本发明涉及水力发电技术领域，具体而言，涉及一种水力机组振动事故停机保护方法及装置。
背景技术：
随着社会对电力需求的增加和人们环保意识的提高，水力发电的重要性逐渐调高。中国河流水能资源蕴藏量6.76亿kW，年发电量59200亿kWh；可能开发水能资源的装机容量3.78亿kW，年发电量19200亿kWh。不论是水能资源蕴藏量，还是可能开发的水能资源，中国在世界各国中均居第一位。
在水力发电规模迅速扩大的同时，保障水电站水力机组安全稳定运行也成为了重中之重，但现有的水力机组振动监测装置仅通过监测某个测点的振动值越限，即进行振动停机保护，由于现有水力机组振动监测装置的技术局限和停机保护的错误思路，导致水力机组振动保护常常发生测量误判、误动停机，所以，现有振动监测装置均退出停机保护功能，仅作为越限报警使用，导致在机组机械振动事故情况下对机组实施有效保护的缺失，造成事故的扩大和机组永久性的损坏。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水力机组振动事故停机保护方法及装置，其能够通过先获取并判断第一测点的振动跃变值，在所述第一测点的振动跃变值异常时再获取并判断第二测点的振动跃变值，根据所述判断第二测点的振动跃变值是否异常决定是否需要对所述水力机组振动事故停机保护，解决了目前各类水力机组振动监测装置存在的不仅不能有效实施机组的机械振动事故停机保护，而且还导致测量误判、误动停机，浪费人力、物力及资源的问题。
本发明的实施例是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种水力机组振动事故停机保护方法，所述水力机组振动事故停机保护方法获取一水力机组的第一测点的第一振动跃变值，并判断所述第一振动跃变值是否超过第一预设安全阈值，在为是时，获取与所述第一测点相关的第二测点的第二振动跃变值，再判断所述第二振动跃变值是否超过第二预设安全阈值，在所述第二振动跃变值超过第二预设安全阈值时，对所述水力机组进行振动事故停机保护。
进一步地，在判断所述第一振动跃变值是否超过预设安全阈值之前，所述方法还包括：根据所述水力机组处于正常运转状态时所述第一测点的振动特性设定与所述第一测点相对应的所述第一预设安全阈值。在判断所述第二振动跃变值是否超过第二所述预设安全阈值之前，所述方法还包括：根据所述水力机组处于所述正常运转状态时所述第二测点的振动特性设定与所述第二测点相对应的所述第二预设安全阈值。
进一步地，在判断所述第一振动跃变值是否超过第一预设安全阈值之后，获取与所述第一测点相关的第二测点的第二振动跃变值之前，还包括：判断所述第一振动跃变值超过第一预设安全阈值是否发生在所述水力机组的一个运转周期内，在为是时，执行步骤：获取与所述第一测点相关的第二测点的第二振动跃变值。
进一步地，在判断所述第二振动跃变值是否超过所述第二预设安全阈值之后，对所述水力机组进行振动事故停机保护之前，还包括：获取与所述第一测点相关的第三测点的第三振动跃变值，判断所述第三振动跃变值是否超过第三预设安全阈值。
特别的，本发明实施例中，所述的预设安全阈值为建立在机组振动特性上与运行工况相关的二维和/或多维阈值曲线。
进一步地，所述第二测点是和所述第一测点位于同一轴承部位的相邻测点。所述第三测点位于与所述第一测点所处轴承部位在轴向上相邻的轴承部位。
第二方面，本发明实施例提供了一种水力机组振动事故停机保护装置，所述装置包括第一获取单元、第二获取单元、第一判断单元、第二判断单元和保护单元。所述第一获取单元用于获取一水力机组的第一测点的第一振动跃变值。所述第二获取单元用于获取与所述第一测点相关的第二测点的第二振动跃变值。所述第一判断单元用于判断所述第一振动跃变值是否超过第一预设安全阈值。所述第二判断单元用于判断所述第二振动跃变值是否超过第二预设安全阈值。所述保护单元用于对所述水力机组进行振动事故停机保护。
进一步地，所述水力机组振动事故停机保护装置还包括第一阈值设定单元和第二阈值设定单元。所述第一阈值设定单元用于根据所述水力机组处于正常运转状态时所述第一测点的振动特性设定与所述第一测点相对应的所述第一预设安全阈值。所述第二阈值设定单元用于根据所述水力机组处于所述正常运转状态时所述第二测点的振动特性设定与所述第二测点相对应的所述第二预设安全阈值。
进一步地，所述水力机组振动事故停机保护装置还包括第三获取单元和第三判断单元。所述第三获取单元用于获取与所述第一测点相关的第三测点的第三振动跃变值。所述第三判断单元用于判断所述第三振动跃变值是否超过第三预设安全阈值。
第三方面，本发明实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质存储于计算机内，所述可读取存储介质包括多条指令，所述多条指令被设置成使得所述计算机执行所述振动事故停机保护方法。
本发明实施例的有益效果是：
本发明提供的水力机组振动事故停机保护方法及装置，获取一水力机组的第一测点的第一振动跃变值，判断所述第一振动跃变值是否超过第一预设安全阈值，在所述第一振动跃变值超过第一预设安全阈值时，获取与所述第一测点相关的第二测点的第二振动跃变值并判断所述第二振动跃变值是否超过第二预设安全阈值，在为是时，对所述水力机组进行振动事故停机保护，既避免了因外在偶然因素致使测量误判，导致振动事故停机保护误动，提高了水力机组事故判别的准确性，减少了因误判振动而停机的损失，同时在机组发生事故振动恶化前，准确有效的实施对水力机组的安全保护，防止事故扩大并避免机组永久性损坏。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明第一实施例提供的一种水力机组振动事故停机保护方法的流程图；
图2为本发明第二实施例提供的一种水力机组振动事故停机保护方法的流程图；
图3为本发明第二实施例提供的一种水力机组振动事故停机保护装置的模块示意图；
图4示出了一种可应用于本申请实施例中的水力机组振动事故停机保护设备的结构框图。
图标：100-水力机组振动事故停机保护装置；110-第一获取单元；120-第二获取单元；130-第一判断单元；140-第二判断单元；150-保护单元；160-第一阈值设定单元；170-第二阈值设定单元；175-时间判断单元；180-第三获取单元；190-第三判断单元；200-水力机组振动事故停机保护设备；201-存储器；202-存储控制器；203-处理器；204-外设接口；205-输入输出单元；206-音频单元；207-显示单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，方位术语和次序术语等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
第一实施例
请参考图1，图1为本发明第一实施例提供的一种水力机组振动事故停机保护方法的流程图，所述方法具体包括如下步骤：
步骤S110：获取一水力机组的第一测点的第一振动跃变值。
水力发电的基本原理是利用水位落差，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的位能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。本实施例中水力机组为水轮发电机，水力机组由转子、定子、机架、轴承、冷却器、制动器等主要部件组成。水力机组构成复杂，其故障往往出现在转子、轴承等运动部位上，因此水力机组的振动事故停机保护方法针对轴承，对由轴承部位的传感器获取的机械振动信号进行监测。
本实施例中第一振动跃变值即为分析一水力机组某轴承部位的第一测点的机械绝对振动信号得到的振动幅值的跃变值，获取振动幅值的传感器应当安装在刚性结构上。可选地，第一振动跃变值还包括摆度幅值的跃变值，其中，所述摆度幅值为水力机组运行时主轴的径向振动幅度值，获取摆度幅值的传感器可直接安装在轴瓦上。应当理解的是，所述第一振动跃变值可以基于振动幅值与摆度幅值中任意一种获取，也可以同时获取摆度幅值的跃变值和振动幅值的跃变值。
步骤S120：判断所述第一振动跃变值是否超过第一预设安全阈值，在为是时，执行步骤S130。
在判断所述第一振动跃变值是否超过第一预设安全阈值之前，上述步骤S120还包括：根据所述水力机组处于正常运转状态时所述第一测点的振动特性设定与所述第一测点相对应的所述第一预设安全阈值。
为获取第一预设安全阈值，获取新投运或检修投运的水力机组运转的机械振动和摆度特性并对每个测点建立与水力机组运转工况相关的振动幅值和摆度幅值的安全阈值曲线，并基于安全波动范围根据安全阈值曲线确定水力机组机械振动保护的基准阈值，所述基准阈值即为第一预设安全阈值。
在执行步骤S130之前，所述步骤S120还包括：判断所述第一振动跃变值超过第一预设安全阈值是否发生在所述水力机组的一个运转周期内，在为是时，执行步骤S130。
所述运转周期选择、判别和建立是基于所述水力机组的机械振动的自身振动频率特性以及实际的振动通频带特性决定。
步骤S130：获取与所述第一测点相关的第二测点的第二振动跃变值。
应当注意的是，第二测点是和所述第一测点位于同一轴承部位的相邻测点，同时其第一测点和第二测点的相关性根据所述水力机组的轴线情况和瓦隙分配情况呈现相关性大小计算。
步骤S140：判断所述第二振动跃变值是否超过第二预设安全阈值。
在判断所述第二振动跃变值是否超过第二预设安全阈值之前，步骤S130还包括：根据所述水力机组处于所述正常运转状态时所述第二测点的振动特性设定与所述第二测点相对应的所述第二预设安全阈值。
所述第二预设安全阈值的获取与步骤S120中所述第一预设安全阈值的获取方法相同。同时应当注意的是，本发明第一实施例提供的水力机组振动事故停机保护方法还可对第三测点、第四测点等更多测点进行检测判断，以增加故障判断的准确率。
步骤S150：对所述水力机组进行振动事故停机保护。
作为一种实施方式，在所述第一振动跃变值超过第一预设安全阈值且所述第二振动跃变值未超过第二预设安全阈值时，可对所述水力机组进行预报警处理。其中，预报警处理即为不进行振动事故停机保护，只发出相应预警以提醒工作人员对水力机组进行及时检查。
本发明第一实施例提供的水力机组振动事故停机保护方法，获取一水力机组的第一测点的第一振动跃变值，判断所述第一振动跃变值是否超过第一预设安全阈值，在所述第一振动跃变值超过第一预设安全阈值时，获取与所述第一测点相关的第二测点的第二振动跃变值并判断所述第二振动跃变值是否超过第二预设安全阈值，在为是时，对所述水力机组进行振动事故停机保护，避免了因外物偶然触碰水力发电等意外因素导致误判进行振动事故停机保护，提高了水力机组故障判别准确率，减少了因误判振动事故停机造成的损失。
第二实施例
请参考图2，图2为本发明第二实施例提供的一种水力机组振动事故停机保护方法的流程图，所述方法具体包括如下步骤：
步骤S210：获取水力机组各测点的振动跃变值。
通过安装在水力机组不同轴承部位的传感器以及相同轴承部位不同位置的传感器获取各测点的振动跃变值。
步骤S220：确定第一测点。
确定第一测点之前，步骤S220还包括：根据所述水力机组处于正常运转状态时各测点的振动特性设定与所述各测点相对应的所述预设安全阈值。
确定所述第一测点的具体方法是：当某些测点的所述振动跃变值发生超过预设安全阈值的跃变时，计算所述振动跃变值与所述预设安全阈值的差值，将所述差值进行比较后选取所述差值最大的测点确定为第一测点。
步骤S230；判断所述第一测点的第一振动跃变值是否超过第一预设安全阈值，在为是时，执行步骤S240。
在执行步骤S240之前，还需要判断所述第一振动跃变值超过第一预设安全阈值是否发生在所述水力机组的一个运转周期内，在为是时，执行步骤S240。
步骤S240：确定第二测点。
其中，第二测点是和所述第一测点位于同一轴承部位的相邻测点，同时其第一测点和第二测点的相关性根据所述水力机组的轴线情况和瓦隙分配情况呈现相关性大小计算。
步骤S250：判断所述第二测点的第二振动跃变值是否超过与所述第二测点对应的第二预设安全阈值，在为是时，执行步骤S260。
步骤S260；确定第三测点。
应当注意的是，第三测点位于与所述第一测点所处轴承部位在轴向上相邻的相邻轴承部位。
步骤S270：判断所述第三测点的第三振动跃变值是否超过与所述第三测点对应的第三预设安全阈值，在为是时，执行步骤S280。
步骤S280：对所述水力机组进行振动事故停机保护。
本发明第二实施例提供的水力机组振动事故停机保护方法，获取一水力机组的各测点的振动跃变值，将所述振动跃变值超过预设安全阈值最多的测点确定为第一测点判断所述第一测点的第一振动跃变值是否超过第一预设安全阈值。在第一振动跃变值超过第一预设安全阈值时，将和所述第一测点位于同一轴承部位的相邻测点确定为第二测点，判断所述第二测点的第二振动跃变值是否超过与所述第二测点对应的第二预设安全阈值，在为是时，将与所述第一测点所处轴承部位在轴向上相邻的相邻轴承部位的测点确定为第三测点。判断所述第三测点的第三振动跃变值是否超过与所述第三测点对应的第三预设安全阈值，在为是时，对所述水力机组进行振动事故停机保护。本发明第二实施例提供的水力机组振动事故停机保护方法在水力机组测点较多的情况下直接采集所有测点的振动跃变值，并基于各测点振动跃变值和预设安全阈值确定第一测点及与第一测点处于相关位置的第二测点和第三测点，对第一测点、第二测点和第三测点均完成故障判断后，决定是否进行振动事故停机保护，进一步调高了测点较多的情况下故障判别的准确率。
第三实施例
为实现上述水力机组振动事故停机保护方法，本发明第三实施例提供一种水力机组振动事故停机保护装置100，请参照图3，图3为本发明第三实施例提供的一种水力机组振动事故停机保护装置的模块示意图，所述水力机组振动事故停机保护装置100包括：第一获取单元110、第二获取单元120、第一判断单元130、第二判断单元140和保护单元150。
第一获取单元110，用于获取一水力机组的第一测点的第一振动跃变值。
第二获取单元120，用于获取与所述第一测点相关的第二测点的第二振动跃变值。
第一判断单元130，用于判断所述第一振动跃变值是否超过第一预设安全阈值。
第二判断单元140，用于判断所述第二振动跃变值是否超过第二预设安全阈值。
保护单元150，用于对所述水力机组进行振动事故停机保护。
作为一种实施方式，所述水力机组振动事故停机保护装置100还包括第一阈值设定单元160和第二阈值设定单元170。
第一阈值设定单元160，用于根据所述水力机组处于正常运转状态时所述第一测点的振动特性设定与所述第一测点相对应的所述第一预设安全阈值。
第二阈值设定单元170，用于根据所述水力机组处于所述正常运转状态时所述第二测点的振动特性设定与所述第二测点相对应的所述第二预设安全阈值。
进一步地，所述水力机组振动事故停机保护装置100还包括用于判断所述第一振动跃变值超过第一预设安全阈值是否发生在所述水力机组的一个运转周期内的时间判断单元175。
可选的，所述水力机组振动事故停机保护装置100还包括第三获取单元180和第三判断单元190。
第三获取单元180，用于获取与所述第一测点相关的第三测点的第三振动跃变值。
第三判断单元190，用于判断所述第三振动跃变值是否超过第三预设安全阈值。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。
第四实施例
请参考图4，图4示出了一种可应用于本申请实施例中的水力机组振动事故停机保护设备的结构框图。水力机组振动事故停机保护设备200可以包括水利机组振动事故停机保护装置100、存储器201、存储控制器202、处理器203、外设接口204、输入输出单元205、音频单元206、显示单元207。
所述存储器201、存储单元控制器202、处理器203、外设接口204、输入输出单元205、音频单元206和显示单元207各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述水力机组振动事故停机保护装置100包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器201中或固化在水力机组振动事故停机保护装置100的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。所述处理器203用于执行存储器201中存储的可执行模块，例如水力机组振动事故停机保护装置100包括的软件功能模块或计算机程序。
其中，存储器201可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器201用于存储程序，所述处理器203在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的服务器所执行的方法可以应用于处理器203中，或者由处理器203实现。
处理器203可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器203可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器203也可以是任何常规的处理器等。
所述外设接口204将各种输入/输出装置耦合至处理器203以及存储器201。在一些实施例中，外设接口204，处理器203以及存储控制器202可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
输入输出单元205用于提供给用户输入数据实现用户与所述服务器(或本地终端)的交互。所述输入输出单元205可以是，但不限于，鼠标和键盘等。
音频单元206向用户提供音频接口，其可包括一个或多个麦克风、一个或者多个扬声器以及音频电路。在本发明实施例中，用于在进行振动事故停机保护的同时发出声音警报，提醒工作人员。
显示单元207在所述水力机组振动事故停机保护设备200与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示图像数据给用户参考。在本实施例中，所述显示单元207可以是液晶显示器或触控显示器，用于根据所述水力机组振动事故停机保护方法向操作人员显示水机机组各测点的振动值变化情况。若为触控显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处同时产生的触控操作，并将该感应到的触控操作交由处理器203进行计算和处理。
本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，用于存储上述的实现信息处理的装置所用的计算机软件指令，其包括用于执行上述方法实施例所涉及的程序。通过执行存储程序，可以实现对作者隐私的保护。当所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用，将被存储在一个计算机可读取的存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
可以理解，图4所示的结构仅为示意，所述水力机组振动事故停机保护设备200还可包括比图4中所示更多或者更少的组件，或者具有与图4所示不同的配置。图4中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体发明工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。
综上所述，本发明提供的水力机组振动事故停机保护方法及装置，获取一水力机组的第一测点的第一振动跃变值，判断所述第一振动跃变值是否超过第一预设安全阈值，在所述第一振动跃变值超过第一预设安全阈值时，获取与所述第一测点相关的第二测点的第二振动跃变值并判断所述第二振动跃变值是否超过第二预设安全阈值，在为是时，对所述水力机组进行振动事故停机保护，既避免了因外在偶然因素导致测量误判，导致振动事故停机保护误动，提高了水力机组故障判别准确性，减少了因误判振动事故停机造成的损失，同时在机组发生事故导致振动恶化时，准确有效的实施对水力机组的安全保护，防止事故扩大和避免机组永久性损坏。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。