、监测结束条件V _t 、指定的N个监控信号Q、正确动作顺序HC，指定的N个监控信号Q的最小延时要求Q _time；

（1.2）监视监测开始条件V ₀ ，监测开始条件V ₀ 满足后，监测指定的N个监控信号Q，若出现监控信号抖动的情况则将监控信号存入并发报警，提醒运维人员进行检查维修；

（1.3）监测开始条件V ₀ 满足后，按监控系统的刷新频率监视指定的N个监控信号Q，并与正确动作顺序HC进行比较，若动作顺序出错，则将比较结果存成错误码HN，并自适应输出报警HW，提醒运维人员进行检查维修；所述监测开始条件V ₀ 满足后，按监控系统的刷新频率监视指定的N个监控信号Q，并与正确动作顺序HC进行比较，若动作顺序出错，则将比较结果存成错误码HN，并自适应输出报警HW，包括如下步骤：

（7.1）监测指定的N个监控信号Q，以矩阵A的格式进行存储，则顺序为i的指定的N个监控信号Q为A，与正确动作顺序HC中顺序为i的A _i 和顺序为i+1的A _i+1进行比较；

（7.2）A先与A _i 通过异或进行比较，即A⊕A _i ，i∈[1,M），若异或结果中含有1后与A _i+1通过异或进行比较，即A⊕A _i+1，i∈[1,M），若异或结果中含有1，则判断为动作顺序出错，将i存到错误码HN的第1列，将i+1存到错误码HN的第2列，将异或结果存到错误码HN的第3~(N+2)列中，错误码HN为1×(N+2)的矩阵，报警HW由错误码自适应形成，格式为第HN(1)步至第HN(2)步中，HN(3)~HN(N+2)为1的设备动作不正确；若A与A _i+1通过异或进行比较，异或结果不含有1，则i的值加1，转至执行第（7.1）步；

（1.4）若动作顺序出错或监测到结束条件V _t 满足后，同时转至执行第（1.2）步和第（1.3）步；

所述检查维修为对监控信号所属设备进行检查维修，当某个设备动作信号缺失，导致出现设备动作顺序异常现象，检查维修的项目包括：

A 检查设备动作信号反馈回路是否正常；

B 检查设备动作命令回路是否正常；

C 检查设备动力电源、控制电源及执行机构是否正常；

当设备间动作先后顺序出现变化，导致出现设备动作顺序异常现象，检查维修的项目包括：

D 检查设备从命令发出至动作到位时间是否变化；

E 检查设备命令及反馈回路接线是否有误；

F检查设备控制程序是否做过修改，若修改过则检查程序修改是否合理。

2.根据权利要求1所述的检修方法，其特征在于，步骤（1.1）中所述监测开始条件V ₀ 、监测结束条件V _t 和指定的N个监控信号Q的设置方式如下：

（2.1）若只选择一个变量，能直接链接变量库选择变量，若变量是开关量信号则选择触发类型，触发类型包括0或1、0→1或1→0类型，若变量是模拟量信号，能通过设定动作值和返回值，将模拟量达到动作值设为1，模拟量下降至返回值设为0，将模拟量转化为开关量进行处理；

（2.2）若还需增加触发变量进行“与”、“或”操作，可点击“+”按钮，在弹出的“与”、“或”选择小窗口中选择相应逻辑关系，然后新增变量，转至执行第（2.1）步。

3.根据权利要求2所述的检修方法，其特征在于，所述开关量信号记录的内容包括精确至毫秒的时间的记录、状态值记录以及设备描述；所述开关量的状态值记录包括代表状态值为“1”的状态记录和状态值为“0”的状态记录。

4.根据权利要求1所述的检修方法，其特征在于，步骤（1.1）中所述指定的N个监控信号Q的最小延时要求Q _time为通过分别输入N个时间设定值进行设置。

5.根据权利要求1所述的检修方法，其特征在于，步骤（1.1）所述监控信号抖动的获得，包括如下步骤：监测开始条件V ₀ 满足后，监测指定的N个监控信号Q，若监控信号Q出现相同或不同时刻的多条相同状态的监控信号，或在最小延时要求Q _time内监控信号0→1和1→0至少各出现一次，则判断为监控信号抖动的情况。

6.根据权利要求1所述的检修方法，其特征在于，步骤（1.1）中所述正确动作顺序HC的设置，包括如下步骤：

（6.1）指定的N个监控信号Q根据动作先后由高位向低位进行排序，形成1×N的矩阵A，矩阵A=[Q ₁, ……, Q _N ]，Q _N 表示N个监控信号；

（6.2）矩阵A中指定的N个监控信号Q，根据（2.1）和（2.2）的设置，动作存为1，不动作或动作返回存为0；

（6.3）将M个正确步骤以矩阵A的格式进行表达，按顺序先后形成正确动作顺序HC，HC为M×N的矩阵，即HC=[A ₁,……, A _M ]^T，A _M 表示M个正确步骤。

7.根据权利要求1所述的检修方法，其特征在于，从监测开始条件V ₀ 满足至动作顺序出错或监测结束条件V _t 满足为一个统计周期。

8.根据权利要求1所述的检修方法，其特征在于，步骤（1.2）和步骤（1.3）所述检查维修为对监控信号所属设备进行检查维修，当出现监控信号抖动现象时候，检查维修的项目包括：

A检查传感器安装位置、与待测对象之间的间距是否合适；

B 检查传感器接线是否存在接触不良的情况；

C 检查信号反馈回路是否受到电磁干扰，如有，则检查屏蔽、接地等措施是否恰当。

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