一种火电厂发电机与变压器组运行状态在线智能监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及发电设备在线监测技术领域，特别是一种火电厂发电机与变压器组运行状态在线智能监测系统。


背景技术：

2.火电厂发电设备运行状态在线智能监测是智慧电厂建设的重要内容。随着云计算和大数据等技术的迅猛发展，发电厂高度融合各项先进技术，推进生产过程智能化，建设智慧电厂，能够有效提升企业生产管理的智能水平。对火电厂发电设备进行智能化状态监测，可以有效评价设备运行的健康水平，可最大限度减少设备故障导致的发电量隐性损失，使得发电设备在全寿命周期内始终处于最佳发电状态，实现效益最大化。传统的发电设备状态参数获取方式仅依靠计划性停电进行检修试验来获取设备的绝缘老化和油中溶解气体成分等状态参数信息，现阶段该方式已不能满足发电机组长周期安全稳定运行的要求。为实现发电厂“被动预防性运维”到“主动预测性运维”的转变，目前以发电设备状态参数信息获取智能化、数据共享标准化和通信网络一体化为依托，借助高精度的状态感知技术和高传输性能的现场总线技术搭建的在线智能监测系统已逐渐成为智慧电厂建设的首选。
3.目前，针对火电厂发电设备的状态监测方式多基于单一设备层面进行设计，由于无统一的设计规范和技术标准，导致其在通讯规约、现场总线、报警阈值和数据库等方面差异较大，难以统一规范地进行数据集中、远程传输和分析。另外，这些系统的监测范围仅局限于某一中继层设备(例如发电机、变压器或容性设备)，若在全厂范围内实现一体化在线监测时，还需考虑不同厂家设备的兼容性以及同期测量方面的问题。后续随着发电厂不断地扩建改造，接入中继层的设备不断增多，整个监测平台还会出现增容困难，以及存在全厂通信协议不统一等问题。


技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本实用新型的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。
5.鉴于上述和/或现有的火电厂发电机与变压器组运行状态监测系统中存在的问题，提出了本实用新型。
6.因此，本实用新型所要解决的问题在于现有的火电厂设备监测系统中，随着电厂扩建，监测平台增容困难，通信不统一。
7.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种火电厂发电机与变压器组运行状态在线智能监测系统，其包括，监测单元，包括中继层和设备层；以及，厂站层，包括智能监测处理单元和监测主站；以及，供电单元，包括厂用电交流电源和机组直流系统电源；所述中继层包括发电机主ied、变压器主ied、容性设备主ied、电缆链路主ied；所述设
备层包括发电机监测模块、变压器监测模块、容性设备监测模块、电缆链路监测模块。
8.作为本实用新型所述火电厂发电机与变压器组运行状态在线智能监测系统的一种优选方案，其中：所述发电机监测模块包括轴电压监测装置、轴电流监测装置、发电机局放监测装置、定子端部振动监测装置、转子转速监测装置。
9.作为本实用新型所述火电厂发电机与变压器组运行状态在线智能监测系统的一种优选方案，其中：所述变压器监测模块包括局部放电监测装置、铁芯接地电流监测装置、油色谱监测装置、油面及绕组温度监测装置。
10.作为本实用新型所述火电厂发电机与变压器组运行状态在线智能监测系统的一种优选方案，其中：所述容性设备监测模块包括电压互感器监测装置、电流互感器监测装置、避雷器监测装置、变压器套管监测装置。
11.作为本实用新型所述火电厂发电机与变压器组运行状态在线智能监测系统的一种优选方案，其中：所述电缆链路监测模块包括电缆接地环流监测装置、电缆接头监测装置、电缆接头监测装置。
12.作为本实用新型所述火电厂发电机与变压器组运行状态在线智能监测系统的一种优选方案，其中：所述发电机主ied与发电机监测模块之间、变压器主 ied与变压器监测模块之间、容性设备主ied与容性设备监测模块之间、电缆链路主ied与电缆链路监测模块之间均分别通过信号线相连，所述中继层和设备层均通过直流母线与所述供电单元连接。
13.作为本实用新型所述火电厂发电机与变压器组运行状态在线智能监测系统的一种优选方案，其中：所述包括智能监测处理单元与所述中继层之间通过采用iec61850通讯规约的以太网进行数据传输，所述智能监测处理单元与监测主站之间通过无线方式通讯。
14.作为本实用新型所述火电厂发电机与变压器组运行状态在线智能监测系统的一种优选方案，其中：所述机组直流系统电源包括高频开关电源充电装置和蓄电池组，所述机组直流系统电源中的直流电是由厂用交流电源经高频开关电源充电装置整流后输出得到的。
15.本实用新型有益效果为：本实用新型系统基于三层框架式结构设计，采用统一的iec 61850通讯规约以太网口，确保了后期火电厂扩建改造、状态监测系统升级的兼容性和扩充性；厂站层智能监测处理单元的开放式网络端口满足了在线监测主站、中继层各设备主ied的兼容性接入，全厂发电设备运行状态监测数据(含发电机、变压器、容性设备及电缆链路等)经云计算和大数据ai 算法处理后，可在设备早期故障时发出预警信号，并自动生成设备健康状态评估报告，实现有针对性、有计划的现场核验和消缺，大幅降低了以往运维人员“无差别”的核验工作量，提高了运维效率；本实用新型系统设备除采用常规的机组直流系统电源供电外，还采用蓄电池组作为备用电源，提升了设备运行的可靠性，对提高电气设备的巡检效率、消除设备故障隐患，减少甚至消除机组非停现象都有着积极的推动作用。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
17.图1为火电厂发电机与变压器组运行状态在线智能监测系统结构的原理框图。
具体实施方式
18.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
19.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
20.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
21.实施例1
22.参照图1，为本实用新型第一个实施例，该实施例提供了一种火电厂发电机与变压器组运行状态在线智能监测系统，火电厂发电机与变压器组运行状态在线智能监测系统包括监测单元100，包括中继层101和设备层102；以及，厂站层200，包括智能监测处理单元201和监测主站202；以及，供电单元300，包括厂用电交流电源301和机组直流系统电源302。
23.其中，厂站层200、中继层101和设备层102共同构成三层框架式结构设计，设备层102各监测模块配有用于采集电气设备各种运行状态特征量的传感器，为设备运行状态监测提供实时数据，同时将所采集到的数据信息传送至中继层 101各类电气设备的主ied(智能电力监测装置)中。
24.进一步的，主ied负责接收汇总数据信息，并通过以太网传输至厂站层200 的智能监测处理单元201，智能监测处理单元201作为各类电气设备状态监测信息的传输中枢，将监测信号转发至监测主站202供信息处理和设备健康状态评估用。最终，运维人员再根据在线监测主站202的评估报告建议制定相应的检修计划，实现发电设备的主动预测性运维。
25.在该实施例中，设备层102各监测模块和中继层101各类设备主ied的工作电源均取自发电机组直流母线。监测主站202则集成云计算和大数据ai算法，在各类电气设备的运行状态数据成功实现上云后，将常见故障征兆的可信度作为ai算法中bp神经网络的输入，经bp神经网络的并行数值计算后能够在设备早期故障时发出预警信号，并自动生成设备健康状态评估报告。
26.实施例2
27.参照图1，为本实用新型第二个实施例，该实施例基于上一个实施例，其不同于第一个实施例的是：具体的，中继层101还包括发电机主ied101a、变压器主ied101b、容性设备主ied101c、电缆链路主ied101d；设备层102包括发电机监测模块102a、变压器监测模块102b、容性设备监测模块102c、电缆链路监测模块102d。
28.其中，发电机主ied101a与发电机监测模块102a之间、变压器主ied101b 与变压器监测模块102b之间、容性设备主ied101c与容性设备监测模块102c 之间、电缆链路主ied101d与电缆链路监测模块102d之间均分别通过信号线相连，中继层101和设备层102均通过直流母线与供电单元300连接。所述发电机主ied型号为max1133型；所述变压器主ied型号为spm-2/tmied型；所述容性设备主ied型号为spm-2/cmied；所述电缆链路主ied型号
为 spm-2/lic。
29.进一步的，发电机监测模块102a包括轴电压监测装置102a-1、轴电流监测装置102a-2、发电机局放监测装置102a-3、定子端部振动监测装置102a-4、转子转速监测装置102a-5。其中，轴电压监测装置102a-1选用圣斯尔ce-au1-ms3 型智能电压传感器；所述的轴电流监测装置102a-2选用ce-az11-gs4型智能电流传感器；所述的发电机局放监测装置102a-3选用昊致电气的w-pd6型；所述的定子端部振动监测装置102a-4选用联能电子的cv-yd-010型压电式速度传感器；所述的转子转速监测装置102a-5选用泸工lj30a3型电感式接近开关。
30.进一步的，变压器监测模块102b包括局部放电监测装置102b-1、铁芯接地电流监测装置102b-2、油色谱监测装置102b-3、油面及绕组温度监测装置102b-4。其中，局部放电监测装置102b-1选用陕西公众智能科技的gzpd-01型；所述铁芯接地电流监测装置102b-2选用杭州高电科技cteii型；所述油色谱监测装置102b-3型号为spm-2/ogc型；所述的油面及绕组温度监测装置102b-4为 pt100型传感器。
31.再进一步的，容性设备监测模块102c包括电压互感器监测装置102c-1、电流互感器监测装置102c-2、避雷器监测装置102c-3、变压器套管监测装置102c-4。其中，电压互感器监测装置型号为spm-2/cvt型；所述电流互感器监测装置型号为spm-2/ct型；所述避雷器监测装置型号为spm-2/moa型；所述变压器套管监测装置型号为spm-2/tb型。
32.最后，电缆链路监测模块102d包括电缆接地环流监测装置102d-1、电缆接头局放监测装置102d-2、电缆接头温度监测装置102d-3。其中，电缆接地环流监测装置型号为gzhl-01型；所述的电缆接头局放监测装置型号为 gzpd-01hc型，所述的电缆接头温度监测装置型号为科瑞电气artm100型。
33.此外，智能监测处理单元201与中继层101之间通过采用iec61850通讯规约的以太网进行数据传输，智能监测处理单元201与监测主站202之间通过无线方式通讯。智能监测处理单元配置有7个采用iec61850通讯规约的以太网口，其中的5个分别与发电机主ied、变压器主ied、容性设备主ied、电缆链路主ied和在线监测主站202相连接，构成智能监测系统的数据链路通道，剩余 2个留做备用。
34.进一步的，机组直流系统电源302包括高频开关电源充电装置302a和蓄电池组302b，机组直流系统电源302中的直流电是由厂用交流电源301经高频开关电源充电装置302a整流后输出得到的。发电机组直流母线采用双电源供电，其中机组直流系统电源作为各监测单元和各类设备主ied的主路电源，蓄电池组则作为备用供电电源。高频开关电源充电装置选用深圳奥特迅atc115m30 型充电机，所述蓄电池组采用广东汤浅gfm型蓄电池串接组成，所述智能监测处理单元选用福建和盛科技的spm-2/cac状态接入控制器，所述的在线监测主站选用研华科技ipc-610h型。
35.在该实施例中，在某一时刻发电机定子端部发生异常振动时，由cv-yd-010 型压电式速度传感器(定子端部振动监测装置)将监测信号进行转换并传送至 max1133型发电机主ied，然后发电机主ied将接收到的监测信号进行二次处理，通过采用iec 61850通讯规约的以太网传输至spm-2/cac型智能监测处理单元中，智能监测处理单元将监测信号转发至在线监测主站供信息处理和设备状态评估用。最终，运维人员再根据在线监测主站的评估报告建议制定相应的检修计划，实现发电设备的主动预测性运维。
36.重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本技术的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本实用新型的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本实用新型的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本实用新型不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
37.此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本实用新型的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本实用新型不相关的那些特征)。
38.应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
39.应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。