一种水电机组分工况振摆越限监测预警方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种越限监测预警方法，特别是设及一种水电机组分工况振摆越限监 测预警方法，属于水电机组监测技术领域。
【背景技术】
[0002] 水电机组80%的故障都可W在振动信号中体现。目前，国内外大中型水轮发电机 组均安装有机组振摆状态监测装置，其目的是实现机组运行过程中主轴摆度及机架振动等 机组稳定性状态参数的实时监测、越限告警及跳闽停机预警，最大限度地保障机组安全稳 定运行。
[0003] 所W，作为水电站安全反措的关键技术手段之一，水电机组振摆测控装置通过对 安装在水轮发电机组主要部件上的振动、摆度、压力脉动传感器信号的实时采集处理与在 线监视，通过一定的逻辑运算流程，实现机组运行过程中振摆状态监测量的越限报警及异 常状态跳闽停机等监测预警信号的输出，指导机组避开非正常状态运行，防止突发事故，保 证设备运行安全。
[0004] 然而，水电机组运行过程中由于受水力、机械、电磁因素的影响，导致其在不同运 行工况下，对振摆传感器信号的采集计算及其正常运行的限值存在较大差异。现有的行业 标准规范仅统一规定了机组稳定运行时的振摆越限整定值，即装置均根据机组稳定运行的 工况进行设计，其所需的通道越限报警定值及延时时间判断定值只设置了一套，均只适用 于机组稳定运行工况；而未考虑不同运行工况下振摆幅值及其计算方法差异性的实际情 况，亦就是说，对不同的机组运行工况不加 W区分。
[0005] 因此，目前采用的绝大多数机组振摆测控装置只设置了一套振摆越限告警及跳闽 停机整定值，运在实际投运中必然会出现在某些机组运行工况下装置的振摆越限告警及跳 闽停机输出信号误动的现象，运也招致目前绝大多数水电站均未将振摆越限告警及跳闽停 机输出信号接入其实际运行的机组异常停机保护控制回路。比如，俄罗斯萨扬-舒申斯克电 站"8.17"事故便是一个由于机组紧急停机控制回路未接入振摆越限保护信号招致极端灾 难性破坏的案例。所W亟需要一套考虑机组运行工况影响的振动越限告警及越限停机逻辑 计算流程，可W应用于水电机组振摆测控装置，保证在各种运行工况下装置信号输出的准 确性。
[0006] 另外，水电站机组振动和摆度幅值常用其峰-峰值来表征。GB/T8564仅统一规定了 稳定运行工况下的水轮发电机各部位振动允许值，GB/T15468规定了水轮机顶盖振动峰-峰 值的保证值，没有明确峰-峰值的计算方法。但是，由于水力等因素的影响，水轮发电机组的 振动、摆度和压力脉动可能存在低频信号，从而导致不同的峰-峰值计算方法将获得不同的 计算结果。
[0007] 虽然，现有的水电行业标准规范对峰-峰值进行了定义，并推荐了振动峰-峰值的 通用计算方法，水电机组振动峰-峰值通用计算方法对于稳定运行工况时振动峰-峰值的计 算较为准确;实际运行也证明对于机组稳定运行工况，依据概率统计理论，当选择样本数据 量足够大时，其峰-峰值与振摆真实值接近一致。但对于低频满带等非稳态运行工况，其振 动峰-峰值的计算将引起较大误差，所W亟需要一种有效的振动信号峰-峰值计算方法，可 W适用于水电机组各种运行工况。
【发明内容】
[0008] 本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种水电机组分工况振摆 越限监测预警方法，可解决传统水电机组振摆测控装置所计算的振摆峰-峰值越限告警及 跳闽停机均未考虑机组不同运行工况的影响而常导致在非稳定运行工况下振摆越限告警 及跳闽停机输出信号误动的现象，提高机组振摆传感器信号峰-峰值计算的准确性，增加振 摆越限告警整定值及延时判断与不同机组运行工况匹配的流程，最大限度地保障水电机组 在各种运行工况下的安全稳定运行。
[0009] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0010] -种水电机组分工况振摆越限监测预警方法，包括W下步骤：
[0011] 1)利用振摆测控装置布设于水电机组若干处监测点的振摆传感器和测量传感器 分别采集各监测点的振摆数据和与机组工况关联的输入信号，所采集的振摆数据呈现为时 域波形数据；
[0012] 2)对采集的振摆数据和与机组工况关联的输入信号进行汇总处理；并采用8周 Conf97融合平均时段法对每一监测点通道的时域波形数据进行峰-峰值计算，获得各监测 点对应的振摆实测峰-峰值；
[0013] 3)根据采集的与机组工况关联的输入信号进行机组工况判定，获取机组当前的运 行工况状态；
[0014] 4)在机组当前的运行工况下，对该工况各监测点通道分别进行越限检测和越高限 检测；
[0015] 若符合越限检测的条件，则启动一级报警;若符合越高限检测的条件，则同时启动 一级报警和二级报警；
[0016] 5)在该工况监测点通道启动二级报警动作后进行振摆保护逻辑条件运算，若水电 机组满足综合越限停机保护逻辑和保护延时时间，则启动停机保护。
[0017] 本发明进一步设置为:所述步骤1)中所采集的振摆数据，包括水轮发电机组的上 机架X向、Y向、Z向振动的时域波形数据，上导X向、Y向摆度的时域波形数据，下机架X向、Y 向、Z向振动的时域波形数据，下导X向、Y向摆度的时域波形数据，顶盖X向、Y向、Z向振动的 时域波形数据，水导X向、Y向摆度的时域波形数据，W及用来标记每个旋转周期振摆时域波 形数据起点位置的水轮机键相/转速传感器时域脉冲信号等;所述与机组工况关联的输入 信号包括水轮机键相/转速模拟量信号、机组负荷模拟量信号、机组事故停机开关量信号。
[0018] 本发明进一步设置为:所述步骤2)中采用8周Conf97融合平均时段法对每一监测 点通道的时域波形数据进行峰-峰值计算，具体为，
[0019] 2-1)选取一个计算样本；
[0020] 选取某一监测点通道的振摆传感器所采集的时域波形数据；W键相信号为起点， 选取包含8个旋转周期的时域波形样本数据作为一个计算样本；
[0021] 2-2)计算该个样本的峰-峰值；
[0022] 对时域波形样本数据进行97 %置信度分析，剔除样本波形奇异数据；
[0023] 计算97%置信度后的样本波形最大值与最小值之间的差值，得到该监测点通道的 振动峰-峰值；
[0024] 2-3)选取下一个计算样本；
[0025] 右移一个旋转周期，获得下一个计算样本的时域波形数据，该计算样本数据由上 一个计算样本的后7个旋转周期数据和已更新的下一个相邻旋转周期数据组成；
[0026] 重复步骤2-2)，计算获得机组每旋转一周更新一次的该监测点通道的振摆实测 峰-峰值。
[0027] 本发明进一步设置为:所述计算样本的点数为2048点，每个旋转周期等间隔地采 集256点的数据。
[0028] 本发明进一步设置为:所述步骤3)中机组工况判定包括开停机工况判定、非稳态 工况判定、稳态工况判定、变负荷工况判定和特殊工况判定，进而可分别获取机组当前的运 行工况状态为开停机工况、非稳态工况、稳态工况、变负荷工况和特殊工况。
[0029] 其中，所述开停机工况是指机组正常的开机过程、停机过程，其中冷态开机并网后 设定时间内同样归入开机过程;所述非稳态工况是指机组在由生产厂家给出的或者由现场 试验确定的正常负荷区工况之外运行，包括低负荷区运行或者超负荷区运行;所述稳态工 况是指机组在由主机制造厂家给出的模型试验或由机组现场稳定性试验确定的正常负荷 区内运行;所述变负荷工况是指机组运行在负荷调整过程