一种基于海量数据的水电机组状态分析评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明明涉及电气技术领域，具体地说是涉及一种应用水电机组状态分析评估方 法，以提高水电机组实时运行状态健康状态的评估水平。
【背景技术】
[0002] 随着大型水轮发电机组在整个电网中的比重越来越大，单机容量增加，年平均发 电时间延长，检修时间缩短，事故停机造成的经济损失极为严重。准确分析和评估水轮机组 发电机组故障对电力系统稳定可靠运行具有十分重要的意义。
[0003] 水电机组是一个包含水力、机械以及电气系统的大型旋转设备。水电机组状态分 析评估包括数据采集、数据处理和分析、处理意见与决策，能通过振动、摆度等数据和征兆 准确定位机组状态。一个完善的状态分析评估过程就是通过设备进行数据采集进而能够挖 掘和分析的过程其重要的过程输出是面向领域的"知识"，水轮机运行综合评估方法是基于 领域"知识"的一个重要的应用，体现的形式为机组状态诊断与分析。有效的状态评估和故 障诊断可以随时掌握水轮发电机组设备状态和劣化规律，避免突发性故障和渐发故障的发 生。
[0004] 针对省内黄河上游流域电站的在线监测装置进行调研，发现目前流域电站发电机 组在线监测装置存在三方面问题；首先，监测数据缺少深入数据挖掘，难以综合利用监测数 据、特征参数以及现象征兆等深入分析水机运行的劣化趋势，不能准确定位故障部位、故障 原因和故障程度，无法评估发电机组运行状态。其次，在线监测装置未能指导检修及合理化 安排相关测试试验；最后，缺少一种适应性强的海量数据在线监测数据状态评估方法。
[0005] 为解决这些问题，需发明解决流域电站各水电机组规模化评估分析方法。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种基于海量数据的 水电机组状态分析评估方法。
[0007] 本发明一种基于海量数据的水电机组状态分析评估方法通过下述技术方案予以 实现：一种基于海量数据的水电机组状态分析评估方法包括如下步骤： 一） 规模化状态数据采集 各流域电站所安装的在线监测系统为psta2003系统和TN8000系统，通过前往水电机 组现场采集各水电机组振动、摆度、压力脉动、定转子气隙、磁场强度等特征参量，联合计算 机监测系统的监测信息，利用各种分析、诊断策略和算法，实时掌握机组健康状态，为安全 运行、优化调度和检修指导提供有力的技术支持； 二） 状态监测数据分析评估 选取各水电站的机组运行状况数据作为测点测量分析评估对象，对机组振动、摆动数 据采集、分析； 三） 状态监测数据大值历史对比及分布 将各机组历年振动、摆度数据进行比较分析，对上述数据较大进行对比分析，提出大修 建议； 四）状态监测数据历史趋势及频谱分析 选取各机组运行状况数据作为分析评估对象，对所有状态数据进行趋势分析，对机组 振动、摆度数据分析，各测点监测量振动、摆度频谱分析出水机运行的劣化趋势，定位故障 部位、故障原因和故障程度，评价机组运行状况，为机组安全稳定运行提出指导。
[0008] 本发明一种基于海量数据的水电机组状态分析评估方法与现有技术相比较有如 下有益效果：通过本发明一种基于海量数据的水电机组状态分析评估方法，可集中分析评 估各台机组状态监测信息，对运行状态电站机组可实时进行体检项目检查，易于分析比较 不同机组运行特性与规律，及时促进机组的优化运行，充分发挥领域专家分析诊断的作用。
[0009] 依托本发明开展在线监测数据评估工作，该系统使得水电厂状态监测系统可以在 实现分析诊断，为专家及现场工程师构建交流平台，使现场问题更容易得到专家的技术支 持，使现场工程师借助分析中心的解析结果及建议进行有针对性的检修或故障处理，促进 发电机组的规范、督导状态检修、促进行业技术的进步起到关键作用。
[0010] 本发明方法黄河上游流域水电厂进行监测分析评估，在线监测状态分析评估研究 以机组的振动、摆度、压力及压力脉动监测分析为基础平台，利用记录方式把更多的监测内 容纳入到状态监测系统中集成起来，包括机组气隙、磁场强度、发电机局部放电、水轮机空 化汽蚀、转子测温、主变压器油色谱等，根据电厂用户的需要可以形成一套完整的分析评估 平台。通过建立水轮机运行综合评估平台，可集中管理各台机组状态监测信息，对运行状态 电站机组可实时进行体检项目检查，易于分析比较不同机组运行特性与规律，及时促进机 组的优化运行，充分发挥领域专家分析诊断的作用。
[0011] 本发明对水电机组机械状态诊断分析技术开展在线监测数据评估工作，该系统使 得水电厂状态监测系统可以在实现分析诊断，为专家及现场工程师构建交流平台，使现场 问题更容易得到专家的技术支持，使现场工程师借助分析中心的解析结果及建议进行有针 对性的检修或故障处理，促进发电机组的规范、督导状态检修、促进行业技术的进步起到关 键作用。黄河水电开发有限责任公司所属流域梯级电站分布广泛且数量较多，通过水轮机 运行综合评估，可集中管理各电站状态监测信息，对梯级电站机组可集中进行体检项目检 查，易于分析比较不同机组运行特性与规律，及时促进机组的优化运行，充分发挥领域专家 分析诊断的作用，该项目具有较强的推广价值。
[0012] 本发明一种基于海量数据的水电机组状态分析评估方法的优点：1、本发明获得 一种海量数据的评估方法，摆脱了传统状态评估方法针对少量数据、单一特征的孤立分析 方法。
[0013] 2、本发明采用监测数据大值、特征参数异常、现象征兆异常评估因素，开展水机运 行的劣化趋势评估，摆脱了目前评估因素单一，理论重实践轻传统评估方法。
[0014] 3、本发明将机组状态评估、检修计划、试验测试结合，实现了检修优化及测试合理 化，优于目前状态评估、检修计划、试验测试孤立的现状。
【附图说明】
[0015] 本发明一种基于海量数据的水电机组状态分析评估方法有如下附图： 图1是本发明一种基于海量数据的水电机组状态分析评估方法电站分析诊断示意图； 图2是本发明一种基于海量数据的水电机组状态分析评估方法在线数据采集流程示 意图； 图3是本发明一种基于海量数据的水电机组状态分析评估方法振动、摆度大值历史分 布示意图； 图4是本发明一种基于海量数据的水电机组状态分析评估方法积石峡电站1#机组频 谱图； 图5是本发明一种基于海量数据的水电机组状态分析评估方法公伯峡电站1#机组频 谱图； 图6是本发明一种基于海量数据的水电机组状态分析评估方法拉西瓦电站1#机组频 谱图； 图7是本发明一种基于海量数据的水电机组状态分析评估方法积石峡电站1#机组振 动、摆度趋势图； 图8是本发明一种基于海量数据的水电机组状态分析评估方法公伯峡电站1#机组振 动、摆度趋势图； 图9是本发明一种基于海量数据的水电机组状态分析评估方法拉西瓦电站1#机组振 动、摆度变化趋势图。
[0016] 其中：1.上导水平振动；2.上机架水平振动；3.上机架垂直振动；4.下导水平振 动；5.下机架水平振动；6.下机架垂直振动；7.水导水平振动；8.水导垂直振动；9.顶盖 垂直振动；10.顶盖水平振动；11.发电机定子铁心水平振动；12.发电机定子铁心垂直振 动；13上导摆度；14.下导摆度；15.抬机量；16.水导摆度；17.导叶后压力脉动；18.尾水 管进口压力脉动；19.顶盖下压力脉动。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图和实施例对本发明一种基于海量数据的水电机组状态分析评估方 法技术方案作进一步描述。
[0018] 如图1 一图9所示，本发明一种基于海量数据的水电机组状态分析评估方法包括 如下步骤：1)规模化状态数据采集 各流域电站所安装的在线监测系统为北京奥技异电气技术研究所的psta2003系统、 北京华科同安监控技术有限公司的TN8000系统，通过前往水电机组现场采集各水电机组 振动、摆度、压力脉动、定转子气隙、磁场强度等特征参量，联合计算机监控系统的监测信 息，利用各种分析、诊断策略和算法，实时掌握机组健康状态，为安全运行，优化调度和检修 指导提供有力的技术支持； 2)状态监测数据分析评估 选取2014年6. 12~9. 21日三个月的各流域电站1#机组运行状况数据作为分析评 估对象，把所有状态数据进行了趋势分析，分析了水机运行的劣化趋势，定位了故障部位、 故障原因和故障程度，给出了专家建议，评价机组的运行状况，为机组安全稳定运行提供指 导。
[0019] 3)状态监测数据大值历史对比及分布 针对各流域电站各机组历年振动、摆度较大数据进行对比分析，旨在为大修提供建议， 优化检修过程。选取积石峡、公伯峡、拉西瓦1#机组振动摆度2013年、20