一种水轮发电机组调速系统漏油报警方法与流程

本发明涉及水轮发电机组调速系统运维领域，特别是一种水轮发电机组调速系统漏油报警方法。

背景技术：

1、水轮发电机组调速系统是水轮发电机组的核心部件，水轮发电机组调速系统通过液压油驱动导水机构，进而控制水轮机导叶开度，调节机组处力。调速系统发生漏油会影响机组的安全稳定运行，同时也可能会造成环境污染，因此在调速系统漏油故障发生的早期提前发现问题并进行报警显得尤为重要。

2、调速系统液压油分布在管道、压力油罐、集油槽中，正常运行时，管道中始终充满油液，压力油罐中油位随系统运行动态变化，由于总油量不变，集油槽中油位也会随着压力油罐油位变化而动态变化。传统的调速系统漏油报警方法是对调速系统集油槽油位进行监控，并设置低油位定值报警节点，由于正常运行时集油槽油位随着系统油压变化在一个较大的范围内正常波动，且机组每次加排油后总油量可能会有一定的区别，为避免误报，集油槽油位定值报警节点往往设置的较低，往往在漏油已经发展的比较严重时才发出报警，无法在故障早期发出报警，不利于设备的安全稳定运行。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种水轮发电机组调速系统漏油报警方法，本方法综合考虑水轮发电机组调速系统压力油罐与集油槽油位值，能够在漏油故障的早期及时发出报警。本方法的技术原理如下：

2、压力油罐截面积为s1，集油槽截面积为s2，最近一次加排油后的压力油罐初始油位为h1、集油槽初始油位为h2、调速系统总油量为q，t时刻压力油罐油位为h1，集油槽油位h2，调速系统总油量为q+δq，其中δq＝s1(h1-h1)*(1+αp)+s2(h2-h2)，其中p为调速系统额定压力，α为液压油的压缩系数，当系统未漏油时δq近似为0，即：

3、s1(h1-h1)*(1+αp)+s2(h2-h2)≈0

4、即：

5、

6、令

7、则

8、s1、s2、α、p为系统特性，不随机组加排油与系统运行状态而变化，因此k为定值，h1、h2反应系统每次加排油后的初始状态，在机组未加排油的时间区间内为定值，因此可采集调速系统过去一段时间内未进行加排油的健康时间区间内的h1、h2，经稳态筛选后用最小二乘法线性拟合得到k，k值不随加排油而变化，每次加排油后，只需要更新b，可用以下公式更新b，

9、b＝h2-kh1

10、其中，h1、h2为调速系统最近一次加排油后压力油罐初始油位与集油槽初始油位。实时运行时，通过上述最小二乘法拟合得到的预估值与实时值的偏差可通过如下方式计算：

11、y′＝kh1′+b-h2′

12、其中，h1’为压力油罐油位实时数据、h2’为集油槽油位实时数据

13、将实时偏差与历史健康偏差进行比较，即可判断是否报警。

14、具体步骤如下：

15、一种水轮发电机组调速系统漏油报警方法，包括如下步骤：

16、s1、读取压力油罐油位历史时序数据与集油槽油位历史时序数据；

17、s2、对压力油罐油位历史时序数据与集油槽油位历史时序数据进行稳态筛选，得到稳态的压力油罐油位历史时序数据与集油槽油位历史时序数据，h1与h2；

18、s3、用最小二乘法对s2中的h1、h2进行线性拟合，得到拟合结果其中k为最小二乘法拟合得到的线性系数，b为最小二乘法拟合得到的常数项，为h2的预估值，并计算拟合偏差y，

19、s4、根据拟合偏差y的分布计算偏差阈值σ；

20、s5、读取调速系统最近一次加排油后的压力油罐初始油位h1与集油槽初始油位h2；

21、s6、读取压力油罐油位实时数据h1’与集油槽油位实时数据h2’，并判断是否为稳态数据；

22、s7、经s6判断后的实时数据如果为非稳态数据，则该条实时数据不报警，如果为稳态数据，则计算实时偏差y’，y’＝k*h1’-k*h1+h2-h2’，并判断y’>σ是否成立，如果成立则该条实时数据触发漏油报警，否则该条实时数据不报警；

23、s8、读取下一条实时数据，重复上述s6-s7步骤，实现调速系统漏油的实时监测报警。

24、优选的，所述s1中压力油罐油位历史时序数据与集油槽油位历史时序数据对应的时间区间大于1个月且在该段时间内调速系统一直处于正常运行状态，未进行过撤压与加排油。

25、优选的，所述s2中的筛选方法为：将每个时刻点的历史时序数据往前追溯时间ts，如果该追溯时间区间内油泵启停信号一直为停止且主配压阀位移一直小于主配压阀位移死区，则该时刻点的压力油罐油位数据与集油槽油位数据为稳态数据，否则为非稳态数据，所述时间ts大于5秒。

26、优选的，所述s4中偏差阈值σ的计算方法为：对y取绝对值得到|y|，将|y|中的所有数据从大到小进行排列，剔除排在前面0.1％的数据点，然后读取剔除后排在最前面的1个数据，记为ymax，σ＝2*ymax。

27、优选的，所述步骤s6中的判断方法为：将实时数据对应的时刻往前追溯时间ts，如果该追溯时间区间内油泵启停信号一直为停止且主配压阀位移一直小于主配压阀位移死区，则当前时刻的h1’与h2’为稳态数据，否则为非稳态数据，所述时间ts大于5秒。

28、本发明提供一种水轮发电机组调速系统漏油报警方法，具有以下有益效果：

29、1、综合考虑压油罐油位与集油槽油位，报警较为精确，可在漏油的早期就发出报警，为故障的处理赢得时间；

30、2、通过油泵启停信号与主配压阀位移信号剔除了调速系统动态调节时油位波动时刻的数值，避免了动态调节过程对预警结果的影响；

31、3、报警偏差值根据历史偏差计算得出，避免了人为主观设置偏差不准确的问题；

32、4、使用历史数据自动拟合的得到k，无需计算的s1、s2、α等参数，简化了计算流程，提升了报警精度；

33、5、机组每次加排油后只需要更新h1、h2即可，维护较为简单，并很好的解决了了机组每次加排油后报警基准值不一致的问题。

技术特征：

1.一种水轮发电机组调速系统漏油报警方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述一种水轮发电机组调速系统漏油报警方法，其特征在于，所述s1中压力油罐油位历史时序数据与集油槽油位历史时序数据对应的时间区间大于1个月且在该段时间内调速系统一直处于正常运行状态，未进行过撤压与加排油。

3.根据权利要求1所述一种水轮发电机组调速系统漏油报警方法，其特征在于，所述s2中的筛选方法为：将每个时刻点的历史时序数据往前追溯时间ts，如果该追溯时间区间内油泵启停信号一直为停止且主配压阀位移一直小于主配压阀位移死区，则该时刻点的压力油罐油位数据与集油槽油位数据为稳态数据，否则为非稳态数据，所述时间ts大于5秒。

4.根据权利要求1所述一种水轮发电机组调速系统漏油报警方法，其特征在于，所述s4中偏差阈值σ的计算方法为：对y取绝对值得到|y|，将|y|中的所有数据从大到小进行排列，剔除排在前面0.1％的数据点，然后读取剔除后排在最前面的1个数据，记为ymax，σ＝2*ymax。

5.根据权利要求1所述一种水轮发电机组调速系统漏油报警方法，其特征在于，所述步骤s6中的判断方法为：将实时数据对应的时刻往前追溯时间ts，如果该追溯时间区间内油泵启停信号一直为停止且主配压阀位移一直小于主配压阀位移死区，则当前时刻的h1’与h2’为稳态数据，否则为非稳态数据，所述时间ts大于5秒。

技术总结
一种水轮发电机组调速系统漏油报警方法，包括如下步骤：S1、读取压力油罐油位历史时序数据与集油槽油位历史时序数据；S2、对压力油罐油位历史时序数据与集油槽油位历史时序数据进行稳态筛选，得到稳态的压力油罐油位历史时序数据与集油槽油位历史时序数据，H<subgt;1</subgt;与H<subgt;2</subgt;；S3、用最小二乘法对S2中的H<subgt;1</subgt;、H<subgt;2</subgt;进行线性拟合，得到拟合结果其中k为最小二乘法拟合得到的线性系数，b为最小二乘法拟合得到的常数项，为H<subgt;2</subgt;的预估值，并计算拟合偏差y，本发明所要解决的技术问题是提供一种水轮发电机组调速系统漏油报警方法，本方法综合考虑水轮发电机组调速系统压力油罐与集油槽油位值，能够在漏油故障的早期及时发出报警。

技术研发人员：皮有春,谭鋆,李友平,易万爽,郭钰静,冉应兵,刘东,肖燕凤
受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19