CN117872834A - 一种抽水蓄能电站机组状态监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抽水蓄能电站机组状态监测系统及方法，包括主控制器，主控制器控制参数监测单元、数据采集单元、数据处理单元、数据分析单元、报警单元、监测调整界面和维护优化建议单元，参数监测单元包括振动监测模块、压力监测模块、温度监测模块、流量监测模块、电气参数监测模块和水位监测模块；数据分析单元包括数据分析模块和状态评估模块；包括以下步骤：参数监测、数据采集处理、数据分析评估、异常报警、维护优化。本发明监测参数范围广泛，囊括了机组内各设备运行状态，可发现不同异常情况和故障，保证全机组安全稳定运行；可提供报警和维护优化建议，为运维人员提供提醒和帮助，降低其工作强度和难度，提高机组运行可靠性和效率。

Description

一种抽水蓄能电站机组状态监测系统及方法

技术领域

本发明涉及电站机组技术领域，尤其涉及一种抽水蓄能电站机组状态监测系统及方法。

背景技术

抽水蓄能电站机组是抽水蓄能电站的核心部件，它是一种通过利用水的高低位差来进行能量转换和储存的发电机组。抽水蓄能电站机组通常包括以下几部分：水泵：将低位水抽送到高位水库或池塘中，以实现水的储存和能量的转换；涡轮发电机：将高位水通过涡轮驱动旋转产生电能，涡轮发电机是整个机组的关键部件，其性能直接关系到机组的发电效率和稳定性；水力控制系统：包括大量的阀门、调速器等控制设备，用于调节水流量、水压、水位等参数，以保证机组的安全可靠运行；冷却系统：用于保持机组各个关键部件的温度在合理范围内，提高机组的运行效率和寿命。抽水蓄能电站机组是一种高效、可靠的发电机组，其具有储能量大、启动时间短、调节灵活等优点，已经成为国内外电力系统中非常重要的一部分。

抽水蓄能电站机组在工作过程中需要配备状态监测系统，对机组内的设备工作状态进行监测，监测出机组的电气参数，调节机组的运行状态，确保机组的安全稳定运行；但是现有的抽水蓄能电站机组状态监测系统及方法监测的参数涉及范围较小，难以监测到各个设备的不同问题，难以保证全机组的安全稳定运行；且监测出问题故障后需要人工根据经验等对其进行故障排除和维护，运维人员工作强度和难度均较大。

发明内容

本发明公开一种抽水蓄能电站机组状态监测系统及方法，旨在解决背景技术中的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种抽水蓄能电站机组状态监测系统，包括主控制器，所述主控制器控制参数监测单元、数据采集单元、数据处理单元、数据分析单元、报警单元、监测调整界面和维护优化建议单元，所述参数监测单元、数据采集单元、数据处理单元和数据分析单元依次相连，所述数据分析单元和报警单元、维护优化建议单元均相连，所述报警单元、维护优化建议单元均和监测调整界面相连；

所述参数监测单元包括振动监测模块、压力监测模块、温度监测模块、流量监测模块、电气参数监测模块和水位监测模块；

所述数据分析单元包括数据分析模块和状态评估模块，所述数据分析模块和状态评估模块相连。

利用各种传感器和检测设备监测振动情况、压力、温度、水流速度和水量、电气参数和水位，监测的参数涉及范围广泛，囊括了机组内各个设备的运行状态，可以发现不同的异常情况和故障，可以保证全机组的安全稳定运行。

在一个优选的方案中，所述参数监测单元用于对机组关键参数进行实时监测并将参数转化为电信号向外传输，所述数据采集单元用于收集参数监测单元输出的电信号，并将其转化为数字信号，所述数据处理单元用于对数字信号进行相应处理以获得准确的参数数据。

在一个优选的方案中，所述数据分析单元用于对采集的参数数据进行分析并基于数据分析的结果对机组的状态进行评估，所述报警单元用于当数据分析单元评估出异常或潜在故障使及时发出报警信号，所述监测调整界面用于为运维人员提供实时查看和调整电站机组状态和参数的图形化界面，所述维护优化建议单元用于提供维护和优化建议，例如维护计划的制定、机组参数调整。

在一个优选的方案中，所述振动监测模块通过安装振动传感器来监测机组的振动情况，振动信号可以反映出机组的运行状况和可能存在的故障，例如轴承磨损、不平衡等；所述压力监测模块通过安装压力传感器来监测机组的液压系统和水力系统中的压力变化，通过监测压力可以判断机组运行是否正常，例如确定水泵的水压、阀门的开闭情况等。

在一个优选的方案中，所述温度监测模块通过安装温度传感器来监测机组中各个关键部件的温度变化，如发电机、轴承等，异常的温度变化可能表示存在故障或超负荷运行的风险；所述流量监测模块通过安装流量计来监测水流速度和水量变化，通过监测流量可以判断机组的水泵和涡轮运行情况以及水力系统的性能。

在一个优选的方案中，所述电气参数监测模块用于监测机组的电气参数，如电压、电流、功率因数等，异常的电气参数变化可能表示存在电气故障或负荷异常现象；所述水位监测模块通过安装水位传感器和数据记录仪来实时监测机组的水位变化，可以判断水库水位、池塘水位等关键参数以便确保电站的安全运行。

在一个优选的方案中，所述数据分析模块用于利用数据分析算法对参数数据进行分析，所述状态评估模块用于基于数据分析的结果对机组的运行状态、异常和故障进行评估预测。

一种抽水蓄能电站机组状态监测方法，包括以下具体步骤：

S1：参数监测：安装各种传感器和监测设备对机组关键参数进行实时监测，这些传感器和监测设备将参数转化为电信号，并传输到主控制器中；

S2：数据采集和处理：通过数据采集设备收集传感器和监测设备输出的电信号，并将其转化为数字信号进行进一步处理以获得准确的参数数据；

S3：数据分析和评估：利用数据分析算法对处理后的参数数据进行分析，常用算法包括统计分析、故障诊断、模式识别等，这些算法可以检测异常、预测故障、评估机组性能等，从而对机组运行状态、异常和故障进行实时监测和预测；

S4：异常报警：如果发现机组存在异常或潜在故障，及时发出报警信号，提醒运维人员快速采取相应的措施进行故障排除和维护；

S5：维护和优化：报警的同时在监测调整界面提供维护和优化建议，例如维护计划的制定、机组参数调整等，最大程度地保证机组的稳定运行和性能优化。

监测出问题故障后提供报警和维护优化建议，为运维人员提供了实时的提醒和帮助，降低了运维人员的工作强度和难度，提高了机组运行可靠性和效率。

在一个优选的方案中，所述S1中，监测的参数包括水位、压力、温度、转速等。

在一个优选的方案中，所述S2中，数据处理包括数据滤波、去除噪声等操作。

由上可知，本发明提供的抽水蓄能电站机组状态监测系统及方法利用各种传感器和检测设备监测振动情况、压力、温度、水流速度和水量、电气参数和水位，监测的参数涉及范围广泛，囊括了机组内各个设备的运行状态，可以发现不同的异常情况和故障，可以保证全机组的安全稳定运行；监测出问题故障后提供报警和维护优化建议，为运维人员提供了实时的提醒和帮助，降低了运维人员的工作强度和难度，提高了机组运行可靠性和效率。

附图说明

图1为本发明提出的一种抽水蓄能电站机组状态监测系统的系统图。

图2为本发明提出的一种抽水蓄能电站机组状态监测系统的参数监测单元系统图。

图3为本发明提出的一种抽水蓄能电站机组状态监测系统的数据分析单元系统图。

图4为本发明提出的一种抽水蓄能电站机组状态监测方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-3，一种抽水蓄能电站机组状态监测系统，包括主控制器，主控制器控制参数监测单元、数据采集单元、数据处理单元、数据分析单元、报警单元、监测调整界面和维护优化建议单元，参数监测单元、数据采集单元、数据处理单元和数据分析单元依次相连，数据分析单元和报警单元、维护优化建议单元均相连，报警单元、维护优化建议单元均和监测调整界面相连；

参数监测单元包括振动监测模块、压力监测模块、温度监测模块、流量监测模块、电气参数监测模块和水位监测模块；

数据分析单元包括数据分析模块和状态评估模块，数据分析模块和状态评估模块相连。

利用各种传感器和检测设备监测振动情况、压力、温度、水流速度和水量、电气参数和水位，监测的参数涉及范围广泛，囊括了机组内各个设备的运行状态，可以发现不同的异常情况和故障，可以保证全机组的安全稳定运行。

在一个优选的实施方式中，参数监测单元用于对机组关键参数进行实时监测并将参数转化为电信号向外传输，数据采集单元用于收集参数监测单元输出的电信号，并将其转化为数字信号，数据处理单元用于对数字信号进行相应处理以获得准确的参数数据。

在一个优选的实施方式中，数据分析单元用于对采集的参数数据进行分析并基于数据分析的结果对机组的状态进行评估，报警单元用于当数据分析单元评估出异常或潜在故障使及时发出报警信号，监测调整界面用于为运维人员提供实时查看和调整电站机组状态和参数的图形化界面，维护优化建议单元用于提供维护和优化建议，例如维护计划的制定、机组参数调整。

在一个优选的实施方式中，振动监测模块通过安装振动传感器来监测机组的振动情况，振动信号可以反映出机组的运行状况和可能存在的故障，例如轴承磨损、不平衡等；压力监测模块通过安装压力传感器来监测机组的液压系统和水力系统中的压力变化，通过监测压力可以判断机组运行是否正常，例如确定水泵的水压、阀门的开闭情况等。

在一个优选的实施方式中，温度监测模块通过安装温度传感器来监测机组中各个关键部件的温度变化，如发电机、轴承等，异常的温度变化可能表示存在故障或超负荷运行的风险；流量监测模块通过安装流量计来监测水流速度和水量变化，通过监测流量可以判断机组的水泵和涡轮运行情况以及水力系统的性能。

在一个优选的实施方式中，电气参数监测模块用于监测机组的电气参数，如电压、电流、功率因数等，异常的电气参数变化可能表示存在电气故障或负荷异常现象；水位监测模块通过安装水位传感器和数据记录仪来实时监测机组的水位变化，可以判断水库水位、池塘水位等关键参数以便确保电站的安全运行。

在一个优选的实施方式中，数据分析模块用于利用数据分析算法对参数数据进行分析，状态评估模块用于基于数据分析的结果对机组的运行状态、异常和故障进行评估预测。

参照图4，一种抽水蓄能电站机组状态监测方法，包括以下具体步骤：

S1：参数监测：安装各种传感器和监测设备对机组关键参数进行实时监测，这些传感器和监测设备将参数转化为电信号，并传输到主控制器中；

S2：数据采集和处理：通过数据采集设备收集传感器和监测设备输出的电信号，并将其转化为数字信号进行进一步处理以获得准确的参数数据；

S3：数据分析和评估：利用数据分析算法对处理后的参数数据进行分析，常用算法包括统计分析、故障诊断、模式识别等，这些算法可以检测异常、预测故障、评估机组性能等，从而对机组运行状态、异常和故障进行实时监测和预测；

S4：异常报警：如果发现机组存在异常或潜在故障，及时发出报警信号，提醒运维人员快速采取相应的措施进行故障排除和维护；

S5：维护和优化：报警的同时在监测调整界面提供维护和优化建议，例如维护计划的制定、机组参数调整等，最大程度地保证机组的稳定运行和性能优化。

监测出问题故障后提供报警和维护优化建议，为运维人员提供了实时的提醒和帮助，降低了运维人员的工作强度和难度，提高了机组运行可靠性和效率。

在一个优选的实施方式中，S1中，监测的参数包括水位、压力、温度、转速等。

在一个优选的实施方式中，，S2中，数据处理包括数据滤波、去除噪声等操作。

利用各种传感器和检测设备监测振动情况、压力、温度、水流速度和水量、电气参数和水位，监测的参数涉及范围广泛，囊括了机组内各个设备的运行状态，可以发现不同的异常情况和故障，可以保证全机组的安全稳定运行；监测出问题故障后提供报警和维护优化建议，为运维人员提供了实时的提醒和帮助，降低了运维人员的工作强度和难度，提高了机组运行可靠性和效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。所述替代可以是部分结构、器件、方法步骤的替代，也可以是完整的技术方案。根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抽水蓄能电站机组状态监测系统，包括主控制器，其特征在于，所述主控制器控制参数监测单元、数据采集单元、数据处理单元、数据分析单元、报警单元、监测调整界面和维护优化建议单元，所述参数监测单元、数据采集单元、数据处理单元和数据分析单元依次相连，所述数据分析单元和报警单元、维护优化建议单元均相连，所述报警单元、维护优化建议单元均和监测调整界面相连；

所述参数监测单元包括振动监测模块、压力监测模块、温度监测模块、流量监测模块、电气参数监测模块和水位监测模块；

所述数据分析单元包括数据分析模块和状态评估模块，所述数据分析模块和状态评估模块相连。

2.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站机组状态监测系统，其特征在于，所述参数监测单元用于对机组关键参数进行实时监测并将参数转化为电信号向外传输，所述数据采集单元用于收集参数监测单元输出的电信号，并将其转化为数字信号，所述数据处理单元用于对数字信号进行相应处理以获得准确的参数数据。

3.根据权利要求2所述的一种抽水蓄能电站机组状态监测系统，其特征在于，所述数据分析单元用于对采集的参数数据进行分析并基于数据分析的结果对机组的状态进行评估，所述报警单元用于当数据分析单元评估出异常或潜在故障使及时发出报警信号，所述监测调整界面用于为运维人员提供实时查看和调整电站机组状态和参数的图形化界面，所述维护优化建议单元用于提供维护和优化建议，例如维护计划的制定、机组参数调整。

4.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站机组状态监测系统，其特征在于，所述振动监测模块通过安装振动传感器来监测机组的振动情况，振动信号可以反映出机组的运行状况和可能存在的故障，例如轴承磨损、不平衡等；所述压力监测模块通过安装压力传感器来监测机组的液压系统和水力系统中的压力变化，通过监测压力可以判断机组运行是否正常，例如确定水泵的水压、阀门的开闭情况等。

5.根据权利要求4所述的一种抽水蓄能电站机组状态监测系统，其特征在于，所述温度监测模块通过安装温度传感器来监测机组中各个关键部件的温度变化，如发电机、轴承等，异常的温度变化可能表示存在故障或超负荷运行的风险；所述流量监测模块通过安装流量计来监测水流速度和水量变化，通过监测流量可以判断机组的水泵和涡轮运行情况以及水力系统的性能。

6.根据权利要求5所述的一种抽水蓄能电站机组状态监测系统，其特征在于，所述电气参数监测模块用于监测机组的电气参数，如电压、电流、功率因数等，异常的电气参数变化可能表示存在电气故障或负荷异常现象；所述水位监测模块通过安装水位传感器和数据记录仪来实时监测机组的水位变化，可以判断水库水位、池塘水位等关键参数以便确保电站的安全运行。

7.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站机组状态监测系统，其特征在于，所述数据分析模块用于利用数据分析算法对参数数据进行分析，所述状态评估模块用于基于数据分析的结果对机组的运行状态、异常和故障进行评估预测。

8.一种抽水蓄能电站机组状态监测方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

S1：参数监测：安装各种传感器和监测设备对机组关键参数进行实时监测，这些传感器和监测设备将参数转化为电信号，并传输到主控制器中；

S2：数据采集和处理：通过数据采集设备收集传感器和监测设备输出的电信号，并将其转化为数字信号进行进一步处理以获得准确的参数数据；

S3：数据分析和评估：利用数据分析算法对处理后的参数数据进行分析，常用算法包括统计分析、故障诊断、模式识别等，这些算法可以检测异常、预测故障、评估机组性能等，从而对机组运行状态、异常和故障进行实时监测和预测；

S4：异常报警：如果发现机组存在异常或潜在故障，及时发出报警信号，提醒运维人员快速采取相应的措施进行故障排除和维护；

S5：维护和优化：报警的同时在监测调整界面提供维护和优化建议，例如维护计划的制定、机组参数调整等，最大程度地保证机组的稳定运行和性能优化。

9.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站机组状态监测系统及方法，其特征在于，所述S1中，监测的参数包括水位、压力、温度、转速等。

10.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站机组状态监测系统及方法，其特征在于，所述S2中，数据处理包括数据滤波、去除噪声等操作。