CN116520899B - 一种用于水电站机组运行自助监控预警plc系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于水电站机组运行自助监控预警PLC系统，涉及水电站机组监控技术领域，包括水利数据实时获取模块、运行监控模块以及终端处理器，所述水利数据实时获取模块以及运行监控模块与终端处理器通讯连接；所述水利数据实时获取模块包括流量传感器以及水位传感器；所述运行监控模块用于对水利数据实时获取模块采集到的数据进行分析；本发明用于解决现有技术在对水电站机组运行时进行预警时，无法对水轮机内是否堵塞、水轮机内的水流是否出现泄漏以及水轮机内的水量是否过载进行有效预警的问题。

Description

一种用于水电站机组运行自助监控预警PLC系统

技术领域

本发明涉及水电站机组监控技术领域，尤其涉及一种用于水电站机组运行自助监控预警PLC系统。

背景技术

水电站机组即水力发电机组，水力发电机组中的水轮发电机由水轮机驱动，发电机的转速决定输出交流电的频率，因此稳定转子的转速对保证频率的稳定至关重要，可以采取闭环控制的方式对水轮机转速进行控制，即采取发出的交流电的频率信号样本，将其反馈到控制水轮机导叶开合角度的控制系统中从而去控制水轮机的输出功率，以达到让发电机转速稳定的目的。

现有的应用在水电站机组的运行监控的预警，通常是因机组内部的设备导致机组故障，并进行预警，比如在申请公开号为CN110502000A的中国专利中公开了“一种小水电关键设备安全预警及故障诊断系统及方法”，该方案就是通过对水轮机组进行检测，然后将检测到的数据进行综合分析后进行预警，同时现有技术在对水电站机组的检测预警的方法中，通常是对进水以及排水流量进行预警，比如在授权公告号为CN210221197U的中国专利中公开了“一种水电站进水口水流监测系统”对于进水口、出水口以及水轮机内的水流情况无法做到准确的预警，上述针对水电站的监控预警方法不够全面和精准，鉴于此，有必要对现有的水电站机组的运行监控预警进行改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种用于水电站机组运行自助监控预警PLC系统，用于解决现有技术在对水电站机组运行时进行预警时，无法对水轮机内是否堵塞、水轮机内的水流是否出现泄漏以及水轮机内的水量是否过载进行有效预警的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于水电站机组运行自助监控预警PLC系统，包括水利数据实时获取模块、运行监控模块以及终端处理器，所述水利数据实时获取模块以及运行监控模块与终端处理器通讯连接；

所述水利数据实时获取模块包括流量传感器以及水位传感器，所述流量传感器设置在水轮机进水管道的进水口处，用于采集输入到水轮机的水量，所述水位传感器包括入口传感器以及机内传感器，所述入口传感器设置在水轮机进水管道的进水口处，用于采集水轮机进水管道的水位，所述机内传感器设置在水轮机内部，用于采集水轮机内部的水位；

所述运行监控模块用于获取水利数据实时获取模块采集到的水量数据以及水位数据，并对采集到的水量数据、水位数据以及水电站机组的实时运行情况进行分析，将分析结果发送到预警单元；

所述终端处理器包括预警单元以及存储单元；

所述存储单元用于存储水电站机组在标准情况下的正常运行数据以及异常运行数据；

所述预警单元用于接收运行监控模块发送的分析结果，并基于运行监控模块发送的分析结果输出警告进行预警。

进一步地，所述水利数据实时获取模块配置有流量采集策略，所述流量采集策略包括：

当水电站机组开始运行第一机组时间后，每隔第一运行时间启动流量传感器，所述流量传感器每次的开启时间为第一采集时间，将流量传感器在第一采集时间采集的水量记为第一采集水量，将此时流量传感器的运行模式记为第一运行模式；

当第一采集水量大于等于第一标准水量且小于第二标准水量时，每隔第二运行时间启动流量传感器，将流量传感器每次的开启时间调整为第二采集时间，将流量传感器在第二采集时间采集的水量记为第二采集水量，将此时流量传感器的运行模式记为第二运行模式；

当第二采集水量或第一采集水量大于等于第二标准水量时，将流量传感器常开，用于检测每秒通过流量传感器的水量，将每秒通过流量传感器的水量记为瞬时水量，将此时流量传感器的运行模式记为第三运行模式。

进一步地，所述水利数据实时获取模块配置有入口水位采集策略，所述入口水位采集策略包括：

当水电站机组开始运行第一机组时间后，每隔第一运行时间启动一次入口传感器，将入口传感器采集的结果记为入口水位；

当入口水位大于等于第一标准水位且小于第二标准水位或流量传感器处于第二运行模式时，每隔第二运行时间启动一次入口传感器；

当入口水位大于等于第二标准水位或流量传感器处于第三运行模式时，每隔第三运行时间启动一次入口传感器；

当入口水位大于等于第二标准水位的连续次数达到第一标准次数或流量传感器处于第三运行模式的时长大于等于第四运行时间时，将入口传感器常开。

进一步地，所述机内传感器包括第一机内传感器、第二机内传感器以及第三机内传感器，所述第一机内传感器设置在水轮机内叶片的第一标准高度上，所述第二机内传感器设置在水轮机出口管路上，所述第三机内传感器设置在水轮机内部的上方内壁上；所述水利数据实时获取模块配置有机内水位采集策略，所述机内水位采集策略包括：

当水电站机组开始运行第二机组时间后，每隔第一机内时间启动第一机内传感器以及第二机内传感器进行采集，将采集结果记为第一机内水位以及第二机内水位；

当流量传感器处于第二运行模式时，每隔第二机内时间启动第一机内传感器以及第二机内传感器；

当流量传感器处于第三运行模式时，每隔第三机内时间启动第一机内传感器、第二机内传感器以及第三机内传感器；

当入口传感器常开时，将第一机内传感器、第二机内传感器以及第三机内传感器常开。

进一步地，所述运行监控模块配置有入口监控策略，所述入口监控策略包括：

当水电站机组运行时，获取第二机内水位，当流量传感器处于第一运行模式时，获取入口水位以及第一机内水位，当入口水位大于第一标准水位且第一机内水位小于第一水位阈值时，发送水轮机入口堵塞信号；

当流量传感器处于第二运行模式时，当入口水位大于第二标准水位且第一机内水位小于等于第二水位阈值时，发送水轮机入口堵塞信号；

当流量传感器处于第三运行模式时，当入口水位大于第二标准水位且第一机内水位小于等于第三水位阈值时，发送水轮机入口堵塞信号。

进一步地，所述运行监控模块配置有机内监控策略，所述机内监控策略包括：

当水电站机组运行时，当入口水位小于等于第一标准水位且第一机内水位大于第一水位阈值时，发送水轮机内部堵塞信号；

当流量传感器处于第二运行模式时，当入口水位大于第一标准水位且小于等于第二标准水位，同时第一机内水位大于第二水位阈值时，发送水轮机内部堵塞信号；

当流量传感器处于第三运行模式时，当第三机内传感器感应到水流时，发送水轮机内部堵塞信号；

当入口传感器常开时，获取第三机内传感器的采集数据，当第三机内传感器连续感应到水流的时间大于等于第一感应时间且瞬时水量小于等于标准瞬时水量，发送水轮机内部堵塞信号。

进一步地，所述运行监控模块配置有常规监控策略，所述常规监控策略包括：

当水电站机组运行时，获取第二机内水位，当第二机内水位小于等于基础运行水位时，发送故障信号；

当入口水位小于等于第一标准水位且第一机内水位小于等于第一水位阈值时，发送正常运行信号；

当流量传感器处于第二运行模式时，获取入口水位以及第一机内水位，当入口水位小于等于第一标准水位时，发送水流过快信号；

当入口水位大于第一标准水位且小于等于第二标准水位，同时第一机内水位小于等于第二水位阈值时，发送正常运行信号；

当流量传感器处于第三运行模式时，获取入口水位以及第一机内水位，当入口水位小于等于第二标准水位时，发送水流过快信号；

当入口水位大于第二标准水位且第一机内水位大于第三水位阈值时，发送正常运行信号。

进一步地，所述预警单元配置有入口预警策略，所述入口预警策略包括：

当获取到水轮机入口堵塞信号时，获取此时的入口水位；

当入口水位大于等于入口警告水位时，发送入口警报；

当入口水位小于入口警告水位时，经过第一待机时间第二次获取入口水位，当第二次获取的入口水位大于等于入口警告水位时，发送入口警报；

当第二次获取的入口水位小于入口警告水位时，不发送警报。

进一步地，所述预警单元还配置有机内预警策略，所述机内预警策略包括：

当获取到水轮机内部堵塞信号时，获取此时的第一机内水位；

当第一机内水位大于等于机内警告水位时，发送机内警报；

当第一机内水位小于机内警告水位时，经过第一待机时间第二次获取第一机内水位，当第二次获取的第一机内水位大于等于机内警告水位时，发送入口警报；

当第二次获取的第一机内水位小于机内警告水位时，不发送警报。

进一步地，所述预警单元还配置有水流过快预警策略，所述水流过快预警策略包括：

当获取到水流过快信号时，获取此时的水流流速，发送水流过快警报，并将此时的水流流速发送至工作人员。

进一步地，所述预警单元还配置有故障预警策略，所述故障预警策略包括：

当获取到故障信号时，获取此时的水流流速，发送水轮机故障警报，并将此时的水流流速发送至工作人员。

进一步地，所述预警单元还配置有正常预警策略，所述正常预警策略包括：

当获取到正常运行信号时，获取入口水位以及第一机内水位；

将入口水位以及第一机内水位相加的结果记为常规水位；

当流量传感器处于第一运行模式且常规水位小于等于第一基础水位时，发送水轮机异常信号；

当流量传感器处于第二运行模式且常规水位小于等于第二基础水位时，发送水轮机异常信号；

当流量传感器处于第三运行模式且常规水位小于等于第三基础水位时，发送水轮机异常信号。

本发明的有益效果：本发明通过将流量传感器设置在水轮机进水管道的进水口处，基于流量传感器的运行情况将流量传感器的运行时分为第一运行模式、第二运行模式以及第三运行模式，这样的好处在于流量传感器可以反映水轮机工作需要的水量以及水轮机工作的效率，将流量传感器的运行模式分为第一运行模式至第三运行模式，有利于后续分析中基于流量传感器的运行模式对水轮机内外的水流情况进行预警；

本发明还通过基于流量传感器的运行模式对水轮机的入口水位以及第一机内水位对水轮机的入口是否堵塞、机内是否堵塞、水流是否过快进行分析，这样的好处在于，通过流量传感器流入水轮机的水量是固定的，通过水轮机入口的水位以及机内的水位可以对水流的走向进行判断，并将判断结果及时发送给预警单元进行及时的处理；

本发明还通过获取水轮机内部的上方内壁的水流情况以及水轮机出口管路的水流情况对水轮机内外的水流情况进行综合分析并进行预警，这样的好处在于可以通过上方内壁的水流情况对水轮机内是否堵塞进行更加细致的分析，还可以通过水轮机出口管路的水流情况对水轮机是否正常运行进行更加细致的分析，提高了预警分析的及时性和准确性。

本发明附加方面的优点将在下面的具体实施方式的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的系统的原理框图；

图2为本发明的流量传感器以及入口水位传感器的放置示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

请参阅图1所示，第一方面，本发明提供一种用于水电站机组运行自助监控预警PLC系统，包括水利数据实时获取模块、运行监控模块以及终端处理器，水利数据实时获取模块以及运行监控模块与终端处理器通讯连接；

水利数据实时获取模块包括流量传感器以及水位传感器，请参阅图2所示，T1为进水口，T2为流量传感器，T3为入口水位传感器，流量传感器设置在水轮机进水管道的进水口处，用于采集输入到水轮机的水量，水位传感器包括入口传感器以及机内传感器，入口传感器设置在水轮机进水管道的进水口处，用于采集水轮机进水管道的水位，机内传感器设置在水轮机内部，用于采集水轮机内部的水位；

水利数据实时获取模块配置有流量采集策略，流量采集策略包括：

当水电站机组开始运行第一机组时间后，每隔第一运行时间启动流量传感器，流量传感器每次的开启时间为第一采集时间，将流量传感器在第一采集时间采集的水量记为第一采集水量，将此时流量传感器的运行模式记为第一运行模式；

当第一采集水量大于等于第一标准水量且小于第二标准水量时，每隔第二运行时间启动流量传感器，将流量传感器每次的开启时间调整为第二采集时间，将流量传感器在第二采集时间采集的水量记为第二采集水量，将此时流量传感器的运行模式记为第二运行模式；

当第二采集水量或第一采集水量大于等于第二标准水量时，将流量传感器常开，用于检测每秒通过流量传感器的水量，将每秒通过流量传感器的水量记为瞬时水量，将此时流量传感器的运行模式记为第三运行模式；

在具体实施过程中，第一机组时间为15min，第一运行时间为30min，第二运行时间为15min，第一标准水量为标准情况下10分钟内通过进水口最大水量的30%，第二标准水量为标准情况下8分钟内通过进水口最大水量的80%，第一采集时间为10min，第二采集时间为8min，检测到第一采集水量小于第一标准水量时，将此时流量传感器的运行模式记为第一运行模式，对流量传感器的运行模式进行划分是为了后续更好的进行分析，流量传感器不同的运行模式对应了经过进水口的不同的水量，在第三运行模式时将流量传感器常开是因为此时的水流量过大，要对水流量进行实时持续监控，防止因水流过多导致出现问题；

水利数据实时获取模块配置有入口水位采集策略，入口水位采集策略包括：

当水电站机组开始运行第一机组时间后，每隔第一运行时间启动一次入口传感器，将入口传感器采集的结果记为入口水位；

当入口水位大于等于第一标准水位且小于第二标准水位或流量传感器处于第二运行模式时，每隔第二运行时间启动一次入口传感器；

当入口水位大于等于第二标准水位或流量传感器处于第三运行模式时，每隔第三运行时间启动一次入口传感器；

当入口水位大于等于第二标准水位的连续次数达到第一标准次数或流量传感器处于第三运行模式的时长大于等于第四运行时间时，将入口传感器常开；

在具体实施过程中，第三运行时间为5min，第四运行时间为20min，第一标准水位为入水口管路高度的3/10，第二标准水位为入水口管路高度的3/5；

机内传感器包括第一机内传感器、第二机内传感器以及第三机内传感器，第一机内传感器设置在水轮机内叶片的第一标准高度上，第二机内传感器设置在水轮机出口管路上，第三机内传感器设置在水轮机内部的上方内壁上；水利数据实时获取模块配置有机内水位采集策略，机内水位采集策略包括：

当水电站机组开始运行第二机组时间后，每隔第一机内时间启动第一机内传感器以及第二机内传感器进行采集，将采集结果记为第一机内水位以及第二机内水位；

当流量传感器处于第二运行模式时，每隔第二机内时间启动第一机内传感器以及第二机内传感器；

当流量传感器处于第三运行模式时，每隔第三机内时间启动第一机内传感器、第二机内传感器以及第三机内传感器；

当入口传感器常开时，将第一机内传感器、第二机内传感器以及第三机内传感器常开；

在具体实施过程中，第二机组时间为40min，第一机内时间为12min，

运行监控模块用于获取水利数据实时获取模块采集到的水量数据以及水位数据，并对采集到的水量数据、水位数据以及水电站机组的实时运行情况进行分析，将分析结果发送到预警单元；

运行监控模块配置有入口监控策略，入口监控策略包括：

当水电站机组运行时，获取第二机内水位，当流量传感器处于第一运行模式时，获取入口水位以及第一机内水位，当入口水位大于第一标准水位且第一机内水位小于第一水位阈值时，发送水轮机入口堵塞信号；

在具体实施过程中，第一水位阈值为标准情况下正常运行时水位的-135mm处，此时流量传感器有足以使水轮机运行的水量，但是入口水位过高且机内水位过低，说明在入口处发生堵塞；

当流量传感器处于第二运行模式时，当入口水位大于第二标准水位且第一机内水位小于等于第二水位阈值时，发送水轮机入口堵塞信号；

在具体实施过程中，第二水位阈值为标准情况下正常运行时水位的-50mm处；

当流量传感器处于第三运行模式时，当入口水位大于第二标准水位且第一机内水位小于等于第三水位阈值时，发送水轮机入口堵塞信号。

运行监控模块还配置有机内监控策略，所述机内监控策略包括：

当水电站机组运行时，当入口水位小于等于第一标准水位且第一机内水位大于第一水位阈值时，发送水轮机内部堵塞信号；

当流量传感器处于第二运行模式时，当入口水位大于第一标准水位且小于等于第二标准水位，同时第一机内水位大于第二水位阈值时，发送水轮机内部堵塞信号；

当流量传感器处于第三运行模式时，当第三机内传感器感应到水流时，发送水轮机内部堵塞信号；

当入口传感器常开时，获取第三机内传感器的采集数据，当第三机内传感器连续感应到水流的时间大于等于第一感应时间且瞬时水量小于等于标准瞬时水量，发送水轮机内部堵塞信号；

在具体实施过程中，标准瞬时水量为1.22㎡，第一感应时间为5min，第三机内传感器感应的是水轮机内顶部的水流，当第三机内传感器感应到水流时说明此时经过流量传感器的水流量应当很大，但检测到此时瞬时水量小于等于标准瞬时水量，说明水轮机内的水量较多，水轮机内部发生堵塞；

运行监控模块还配置有常规监控策略，常规监控策略包括：

当水电站机组运行时，获取第二机内水位，当第二机内水位小于等于基础运行水位时，发送故障信号；

在具体实施过程中，基础运行水位为机内高度的1/20，当水轮机运行时，当机内水位小于机内高度的1/20时，水流无法带动水轮机正常工作；

当入口水位小于等于第一标准水位且第一机内水位小于等于第一水位阈值时，发送正常运行信号；

当流量传感器处于第二运行模式时，获取入口水位以及第一机内水位，当入口水位小于等于第一标准水位时，发送水流过快信号；

当入口水位大于第一标准水位且小于等于第二标准水位，同时第一机内水位小于等于第二水位阈值时，发送正常运行信号；

当流量传感器处于第三运行模式时，获取入口水位以及第一机内水位，当入口水位小于等于第二标准水位时，发送水流过快信号；

当入口水位大于第二标准水位且第一机内水位大于第三水位阈值时，发送正常运行信号；

在具体实施过程中，第三水位阈值为标准情况下正常运行时的水位；

终端处理器包括预警单元以及存储单元；

存储单元用于存储水电站机组在标准情况下的正常运行数据以及异常运行数据；

预警单元用于接收运行监控模块发送的分析结果，并基于运行监控模块发送的分析结果输出警告进行预警；

预警单元配置有入口预警策略，入口预警策略包括：

当获取到水轮机入口堵塞信号时，获取此时的入口水位；

当入口水位大于等于入口警告水位时，发送入口警报；

当入口水位小于入口警告水位时，经过第一待机时间第二次获取入口水位，当第二次获取的入口水位大于等于入口警告水位时，发送入口警报；

在具体实施过程中，第一待机时间为20min；

当第二次获取的入口水位小于入口警告水位时，不发送警报；

预警单元还配置有机内预警策略，机内预警策略包括：

当获取到水轮机内部堵塞信号时，获取此时的第一机内水位；

当第一机内水位大于等于机内警告水位时，发送机内警报；

当第一机内水位小于机内警告水位时，经过第一待机时间第二次获取第一机内水位，当第二次获取的第一机内水位大于等于机内警告水位时，发送入口警报；

当第二次获取的第一机内水位小于机内警告水位时，不发送警报；

在具体实施过程中，机内警告水位为机内水位最大高度的9/10，检测到第一机内水位为机内水位最大高度的9.7/10，发送机内警报；

预警单元还配置有水流过快预警策略，所述水流过快预警策略包括：

当获取到水流过快信号时，获取此时的水流流速，发送水流过快警报，并将此时的水流流速发送至工作人员；

预警单元还配置有故障预警策略，所述故障预警策略包括：

当获取到故障信号时，获取此时的水流流速，发送水轮机故障警报，并将此时的水流流速发送至工作人员；

预警单元还配置有正常预警策略，所述正常预警策略包括：

当获取到正常运行信号时，获取入口水位以及第一机内水位；

将入口水位以及第一机内水位相加的结果记为常规水位；

当流量传感器处于第一运行模式且常规水位小于等于第一基础水位时，发送水轮机异常信号；

当流量传感器处于第二运行模式且常规水位小于等于第二基础水位时，发送水轮机异常信号；

当流量传感器处于第三运行模式且常规水位小于等于第三基础水位时，发送水轮机异常信号。

在具体实施过程中，第一基础水位为机内水位最大高度加上入口管路水位最大高度的30%，第二基础水位为机内水位最大高度加上入口管路水位最大高度的60%，第三基础水位为机内水位最大高度加上入口管路水位最大高度的90%，检测到流量传感器处于第三运行模式，通过计算得到常规水位为1000mm，机内水位最大高度加上入口管路水位最大高度的90%为1200mm，此时常规水位小于第三基础水位，发送水轮机异常信号。

实施例二

第二方面，本发明提供一种用于水电站机组运行自助监控预警PLC方法，包括：

步骤S1，通过流量传感器和水位传感器获取实时数据，流量传感器设置在水轮机进水管道的进水口处，用于采集输入到水轮机的水量，水位传感器包括入口传感器以及机内传感器，入口传感器设置在水轮机进水管道的进水口处，用于采集水轮机进水管道的水位，机内传感器设置在水轮机内部，用于采集水轮机内部的水位；

步骤S1包括如下子步骤：

步骤S101，

当水电站机组开始运行第一机组时间后，每隔第一运行时间启动流量传感器，流量传感器每次的开启时间为第一采集时间，将流量传感器在第一采集时间采集的水量记为第一采集水量，将此时流量传感器的运行模式记为第一运行模式；

当第一采集水量大于等于第一标准水量且小于第二标准水量时，每隔第二运行时间启动流量传感器，将流量传感器每次的开启时间调整为第二采集时间，将流量传感器在第二采集时间采集的水量记为第二采集水量，将此时流量传感器的运行模式记为第二运行模式；

当第二采集水量或第一采集水量大于等于第二标准水量时，将流量传感器常开，用于检测每秒通过流量传感器的水量，将每秒通过流量传感器的水量记为瞬时水量，将此时流量传感器的运行模式记为第三运行模式；

在具体实施过程中，第一机组时间为15min，第一运行时间为30min，第二运行时间为15min，第一标准水量为标准情况下10分钟内通过进水口最大水量的30%，第二标准水量为标准情况下8分钟内通过进水口最大水量的80%，第一采集时间为10min，第二采集时间为8min，检测到第一采集水量小于第一标准水量时，将此时流量传感器的运行模式记为第一运行模式，对流量传感器的运行模式进行划分是为了后续更好的进行分析，流量传感器不同的运行模式对应了经过进水口的不同的水量，在第三运行模式时将流量传感器常开是因为此时的水流量过大，要对水流量进行实时持续监控，防止因水流过多导致出现问题；

步骤S102，当水电站机组开始运行第一机组时间后，每隔第一运行时间启动一次入口传感器，将入口传感器采集的结果记为入口水位；

当入口水位大于等于第一标准水位且小于第二标准水位或流量传感器处于第二运行模式时，每隔第二运行时间启动一次入口传感器；

当入口水位大于等于第二标准水位或流量传感器处于第三运行模式时，每隔第三运行时间启动一次入口传感器；

当入口水位大于等于第二标准水位的连续次数达到第一标准次数或流量传感器处于第三运行模式的时长大于等于第四运行时间时，将入口传感器常开；

在具体实施过程中，第三运行时间为5min，第四运行时间为20min，第一标准水位为入水口管路高度的3/10，第二标准水位为入水口管路高度的3/5；

其中，机内传感器包括第一机内传感器、第二机内传感器以及第三机内传感器，第一机内传感器设置在水轮机内叶片的第一标准高度上，第二机内传感器设置在水轮机出口管路上，第三机内传感器设置在水轮机内部的上方内壁上；步骤S103，当水电站机组开始运行第二机组时间后，每隔第一机内时间启动第一机内传感器以及第二机内传感器进行采集，将采集结果记为第一机内水位以及第二机内水位；

当流量传感器处于第二运行模式时，每隔第二机内时间启动第一机内传感器以及第二机内传感器；

当流量传感器处于第三运行模式时，每隔第三机内时间启动第一机内传感器、第二机内传感器以及第三机内传感器；

当入口传感器常开时，将第一机内传感器、第二机内传感器以及第三机内传感器常开；

在具体实施过程中，第二机组时间为40min，第一机内时间为12min，

步骤S2，获取步骤S1采集到的水量以及步骤S1采集到的水位，基于步骤S1采集到的水量、步骤S1采集到的水位以及水电站机组的实时运行情况进行分析，将分析结果发送到步骤S3；

步骤S2包括如下子步骤：

步骤S201，当水电站机组运行时，获取第二机内水位，当流量传感器处于第一运行模式时，获取入口水位以及第一机内水位，当入口水位大于第一标准水位且第一机内水位小于第一水位阈值时，发送水轮机入口堵塞信号；

在具体实施过程中，第一水位阈值为标准情况下正常运行时水位的-135mm处，此时流量传感器有足以使水轮机运行的水量，但是入口水位过高且机内水位过低，说明在入口处发生堵塞；

当流量传感器处于第二运行模式时，当入口水位大于第二标准水位且第一机内水位小于等于第二水位阈值时，发送水轮机入口堵塞信号；

在具体实施过程中，第二水位阈值为标准情况下正常运行时水位的-50mm处；

当流量传感器处于第三运行模式时，当入口水位大于第二标准水位且第一机内水位小于等于第三水位阈值时，发送水轮机入口堵塞信号；

步骤S202，当水电站机组运行时，当入口水位小于等于第一标准水位且第一机内水位大于第一水位阈值时，发送水轮机内部堵塞信号；

当流量传感器处于第二运行模式时，当入口水位大于第一标准水位且小于等于第二标准水位，同时第一机内水位大于第二水位阈值时，发送水轮机内部堵塞信号；

当流量传感器处于第三运行模式时，当第三机内传感器感应到水流时，发送水轮机内部堵塞信号；

当入口传感器常开时，获取第三机内传感器的采集数据，当第三机内传感器连续感应到水流的时间大于等于第一感应时间且瞬时水量小于等于标准瞬时水量，发送水轮机内部堵塞信号；

在具体实施过程中，标准瞬时水量为1.22㎡，第一感应时间为5min，第三机内传感器感应的是水轮机内顶部的水流，当第三机内传感器感应到水流时说明此时经过流量传感器的水流量应当很大，但检测到此时瞬时水量小于等于标准瞬时水量，说明水轮机内的水量较多，水轮机内部发生堵塞；

步骤S203，当水电站机组运行时，获取第二机内水位，当第二机内水位小于等于基础运行水位时，发送故障信号；

在具体实施过程中，基础运行水位为机内高度的1/20，当水轮机运行时，当机内水位小于机内高度的1/20时，水流无法带动水轮机正常工作；

当入口水位小于等于第一标准水位且第一机内水位小于等于第一水位阈值时，发送正常运行信号；

当流量传感器处于第二运行模式时，获取入口水位以及第一机内水位，当入口水位小于等于第一标准水位时，发送水流过快信号；

当入口水位大于第一标准水位且小于等于第二标准水位，同时第一机内水位小于等于第二水位阈值时，发送正常运行信号；

当流量传感器处于第三运行模式时，获取入口水位以及第一机内水位，当入口水位小于等于第二标准水位时，发送水流过快信号；

当入口水位大于第二标准水位且第一机内水位大于第三水位阈值时，发送正常运行信号；

在具体实施过程中，第三水位阈值为标准情况下正常运行时的水位；

步骤S3，获取水电站机组在标准情况下的正常运行数据以及异常运行数据，接收步骤S2发送的分析结果，并基于步骤S2发送的分析结果输出警告进行预警；

步骤S3包括如下子步骤：

步骤S301，当获取到水轮机入口堵塞信号时，获取此时的入口水位；

当入口水位大于等于入口警告水位时，发送入口警报；

当入口水位小于入口警告水位时，经过第一待机时间第二次获取入口水位，当第二次获取的入口水位大于等于入口警告水位时，发送入口警报；

在具体实施过程中，第一待机时间为20min；

当第二次获取的入口水位小于入口警告水位时，不发送警报；

步骤S302，当获取到水轮机内部堵塞信号时，获取此时的第一机内水位；

当第一机内水位大于等于机内警告水位时，发送机内警报；

当第一机内水位小于机内警告水位时，经过第一待机时间第二次获取第一机内水位，当第二次获取的第一机内水位大于等于机内警告水位时，发送入口警报；

当第二次获取的第一机内水位小于机内警告水位时，不发送警报；

在具体实施过程中，机内警告水位为机内水位最大高度的9/10，检测到第一机内水位为机内水位最大高度的9.7/10，发送机内警报；

步骤S303，当获取到水流过快信号时，发送水流过快警报；

当获取到故障信号时，发送水轮机故障警报；

当获取到正常运行信号时，获取入口水位以及第一机内水位；

将入口水位以及第一机内水位相加的结果记为常规水位；

当流量传感器处于第一运行模式且常规水位小于等于第一基础水位时，发送水轮机异常信号；

当流量传感器处于第二运行模式且常规水位小于等于第二基础水位时，发送水轮机异常信号；

当流量传感器处于第三运行模式且常规水位小于等于第三基础水位时，发送水轮机异常信号；

在具体实施过程中，第一基础水位为机内水位最大高度加上入口管路水位最大高度的30%，第二基础水位为机内水位最大高度加上入口管路水位最大高度的60%，第三基础水位为机内水位最大高度加上入口管路水位最大高度的90%，检测到流量传感器处于第三运行模式，通过计算得到常规水位为1000mm，机内水位最大高度加上入口管路水位最大高度的90%为1200mm，此时常规水位小于第三基础水位，发送水轮机异常信号。

实施例三

第三方面，本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，运行如上任意一项方法中的步骤。通过上述技术方案，计算机程序被处理器执行时，执行上述实施例的任一可选的实现方式中的方法，以实现以下功能：通过将流量传感器设置在水轮机进水管道的进水口处，基于流量传感器的运行情况将流量传感器的运行时分为第一运行模式、第二运行模式以及第三运行模式；还通过基于流量传感器的运行模式对水轮机的入口水位以及第一机内水位对水轮机的入口是否堵塞、机内是否堵塞、水流是否过快进行分析；再通过获取水轮机内部的上方内壁的水流情况以及水轮机出口管路的水流情况对水轮机内外的水流情况进行综合分析并进行预警。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。其中，存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（Static RandomAccess Memory，简称SRAM），电可擦除可编程只读存储器（Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory，简称EEPROM），可擦除可编程只读存储器（ErasableProgrammable Read Only Memory，简称EPROM），可编程只读存储器（Programmable Red-Only Memory，简称PROM），只读存储器（Read-OnlyMemory，简称ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种用于水电站机组运行自助监控预警PLC系统，其特征在于，包括水利数据实时获取模块、运行监控模块以及终端处理器，所述水利数据实时获取模块以及运行监控模块与终端处理器通讯连接；

所述水利数据实时获取模块包括流量传感器以及水位传感器，所述流量传感器设置在水轮机进水管道的进水口处，用于采集输入到水轮机的水量，所述水位传感器包括入口传感器以及机内传感器，所述入口传感器设置在水轮机进水管道的进水口处，用于采集水轮机进水管道的水位，所述机内传感器设置在水轮机内部，用于采集水轮机内部的水位；

所述运行监控模块用于获取水利数据实时获取模块采集到的水量数据以及水位数据，并对采集到的水量数据、水位数据以及水电站机组的实时运行情况进行分析，将分析结果发送到预警单元；

所述终端处理器包括预警单元以及存储单元；

所述存储单元用于存储水电站机组在标准情况下的正常运行数据以及异常运行数据；

所述预警单元用于接收运行监控模块发送的分析结果，并基于运行监控模块发送的分析结果输出警告进行预警；

所述运行监控模块配置有入口监控策略，所述入口监控策略包括：

当水电站机组运行时，获取第二机内水位，当流量传感器处于第一运行模式时，获取入口水位以及第一机内水位，当入口水位大于第一标准水位且第一机内水位小于第一水位阈值时，发送水轮机入口堵塞信号；

当流量传感器处于第二运行模式时，当入口水位大于第二标准水位且第一机内水位小于等于第二水位阈值时，发送水轮机入口堵塞信号；

当流量传感器处于第三运行模式时，当入口水位大于第二标准水位且第一机内水位小于等于第三水位阈值时，发送水轮机入口堵塞信号；

所述运行监控模块配置有机内监控策略，所述机内监控策略包括：

当水电站机组运行时，当入口水位小于等于第一标准水位且第一机内水位大于第一水位阈值时，发送水轮机内部堵塞信号；

当流量传感器处于第二运行模式时，当入口水位大于第一标准水位且小于等于第二标准水位，同时第一机内水位大于第二水位阈值时，发送水轮机内部堵塞信号；

当流量传感器处于第三运行模式时，当第三机内传感器感应到水流时，发送水轮机内部堵塞信号；

当入口传感器常开时，获取第三机内传感器的采集数据，当第三机内传感器连续感应到水流的时间大于等于第一感应时间且瞬时水量小于等于标准瞬时水量，发送水轮机内部堵塞信号；

所述运行监控模块配置有常规监控策略，所述常规监控策略包括：

当水电站机组运行时，获取第二机内水位，当第二机内水位小于等于基础运行水位时，发送故障信号；

当入口水位小于等于第一标准水位且第一机内水位小于等于第一水位阈值时，发送正常运行信号；

当流量传感器处于第二运行模式时，获取入口水位以及第一机内水位，当入口水位小于等于第一标准水位时，发送水流过快信号；

当入口水位大于第一标准水位且小于等于第二标准水位，同时第一机内水位小于等于第二水位阈值时，发送正常运行信号；

当流量传感器处于第三运行模式时，获取入口水位以及第一机内水位，当入口水位小于等于第二标准水位时，发送水流过快信号；

当入口水位大于第二标准水位且第一机内水位大于第三水位阈值时，发送正常运行信号。

2.根据权利要求1所述的一种用于水电站机组运行自助监控预警PLC系统，其特征在于，所述水利数据实时获取模块配置有流量采集策略，所述流量采集策略包括：

当水电站机组开始运行第一机组时间后，每隔第一运行时间启动流量传感器，所述流量传感器每次的开启时间为第一采集时间，将流量传感器在第一采集时间采集的水量记为第一采集水量，将此时流量传感器的运行模式记为第一运行模式；

当第一采集水量大于等于第一标准水量且小于第二标准水量时，每隔第二运行时间启动流量传感器，将流量传感器每次的开启时间调整为第二采集时间，将流量传感器在第二采集时间采集的水量记为第二采集水量，将此时流量传感器的运行模式记为第二运行模式；

当第二采集水量或第一采集水量大于等于第二标准水量时，将流量传感器常开，用于检测每秒通过流量传感器的水量，将每秒通过流量传感器的水量记为瞬时水量，将此时流量传感器的运行模式记为第三运行模式。

3.根据权利要求2所述的一种用于水电站机组运行自助监控预警PLC系统，其特征在于，所述水利数据实时获取模块配置有入口水位采集策略，所述入口水位采集策略包括：

当水电站机组开始运行第一机组时间后，每隔第一运行时间启动一次入口传感器，将入口传感器采集的结果记为入口水位；

当入口水位大于等于第一标准水位且小于第二标准水位或流量传感器处于第二运行模式时，每隔第二运行时间启动一次入口传感器；

当入口水位大于等于第二标准水位或流量传感器处于第三运行模式时，每隔第三运行时间启动一次入口传感器；

当入口水位大于等于第二标准水位的连续次数达到第一标准次数或流量传感器处于第三运行模式的时长大于等于第四运行时间时，将入口传感器常开。

4.根据权利要求3所述的一种用于水电站机组运行自助监控预警PLC系统，其特征在于，所述机内传感器包括第一机内传感器、第二机内传感器以及第三机内传感器，所述第一机内传感器设置在水轮机内叶片的第一标准高度上，所述第二机内传感器设置在水轮机出口管路上，所述第三机内传感器设置在水轮机内部的上方内壁上；所述水利数据实时获取模块配置有机内水位采集策略，所述机内水位采集策略包括：

当水电站机组开始运行第二机组时间后，每隔第一机内时间启动第一机内传感器以及第二机内传感器进行采集，将采集结果记为第一机内水位以及第二机内水位；

当流量传感器处于第二运行模式时，每隔第二机内时间启动第一机内传感器以及第二机内传感器；

当流量传感器处于第三运行模式时，每隔第三机内时间启动第一机内传感器、第二机内传感器以及第三机内传感器；

当入口传感器常开时，将第一机内传感器、第二机内传感器以及第三机内传感器常开。

5.根据权利要求1所述的一种用于水电站机组运行自助监控预警PLC系统，其特征在于，所述预警单元配置有入口预警策略，所述入口预警策略包括：

当获取到水轮机入口堵塞信号时，获取此时的入口水位；

当入口水位大于等于入口警告水位时，发送入口警报；

当入口水位小于入口警告水位时，经过第一待机时间第二次获取入口水位，当第二次获取的入口水位大于等于入口警告水位时，发送入口警报；

当第二次获取的入口水位小于入口警告水位时，不发送警报。

6.根据权利要求1所述的一种用于水电站机组运行自助监控预警PLC系统，其特征在于，所述预警单元还配置有机内预警策略，所述机内预警策略包括：

当获取到水轮机内部堵塞信号时，获取此时的第一机内水位；

当第一机内水位大于等于机内警告水位时，发送机内警报；

当第一机内水位小于机内警告水位时，经过第一待机时间第二次获取第一机内水位，当第二次获取的第一机内水位大于等于机内警告水位时，发送入口警报；

当第二次获取的第一机内水位小于机内警告水位时，不发送警报。

7.根据权利要求1所述的一种用于水电站机组运行自助监控预警PLC系统，其特征在于，所述预警单元还配置有水流过快预警策略，所述水流过快预警策略包括：

当获取到水流过快信号时，获取此时的水流流速，发送水流过快警报，并将此时的水流流速发送至工作人员。

8.根据权利要求1所述的一种用于水电站机组运行自助监控预警PLC系统，其特征在于，所述预警单元还配置有故障预警策略，所述故障预警策略包括：

当获取到故障信号时，获取此时的水流流速，发送水轮机故障警报，并将此时的水流流速发送至工作人员。

9.根据权利要求1所述的一种用于水电站机组运行自助监控预警PLC系统，其特征在于，所述预警单元还配置有正常预警策略，所述正常预警策略包括：

当获取到正常运行信号时，获取入口水位以及第一机内水位；

将入口水位以及第一机内水位相加的结果记为常规水位；

当流量传感器处于第一运行模式且常规水位小于等于第一基础水位时，发送水轮机异常信号；

当流量传感器处于第二运行模式且常规水位小于等于第二基础水位时，发送水轮机异常信号；

当流量传感器处于第三运行模式且常规水位小于等于第三基础水位时，发送水轮机异常信号。