一種基于海量數(shù)據(jù)的水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明明涉及電氣技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是涉及一種應(yīng)用水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方 法，以提高水電機(jī)組實時運行狀態(tài)健康狀態(tài)的評估水平。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著大型水輪發(fā)電機(jī)組在整個電網(wǎng)中的比重越來越大，單機(jī)容量增加，年平均發(fā) 電時間延長，檢修時間縮短，事故停機(jī)造成的經(jīng)濟(jì)損失極為嚴(yán)重。準(zhǔn)確分析和評估水輪機(jī)組 發(fā)電機(jī)組故障對電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行具有十分重要的意義。
[0003] 水電機(jī)組是一個包含水力、機(jī)械以及電氣系統(tǒng)的大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備。水電機(jī)組狀態(tài)分 析評估包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和分析、處理意見與決策，能通過振動、擺度等數(shù)據(jù)和征兆 準(zhǔn)確定位機(jī)組狀態(tài)。一個完善的狀態(tài)分析評估過程就是通過設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集進(jìn)而能夠挖 掘和分析的過程其重要的過程輸出是面向領(lǐng)域的"知識"，水輪機(jī)運行綜合評估方法是基于 領(lǐng)域"知識"的一個重要的應(yīng)用，體現(xiàn)的形式為機(jī)組狀態(tài)診斷與分析。有效的狀態(tài)評估和故 障診斷可以隨時掌握水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備狀態(tài)和劣化規(guī)律，避免突發(fā)性故障和漸發(fā)故障的發(fā) 生。
[0004] 針對省內(nèi)黃河上游流域電站的在線監(jiān)測裝置進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前流域電站發(fā)電機(jī) 組在線監(jiān)測裝置存在三方面問題；首先，監(jiān)測數(shù)據(jù)缺少深入數(shù)據(jù)挖掘，難以綜合利用監(jiān)測數(shù) 據(jù)、特征參數(shù)以及現(xiàn)象征兆等深入分析水機(jī)運行的劣化趨勢，不能準(zhǔn)確定位故障部位、故障 原因和故障程度，無法評估發(fā)電機(jī)組運行狀態(tài)。其次，在線監(jiān)測裝置未能指導(dǎo)檢修及合理化 安排相關(guān)測試試驗；最后，缺少一種適應(yīng)性強的海量數(shù)據(jù)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)狀態(tài)評估方法。
[0005] 為解決這些問題，需發(fā)明解決流域電站各水電機(jī)組規(guī)?；u估分析方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種基于海量數(shù)據(jù)的 水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方法。
[0007] 本發(fā)明一種基于海量數(shù)據(jù)的水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方法通過下述技術(shù)方案予以 實現(xiàn)：一種基于海量數(shù)據(jù)的水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方法包括如下步驟： 一） 規(guī)?；癄顟B(tài)數(shù)據(jù)采集 各流域電站所安裝的在線監(jiān)測系統(tǒng)為psta2003系統(tǒng)和TN8000系統(tǒng)，通過前往水電機(jī) 組現(xiàn)場采集各水電機(jī)組振動、擺度、壓力脈動、定轉(zhuǎn)子氣隙、磁場強度等特征參量，聯(lián)合計算 機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測信息，利用各種分析、診斷策略和算法，實時掌握機(jī)組健康狀態(tài)，為安全 運行、優(yōu)化調(diào)度和檢修指導(dǎo)提供有力的技術(shù)支持； 二） 狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析評估 選取各水電站的機(jī)組運行狀況數(shù)據(jù)作為測點測量分析評估對象，對機(jī)組振動、擺動數(shù) 據(jù)采集、分析； 三） 狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)大值歷史對比及分布 將各機(jī)組歷年振動、擺度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，對上述數(shù)據(jù)較大進(jìn)行對比分析，提出大修 建議； 四）狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)歷史趨勢及頻譜分析 選取各機(jī)組運行狀況數(shù)據(jù)作為分析評估對象，對所有狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢分析，對機(jī)組 振動、擺度數(shù)據(jù)分析，各測點監(jiān)測量振動、擺度頻譜分析出水機(jī)運行的劣化趨勢，定位故障 部位、故障原因和故障程度，評價機(jī)組運行狀況，為機(jī)組安全穩(wěn)定運行提出指導(dǎo)。
[0008] 本發(fā)明一種基于海量數(shù)據(jù)的水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方法與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如 下有益效果：通過本發(fā)明一種基于海量數(shù)據(jù)的水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方法，可集中分析評 估各臺機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測信息，對運行狀態(tài)電站機(jī)組可實時進(jìn)行體檢項目檢查，易于分析比較 不同機(jī)組運行特性與規(guī)律，及時促進(jìn)機(jī)組的優(yōu)化運行，充分發(fā)揮領(lǐng)域?qū)＜曳治鲈\斷的作用。
[0009] 依托本發(fā)明開展在線監(jiān)測數(shù)據(jù)評估工作，該系統(tǒng)使得水電廠狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可以在 實現(xiàn)分析診斷，為專家及現(xiàn)場工程師構(gòu)建交流平臺，使現(xiàn)場問題更容易得到專家的技術(shù)支 持，使現(xiàn)場工程師借助分析中心的解析結(jié)果及建議進(jìn)行有針對性的檢修或故障處理，促進(jìn) 發(fā)電機(jī)組的規(guī)范、督導(dǎo)狀態(tài)檢修、促進(jìn)行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步起到關(guān)鍵作用。
[0010] 本發(fā)明方法黃河上游流域水電廠進(jìn)行監(jiān)測分析評估，在線監(jiān)測狀態(tài)分析評估研究 以機(jī)組的振動、擺度、壓力及壓力脈動監(jiān)測分析為基礎(chǔ)平臺，利用記錄方式把更多的監(jiān)測內(nèi) 容納入到狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中集成起來，包括機(jī)組氣隙、磁場強度、發(fā)電機(jī)局部放電、水輪機(jī)空 化汽蝕、轉(zhuǎn)子測溫、主變壓器油色譜等，根據(jù)電廠用戶的需要可以形成一套完整的分析評估 平臺。通過建立水輪機(jī)運行綜合評估平臺，可集中管理各臺機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測信息，對運行狀態(tài) 電站機(jī)組可實時進(jìn)行體檢項目檢查，易于分析比較不同機(jī)組運行特性與規(guī)律，及時促進(jìn)機(jī) 組的優(yōu)化運行，充分發(fā)揮領(lǐng)域?qū)＜曳治鲈\斷的作用。
[0011] 本發(fā)明對水電機(jī)組機(jī)械狀態(tài)診斷分析技術(shù)開展在線監(jiān)測數(shù)據(jù)評估工作，該系統(tǒng)使 得水電廠狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可以在實現(xiàn)分析診斷，為專家及現(xiàn)場工程師構(gòu)建交流平臺，使現(xiàn)場 問題更容易得到專家的技術(shù)支持，使現(xiàn)場工程師借助分析中心的解析結(jié)果及建議進(jìn)行有針 對性的檢修或故障處理，促進(jìn)發(fā)電機(jī)組的規(guī)范、督導(dǎo)狀態(tài)檢修、促進(jìn)行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步起到關(guān) 鍵作用。黃河水電開發(fā)有限責(zé)任公司所屬流域梯級電站分布廣泛且數(shù)量較多，通過水輪機(jī) 運行綜合評估，可集中管理各電站狀態(tài)監(jiān)測信息，對梯級電站機(jī)組可集中進(jìn)行體檢項目檢 查，易于分析比較不同機(jī)組運行特性與規(guī)律，及時促進(jìn)機(jī)組的優(yōu)化運行，充分發(fā)揮領(lǐng)域?qū)＜?分析診斷的作用，該項目具有較強的推廣價值。
[0012] 本發(fā)明一種基于海量數(shù)據(jù)的水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方法的優(yōu)點：1、本發(fā)明獲得 一種海量數(shù)據(jù)的評估方法，擺脫了傳統(tǒng)狀態(tài)評估方法針對少量數(shù)據(jù)、單一特征的孤立分析 方法。
[0013] 2、本發(fā)明采用監(jiān)測數(shù)據(jù)大值、特征參數(shù)異常、現(xiàn)象征兆異常評估因素，開展水機(jī)運 行的劣化趨勢評估，擺脫了目前評估因素單一，理論重實踐輕傳統(tǒng)評估方法。
[0014] 3、本發(fā)明將機(jī)組狀態(tài)評估、檢修計劃、試驗測試結(jié)合，實現(xiàn)了檢修優(yōu)化及測試合理 化，優(yōu)于目前狀態(tài)評估、檢修計劃、試驗測試孤立的現(xiàn)狀。
【附圖說明】
[0015] 本發(fā)明一種基于海量數(shù)據(jù)的水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方法有如下附圖： 圖1是本發(fā)明一種基于海量數(shù)據(jù)的水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方法電站分析診斷示意圖； 圖2是本發(fā)明一種基于海量數(shù)據(jù)的水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方法在線數(shù)據(jù)采集流程示 意圖； 圖3是本發(fā)明一種基于海量數(shù)據(jù)的水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方法振動、擺度大值歷史分 布示意圖； 圖4是本發(fā)明一種基于海量數(shù)據(jù)的水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方法積石峽電站1#機(jī)組頻 譜圖； 圖5是本發(fā)明一種基于海量數(shù)據(jù)的水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方法公伯峽電站1#機(jī)組頻 譜圖； 圖6是本發(fā)明一種基于海量數(shù)據(jù)的水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方法拉西瓦電站1#機(jī)組頻 譜圖； 圖7是本發(fā)明一種基于海量數(shù)據(jù)的水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方法積石峽電站1#機(jī)組振 動、擺度趨勢圖； 圖8是本發(fā)明一種基于海量數(shù)據(jù)的水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方法公伯峽電站1#機(jī)組振 動、擺度趨勢圖； 圖9是本發(fā)明一種基于海量數(shù)據(jù)的水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方法拉西瓦電站1#機(jī)組振 動、擺度變化趨勢圖。
[0016] 其中：1.上導(dǎo)水平振動；2.上機(jī)架水平振動；3.上機(jī)架垂直振動；4.下導(dǎo)水平振 動；5.下機(jī)架水平振動；6.下機(jī)架垂直振動；7.水導(dǎo)水平振動；8.水導(dǎo)垂直振動；9.頂蓋 垂直振動；10.頂蓋水平振動；11.發(fā)電機(jī)定子鐵心水平振動；12.發(fā)電機(jī)定子鐵心垂直振 動；13上導(dǎo)擺度；14.下導(dǎo)擺度；15.抬機(jī)量；16.水導(dǎo)擺度；17.導(dǎo)葉后壓力脈動；18.尾水 管進(jìn)口壓力脈動；19.頂蓋下壓力脈動。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明一種基于海量數(shù)據(jù)的水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方 法技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
[0018] 如圖1 一圖9所示，本發(fā)明一種基于海量數(shù)據(jù)的水電機(jī)組狀態(tài)分析評估方法包括 如下步驟：1)規(guī)模化狀態(tài)數(shù)據(jù)采集 各流域電站所安裝的在線監(jiān)測系統(tǒng)為北京奧技異電氣技術(shù)研究所的psta2003系統(tǒng)、 北京華科同安監(jiān)控技術(shù)有限公司的TN8000系統(tǒng)，通過前往水電機(jī)組現(xiàn)場采集各水電機(jī)組 振動、擺度、壓力脈動、定轉(zhuǎn)子氣隙、磁場強度等特征參量，聯(lián)合計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測信 息，利用各種分析、診斷策略和算法，實時掌握機(jī)組健康狀態(tài)，為安全運行，優(yōu)化調(diào)度和檢修 指導(dǎo)提供有力的技術(shù)支持； 2)狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析評估 選取2014年6. 12~9. 21日三個月的各流域電站1#機(jī)組運行狀況數(shù)據(jù)作為分析評 估對象，把所有狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行了趨勢分析，分析了水機(jī)運行的劣化趨勢，定位了故障部位、 故障原因和故障程度，給出了專家建議，評價機(jī)組的運行狀況，為機(jī)組安全穩(wěn)定運行提供指 導(dǎo)。
[0019] 3)狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)大值歷史對比及分布 針對各流域電站各機(jī)組歷年振動、擺度較大數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，旨在為大修提供建議， 優(yōu)化檢修過程。選取積石峽、公伯峽、拉西瓦1#機(jī)組振動擺度2013年、20