CN110531656A - 一种水电机组性能的监测***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了水电机组技术领域的一种水电机组性能的监测***和方法,一种水电机组性能的监测***,包括各单元机组现场监测子***、机组服务器、电厂信息***和数据库,各单元机组现场监测子***通过CAN总线与机组服务器进行信息交互,机组服务器通过RSC485与数据库数据连接,机组服务器通过TCP/IP与电厂信息***相联系,将水电机组分为多个子***进行监测和诊断,每个状态监测子***即可独立进行本子***状态监测与分析,又可以与机组其他子***的状态监测与诊断子***集成,为机组的综合状态监测与诊断服务;这些状态监测与诊断子***组成具有多层次、可扩展性特点的机组状态监测与故障诊断***,并最终实现最优检修分析、决策与管理功能。
Description
技术领域
本发明涉及水电机组技术领域,具体为一种水电机组性能的监测***和方法。
背景技术
随着电力体制改革不断深入,厂网分离、竞价上网的新格局即将形成,生产设备状态直接成为发电企业经营决策的重要依据。客观、科学地评估设备状态,保证***运行可靠性和维护经济型成为发电企业适应市场竞争的迫切需要。为获取最佳的经济效益,将现有的事后与计划维护模式改为优化维护模式,是时代发展的需要,也是企业管理集约化的必由之路。
当前、水电机组性能状态监测都是一些零散、简单***,在实施策略上缺乏组织与统一,无论是基本的信息表现形式还是信息之间的相关性方面都缺乏一致性,简单的将这些***组成机组优化维护,虽可以在专项监测与诊断方面发挥一定作用,但难以实现机组状态的综合监测和诊断,发挥应有效果。由于水电机组各项设备是一个有机整体,因为有必要建立水电机组性能的监测***,实现企业可靠性最高、效益最优的目标。
基于此,本发明设计了一种水电机组性能的监测***和方法,以解决上述提到的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水电机组性能的监测***和方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种水电机组性能的监测***,包括各单元机组现场监测子***、机组服务器、电厂信息***和数据库,各单元机组现场监测子***通过CAN总线与机组服务器进行信息交互,机组服务器通过RSC485与数据库数据连接,机组服务器通过TCP/IP与电厂信息***相联系,
各单元机组现场监测子***,用于完成各单元信息采集、处理、状态分析、现场数据管理和向机组服务器发送本各单元状态及分析信息;
机组服务器,用于综合各单元机组现场监测子***上传信息进行显示、综合分析;
电厂信息***,用于优化维护服务;
数据库,用于提供各单元分析和综合分析使用数据。
优选的,所述各单元机组现场监测子***包括励磁监测单元、调速监测单元、发电机监测单元及稳定性监测单元,各单元相互之间通过CAN总线进行信息的交互。
优选的,所述各单元机组现场监测子***还包括水轮机监测单元、辅助设备监测单元、开关及变压器单元,各单元相互之间通过CAN总线进行信息的交互。
优选的,对励磁监测单元、调速监测单元、发电机监测单元、稳定性监测单元、水轮机监测单元、辅助设备监测单元、开关及变压器单元的状态监测,均由传感器、对应监测单元和专家诊断分析移动工作站组成,对应监测单元和专家诊断分析移动工作站之间通过RS232进行信息的交互连接,传感器通过CAN总线实时向对应监测单元传送信息,以实现信息共享,对应监测单元完成数据的实时采集、预处理、状态分析、数据存储、信息交互;专家诊断分析移动工作站用于提供一个人机交互的平台提供现场专家查询各单元的当前状态,历史状态信息。
优选的,所述传感器包括励磁调节器和调速器。
优选的,所述对应监测单元包括
数据采集模块,用于实现传感器信息的实时采样;
信息采集通讯接口,包括与对应各单元机组的通讯接口、与机组其他诊断子***的通讯接口、专家诊断分析移动工作站人机交互通讯接口、机组服务器通讯接口;
信息预处理模块,包括信号调理模块、模拟信号采集模块、数据放大模块、数据滤波模块、计数定时模块和通讯模块;
数据分析模块,用于针对不同特征信息利用时域分析法、幅值域分析法和频谱分析等方法提取特征信息的特征量存入数据库,并在需要时将实时状态信息上传移动工作站显示;
状态分析模块,包括工况分析及设备专项分析,分析出***状态提供给故障诊断模块分析;
诊断分析模块,根据工况分析的信息,判别***性能是否偏离正常功能,根据***历史状况预测发展趋势,当性能降低时,结合维护模块给出维护建议,避免故障发生,若故障发生则确定故障种类、发生部位、故障危害及发生时间;
控制决策模块,建立基于被控对象的了解,利用非线性最小二乘法对***进行在线辨识,实现控制参数的优化和制定最优控制策略;
维护建议模块,根据当前***、设备运行状态及维护知识库作出维护建议上传至维护管理***,由维护管理***做出最终维修方案;
历史数据库,包括历史存储的综合分析数据;
诊断知识库,包含诊断故障的规则;
维护数据库,包括励磁设备发生故障时进行维护的规则。
优选的,所述模拟信号采集模块采用PLC-818HD板,计数定时模块采用PLC-836板。
一种水电机组性能的监测方法,具体步骤为:
通过励磁调节器和调速器分别对励磁监测单元、调速监测单元、发电机监测单元、稳定性监测单元、水轮机监测单元、辅助设备监测单元、开关及变压器单元的状态进行监测,励磁调节器和调速器分别通过CAN总线实时向对应监测单元传送信息,以实现信息共享,对应监测单元完成数据的实时采集、预处理、状态分析、数据存储、信息交互;专家诊断分析移动工作站用于提供一个人机交互的平台提供现场专家查询各单元的当前状态,历史状态信息,励磁监测单元、调速监测单元、发电机监测单元、稳定性监测单元、水轮机监测单元、辅助设备监测单元、开关及变压器单元组成的各单元机组现场监测子***通过CAN总线与机组服务器进行信息交互,机组服务器综合各单元机组现场监测子***上传信息进行显示、综合分析,并通过TCP/IP与电厂信息***相联系用于优化维护服务,通过数据库提供各单元分析和综合分析使用数据。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:由于水电机组的复杂性,本发明将水电机组分为多个子***进行监测和诊断,每个状态监测子***即可独立进行本子***状态监测与分析,又可以与机组其他子***的状态监测与诊断子***集成,为机组的综合状态监测与诊断服务;这些状态监测与诊断子***组成具有多层次、可扩展性特点的机组状态监测与故障诊断***,并最终实现最优检修分析、决策与管理功能;另外由于水电机组的重要性,必须保证水电机组安全、稳定、高效运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明***原理框图;
图2为本发明对应监测单元结构示意图。
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。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2,本发明提供一种技术方案:一种水电机组性能的监测***,包括各单元机组现场监测子***、机组服务器、电厂信息***和数据库,各单元机组现场监测子***通过CAN总线与机组服务器进行信息交互,机组服务器通过RSC485与数据库数据连接,机组服务器通过TCP/IP与电厂信息***相联系,各单元机组现场监测子***,用于完成各单元信息采集、处理、状态分析、现场数据管理和向机组服务器发送本各单元状态及分析信息;机组服务器,用于综合各单元机组现场监测子***上传信息进行显示、综合分析;电厂信息***,用于优化维护服务;数据库,用于提供各单元分析和综合分析使用数据。
各单元机组现场监测子***是整个机组实时状态监测***的基础,机组现场监测单元具有嵌入式特点,其体现在两个方面:1、将硬件上独立的状态监测与诊断单元在功能上嵌入机组现有自动化***,以实现信息的共享,保证信息的一致性;2、为了满足水电机组的水、电、机、油、气综合***状态监测与诊断的需求,弥补目前专项状态监测与诊断的不足,要求各个单元即可单独运行,实现完成各个子***信息采集、处理和分析,状态信息与分析结果存储,又可以作为一专项设备嵌入机组状态监测***中,为整个机组状态监测服务
其中,所述各单元机组现场监测子***包括励磁监测单元、调速监测单元、发电机监测单元及稳定性监测单元,各单元相互之间通过CAN总线进行信息的交互,所述各单元机组现场监测子***还包括水轮机监测单元、辅助设备监测单元、开关及变压器单元,各单元相互之间通过CAN总线进行信息的交互。
对励磁监测单元、调速监测单元、发电机监测单元、稳定性监测单元、水轮机监测单元、辅助设备监测单元、开关及变压器单元的状态监测,均由传感器、对应监测单元和专家诊断分析移动工作站组成,对应监测单元和专家诊断分析移动工作站之间通过RS232进行信息的交互连接,传感器通过CAN总线实时向对应监测单元传送信息,以实现信息共享,对应监测单元完成数据的实时采集、预处理、状态分析、数据存储、信息交互;专家诊断分析移动工作站用于提供一个人机交互的平台提供现场专家查询各单元的当前状态,历史状态信息。
其中,所述传感器包括励磁调节器和调速器,励磁调节器和调速器通过CAN总线实时向相对应的监测单元传送信息,以实现信息的共享。另外由于发电机单元绝缘分析的信息采集、处理、分析都具有较高的要求,因为采用转向监测对其进行监测和分析,监测信息通过CAN总线上传至发电机单元进行综合监测分析。
其中,所述对应监测单元包括
数据采集模块,用于实现传感器信息的实时采样;
信息采集通讯接口,包括与对应各单元机组的通讯接口、与机组其他诊断子***的通讯接口、专家诊断分析移动工作站人机交互通讯接口、机组服务器通讯接口;
与对应各单元机组的通讯接口,获取对应单元采集的实时状态信息,实现信息共享,主要包括机组运行参数、控制参数、调节器报警等;
与机组其他诊断子***的通讯接口,实现本诊断单元与机组诊断各子单元之间的信息交互,可以节约采集成本与实现信息共享,例如通过该模块发电机诊断子***可获取励磁诊断子***中的发电机机端电压和励磁***工况等、调速诊断子***中的调速***工况等信息。
专家诊断分析移动工作站人机交互通讯接口,现场监测诊断单元可以通过专家移动工作站人机交互模块实现实时状态监测显示,历史数据的查询。现场单元采样定标,人工更新争端与维护知识库等功能。
机组服务器通讯接口,主要是上传当前***、设备性能状况及控制,维修建议等信息,通过维护管理***获取监控***及巡检***中励磁***相关状态量。从监控***主要获取信息量包括:励磁***有关的继电器保护状态、转子状态及励磁***命令及监控***时间等,监控***当前时间信息用于保证诊断单元时间与监控***相一致,从巡检***中获取的信息主要有串联变温度,并联变温度等信息。
信息预处理模块,包括信号调理模块、模拟信号采集模块、数据放大模块、数据滤波模块、计数定时模块和通讯模块,及时可靠的得到采集信息并对采集的信息进行预处理;
一般来说,从特征信号直接判断设备状态有关情况是比较困难的,数据分析模块,用于针对不同特征信息利用时域分析法、幅值域分析法和频谱分析等方法提取特征信息的特征量存入数据库,并在需要时将实时状态信息上传移动工作站显示;
状态分析模块,包括工况分析及设备专项分析,分析出***状态提供给故障诊断模块分析;
诊断分析模块,根据工况分析的信息,判别***性能是否偏离正常功能,根据***历史状况预测发展趋势,当性能降低时,结合维护模块给出维护建议,避免故障发生,若故障发生则确定故障种类、发生部位、故障危害及发生时间;
控制决策模块,建立基于被控对象的了解,利用非线性最小二乘法对***进行在线辨识,实现控制参数的优化和制定最优控制策略;
维护建议模块,根据当前***、设备运行状态及维护知识库作出维护建议上传至维护管理***,由维护管理***做出最终维修方案;
历史数据库,包括历史存储的综合分析数据;
诊断知识库,包含诊断故障的规则;
维护数据库,包括励磁设备发生故障时进行维护的规则。
这些规则都以表的形式而存在,监测与诊断***具有自学习功能,可以人为和自动更新知识库。
其中,所述模拟信号采集模块采用PLC-818HD板,计数定时模块采用PLC-836板。
一种水电机组性能的监测方法,具体步骤为:
通过励磁调节器和调速器分别对励磁监测单元、调速监测单元、发电机监测单元、稳定性监测单元、水轮机监测单元、辅助设备监测单元、开关及变压器单元的状态进行监测,励磁调节器和调速器分别通过CAN总线实时向对应监测单元传送信息,以实现信息共享,对应监测单元完成数据的实时采集、预处理、状态分析、数据存储、信息交互;专家诊断分析移动工作站用于提供一个人机交互的平台提供现场专家查询各单元的当前状态,历史状态信息,励磁监测单元、调速监测单元、发电机监测单元、稳定性监测单元、水轮机监测单元、辅助设备监测单元、开关及变压器单元组成的各单元机组现场监测子***通过CAN总线与机组服务器进行信息交互,机组服务器综合各单元机组现场监测子***上传信息进行显示、综合分析,并通过TCP/IP与电厂信息***相联系用于优化维护服务,通过数据库提供各单元分析和综合分析使用数据。
采用CAN总线作为多住方式的串行通讯总线,能够使用多种物理介质,例如双绞线、光纤等,它具有:(1)低成本,极高的总线利用率;(2)很远的数据传输距离(长达10Km);(3)高速的数据传输速率高达1Mbit/s;(4)可根据报文的ID决定接受或屏蔽该报文;(5)可靠的错误处理和检错机制,发送的信息遭到破坏后可自动重发;(6)节点在错误验证的情况下具有自动退出总线的功能;(7)报文不包含源地址或目标地址仅用标志符来指示功能信息,优先级信息等特点。这些特点很好的满足了实时监测***短时间大信息两传送的需要。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (8)
1.一种水电机组性能的监测***,其特征在于:包括各单元机组现场监测子***、机组服务器、电厂信息***和数据库,各单元机组现场监测子***通过CAN总线与机组服务器进行信息交互,机组服务器通过RSC485与数据库数据连接,机组服务器通过TCP/IP与电厂信息***相联系,
各单元机组现场监测子***,用于完成各单元信息采集、处理、状态分析、现场数据管理和向机组服务器发送本各单元状态及分析信息;
机组服务器,用于综合各单元机组现场监测子***上传信息进行显示、综合分析;
电厂信息***,用于优化维护服务;
数据库,用于提供各单元分析和综合分析使用数据。
2.根据权利要求1所述的一种水电机组性能的监测***,其特征在于:所述各单元机组现场监测子***包括励磁监测单元、调速监测单元、发电机监测单元及稳定性监测单元,各单元相互之间通过CAN总线进行信息的交互。
3.根据权利要求2所述的一种水电机组性能的监测***,其特征在于:所述各单元机组现场监测子***还包括水轮机监测单元、辅助设备监测单元、开关及变压器单元,各单元相互之间通过CAN总线进行信息的交互。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种水电机组性能的监测***,其特征在于:对励磁监测单元、调速监测单元、发电机监测单元、稳定性监测单元、水轮机监测单元、辅助设备监测单元、开关及变压器单元的状态监测,均由传感器、对应监测单元和专家诊断分析移动工作站组成,对应监测单元和专家诊断分析移动工作站之间通过RS232进行信息的交互连接,传感器通过CAN总线实时向对应监测单元传送信息,以实现信息共享,对应监测单元完成数据的实时采集、预处理、状态分析、数据存储、信息交互;专家诊断分析移动工作站用于提供一个人机交互的平台提供现场专家查询各单元的当前状态,历史状态信息。
5.根据权利要求4所述的一种水电机组性能的监测***,其特征在于:所述传感器包括励磁调节器和调速器。
6.根据权利要求4所述的一种水电机组性能的监测***,其特征在于:所述对应监测单元包括
数据采集模块,用于实现传感器信息的实时采样;
信息采集通讯接口,包括与对应各单元机组的通讯接口、与机组其他诊断子***的通讯接口、专家诊断分析移动工作站人机交互通讯接口、机组服务器通讯接口;
信息预处理模块,包括信号调理模块、模拟信号采集模块、数据放大模块、数据滤波模块、计数定时模块和通讯模块;
数据分析模块,用于针对不同特征信息利用时域分析法、幅值域分析法和频谱分析等方法提取特征信息的特征量存入数据库,并在需要时将实时状态信息上传移动工作站显示;
状态分析模块,包括工况分析及设备专项分析,分析出***状态提供给故障诊断模块分析;
诊断分析模块,根据工况分析的信息,判别***性能是否偏离正常功能,根据***历史状况预测发展趋势,当性能降低时,结合维护模块给出维护建议,避免故障发生,若故障发生则确定故障种类、发生部位、故障危害及发生时间;
控制决策模块,建立基于被控对象的了解,利用非线性最小二乘法对***进行在线辨识,实现控制参数的优化和制定最优控制策略;
维护建议模块,根据当前***、设备运行状态及维护知识库作出维护建议上传至维护管理***,由维护管理***做出最终维修方案;
历史数据库,包括历史存储的综合分析数据;
诊断知识库,包含诊断故障的规则;
维护数据库,包括励磁设备发生故障时进行维护的规则。
7.根据权利要求6所述的一种水电机组性能的监测***,其特征在于:所述模拟信号采集模块采用PLC-818HD板,计数定时模块采用PLC-836板。
8.一种水电机组性能的监测方法,其特征在于:具体步骤为:
通过励磁调节器和调速器分别对励磁监测单元、调速监测单元、发电机监测单元、稳定性监测单元、水轮机监测单元、辅助设备监测单元、开关及变压器单元的状态进行监测,励磁调节器和调速器分别通过CAN总线实时向对应监测单元传送信息,以实现信息共享,对应监测单元完成数据的实时采集、预处理、状态分析、数据存储、信息交互;专家诊断分析移动工作站用于提供一个人机交互的平台提供现场专家查询各单元的当前状态,历史状态信息,励磁监测单元、调速监测单元、发电机监测单元、稳定性监测单元、水轮机监测单元、辅助设备监测单元、开关及变压器单元组成的各单元机组现场监测子***通过CAN总线与机组服务器进行信息交互,机组服务器综合各单元机组现场监测子***上传信息进行显示、综合分析,并通过TCP/IP与电厂信息***相联系用于优化维护服务,通过数据库提供各单元分析和综合分析使用数据。
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