一种电网调相机故障综合预警方法和系统与流程

1.本发明涉及故障预警技术领域，特别是涉及一种电网调相机故障综合预警方法和系统。


背景技术：

2.调相机是电力输配电系统中关键的电力设备之一，其运行的可靠性直接关系着电网的安全稳定运行。调相机的一些故障对机组可能产生一些不利影响，如振动增大或超标、局部放电、转子绕组匝间短路故障以及轴电流超标等，对这些故障开展在线监测是十分必要的，一旦发现故障征兆可以及时发出预警，避免故障长期持续或进一步恶化造成严重后果，这对保证调相机正常运行具有重要意义。
3.但当前存在的调相机监测系统只能根据调相机的运行参数给出故障报警，仅有少数能够做到提前预警，且预警准确率低。而且监测出的故障信号具有单一性，只知道产生了某种故障，但并不知道产生故障的原因和位置，也不知道此故障是否严重，检修人员面对出现的报警信息无从下手，往往只能停电进行大范围检修，监测调相机的全部结构，慢慢排查故障，效率完全取决于检修人员的经验，效率低下，还有可能因为并不严重的故障导致影响生产。
4.针对技术背景和现有问题，开发一款能够在故障发生之前提前对故障进行预警，且可以判断故障类型、故障位置、故障严重程度，甚至可以针对维修提出建议的综合故障预警方法或系统成为了本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种电网调相机故障综合预警方法和系统，能够在故障发生之前对故障进行预警，且能够判断故障类型、故障位置和故障严重程度。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.一种电网调相机故障综合预警方法，包括：
8.获取与电网调相机故障相关的运行参数；所述运行参数包括：电网调相机的振动参数、电网调相机的局部放电参数、电网调相机的轴电流参数和电网调相机的实时运行数据；
9.基于所述运行参数生成故障预警信号；所述故障预警信号包括故障报警信号和故障预警信号；
10.根据所述预警信号和所述运行参数进行故障诊断得到故障结果；所述故障结果包括故障原因、故障位置和故障程度。
11.优选地，所述基于所述运行参数生成故障预警信号，包括：
12.根据所述振动参数的变化生成第一故障预警信号；
13.根据所述局部放电参数的变化生成第二故障预警信号；
14.根据所述轴电流参数的变化生成第三故障预警信号；
15.根据所述实时运行数据生成第四故障预警信号。
16.优选地，所述根据所述振动参数的变化生成第一故障预警信号，具体包括：
17.获取第一预设报警阈值和第一预设速度值；
18.基于所述振动参数的上升速度与所述第一预设速度值间的关系，或上升过程中所述振动参数与所述第一预设报警阈值间的关系，生成所述第一故障预警信号。
19.优选地，所述根据所述局部放电参数的变化生成第二故障预警信号，具体包括：
20.获取预设故障报警值、预设异常报警值和第二预设速度值；
21.基于所述局部放电参数的上升速度与所述第二预设速度值间的关系，上升过程中所述局部放电参数与所述预设故障报警值间的关系，或上升过程中所述局部放电参数与所述预设异常报警值间的关系，生成所述第二故障预警信号。
22.优选地，所述预设故障报警值为300mw的放电值；所述预设异常报警值为500mw的放电值。
23.优选地，所述根据所述轴电流参数的变化生成第三故障预警信号，具体包括：
24.获取第二预设报警阈值和第三预设速度值；
25.基于所述轴电流参数的上升速度与所述第三预设速度值间的关系，或上升过程中所述轴电流参数与所述第二设报警阈值间的关系，生成所述第三故障预警信号。
26.优选地，所述根据所述实时运行数据生成第四故障预警信号，具体包括：
27.确定所述实时运行数据是否存在异常；
28.当所述实时运行数据存在异常时，则生成第四故障预警信号；所述第四故障预警信号用于表征转子绕组闸间短路故障；
29.当所述实时运行数据不存在异常时，则不作处理。
30.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
31.本发明提供的电网调相机故障综合预警方法，基于获取的与电网调相机故障相关的运行参数生成故障预警信号，能够对存在的故障威胁进行提前预警，然后根据预警信号和运行参数进行故障诊断就可以快速得到包括故障原因、故障位置和故障程度等的故障结果，进而为更加高效的排出故障提供更加具有针对性的技术参考。
32.此外，本发明还提供了一种电网调相机故障综合预警系统，该系统包括：加速度传感器、耦合电容传感器、极性识别测量传感器、轴电流传感器、dcs系统数据采集模块、集控装置和上位机；
33.所述加速度传感器、所述耦合电容传感器、所述极性识别测量传感器、所述轴电流传感器和所述dcs系统数据采集模块均与所述集控装置连接；所述集控装置与所述上位机连接；
34.所述加速度传感器用于获取电网调相机的振动参数；所述耦合电容传感器和所述极性识别测量传感器用于获取电网调相机的局部放电参数；所述轴电流传感器用于获取电网调相机的轴电流参数；所述dcs系统数据采集模块用于获取电网调相机的实时运行数据；所述集控装置用于对所述振动参数、所述局部放电参数、所述轴电流参数和所述实时运行数据进行处理并传输至所述上位机；所述上位机中植入有电网调相机故障综合预警软件；所述电网调相机故障综合预警软件用于实施上述提供的电网调相机故障综合预警方法。
35.因本发明提供的电网调相机故障综合预警系统实现的技术效果与上述提供的电
网调相机故障综合预警方法实现的技术效果相同，故在此不再进行赘述。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1为本发明提供的电网调相机故障综合预警方法的流程图；
38.图2为本发明提供的电网调相机故障综合预警系统的结构示意图。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
40.本发明的目的是提供一种电网调相机故障综合预警方法和系统，能够在故障发生之前对故障进行预警，且能够判断故障类型、故障位置和故障严重程度。
41.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
42.如图1所示，本发明提供给的电网调相机故障综合预警方法，包括：
43.步骤100：获取与电网调相机故障相关的运行参数。运行参数包括：电网调相机的振动参数、电网调相机的局部放电参数、电网调相机的轴电流参数和电网调相机的实时运行数据。
44.步骤101：基于运行参数生成故障预警信号。故障预警信号包括故障报警信号和故障预警信号。
45.步骤102：根据预警信号和运行参数进行故障诊断得到故障结果。故障结果包括故障原因、故障位置和故障程度。
46.其中，在步骤101故障预警信号的生成过程中，基于运行参数的不同生成不同的故障或预警信号，例如：
47.1、针对振动参数
48.当振动参数急剧上升，并突破第一预设报警阈值时，判断为存在异常振动，且影响电网调相机正常运行，生成提示进行紧急维修的报警信号。
49.当振动参数急剧上升，但未突破第一预设报警阈值，判断为存在异常振动，但暂未影响电网调相机正常运行，生成提示进行计划检修的预警信号。
50.当振动参数在一定时间内缓慢持续上升，即呈现上升趋势，判断可能存在异常振动隐患，但暂未影响电网调相机正常运行，生成提示进行计划检修的预警信号。
51.在本发明中，振动参数的变化无法穷举，针对可能存在的其它类型的振动参数变化，可以按照特定算法进行判断和报警/预警及提示。第一预设报警阈值可以根据行业经验值结合现场实际情况设置，在此不做具体限定。
52.2、针对局部放电参数
53.当局部放电参数的数值急剧上升，并突破预设故障报警值时，判断存在局部放电异常，且影响电网调相机正常运行，生成提示进行紧急维修的报警信号。
54.当局部放电参数的数值急剧上升，突破预设异常报警值但未突破预设故障报警值时，判断存在局部放电异常，但暂未影响电网调相机正常运行，生成提示进行计划检修的预警信号。
55.当局部放电参数的数值在一定时间内缓慢持续上升，即呈现上升趋势，判断可能存在局部放电异常隐患，但暂未影响电网调相机正常运行，生成提示进行计划检修的预警信号。
56.局部放电参数的数值的变化无法穷举，针对可能存在的其它类型的局部放电参数的数值变化，本领域技术人员可以按照特定算法进行判断和报警/预警及提示。
57.局部放电参数的预设异常报警值一般设置为300mw，预设故障报警值为500mw，更为科学的局放监测标准是在调相机运行1～2个月后，根据局放强度的趋势设置监测报警值，一般设置为当前满负荷局放强度的2-3倍。
58.3、针对轴电流参数
59.当轴电流参数值急剧上升，并突破第二预设报警阈值时，判断存在轴电流参数超标，且影响电网调相机正常运行，生成提示进行紧急维修报警信号。
60.当轴电流参数值在一定时间内缓慢持续上升，即呈现上升趋势，判断可能存在轴电流超标隐患，但暂未影响电网调相机正常运行，生成提示进行计划检修的预警信号。
61.第二预设报警阈值可以根据行业经验值结合现场实际情况设置，在本发明中不做具体限定。
62.4、针对实时运行数据
63.当实时运行数据存在异常时，则判定为存在有转子绕组匝间短路的故障，生成故障报警信号。
64.当实时运行数据正常时，则没有转子绕组匝间短路故障，不进行报警或预警信号的生成。
65.基于上述故障或预警信号的生成结果，上述步骤102的具体判断原理和结果为：
66.1、异常振动故障可能引起绝缘磨损，从而在短时间内继续引发绝缘缺陷，形成局部放电异常，因此，如先监测到异常振动故障，且短期内又监测到局部放电的上升趋势，则可以判断局部放电异常的故障原因是由于异常振动引起的绝缘磨损，且产生局部放电的位置在转子绕组位置。
67.2、转子绕组匝间短路故障可能引起调相机振动超标，造成大轴磁化，特别是在需要强励时，故障引起的磁场不平衡可能产生极强的不平衡磁拉力，使得转轴承受较高的应力变形和强振，因此，如先监测到转子绕组匝间短路故障，且短期内又监测到振动超标，则可以判断振动超标的故障原因是由于转子绕组匝间短路引起的异常振动，且故障严重程度极高，可能需要紧急抢修。
68.3、局部放电异常是电网调相机内部几乎所有可能产生的严重电气故障的前兆，比如匝间短路、轴电流超标等，因此，如监测到急剧上升的局部放电故障，结合其它参数基本可以确定故障的原因和位置。如监测到缓慢上升的局部放电数值，即上升趋势，既可以执行
预防性检修提前排除故障，也可以持续观察其它运行参数是否存在异常，确定故障原因和具体位置，执行针对性维修。
69.结合运行参数和四种故障之间的相关性进行故障诊断的逻辑并未进行穷举，针对各种故障类型之间的相关性，可以按照特定算法进行诊断，如振动与局放、匝间短路、轴电流超标有相关性，局放和振动、匝间短路、轴电流超标有相关性、匝间短路和振动有相关性、轴电流超标和局放、振动有相关性等。
70.此外，本发明还提供了一种电网调相机故障综合预警系统，如图2所示，该系统包括：加速度传感器、耦合电容传感器、极性识别测量传感器、轴电流传感器、dcs系统数据采集模块、集控装置和上位机。
71.加速度传感器、耦合电容传感器、极性识别测量传感器、轴电流传感器和dcs系统数据采集模块均与集控装置连接。集控装置与上位机连接。
72.加速度传感器用于获取电网调相机前后轴承x、y向振动和/或绝对振动的参数，以便可以通过振动参数的变化判断电网调相机是否存在异常振动故障。耦合电容传感器和极性识别测量传感器用于获取电网调相机的局部放电参数，以便可以通过局部放电数值的变化判断电网调相机是否存在局部放电异常故障。轴电流传感器用于获取电网调相机的轴电流参数，以便可以通过轴电流数值的变化判断电网调相机是否存在轴电流超标故障。dcs系统数据采集模块用于获取电网调相机的实时运行数据。集控装置用于对振动参数、局部放电参数、轴电流参数和实时运行数据进行处理并传输至上位机。上位机中植入有电网调相机故障综合预警软件。电网调相机故障综合预警软件用于实施上述提供的电网调相机故障综合预警方法。
73.基于上述描述，本发明相对于现有技术还具有以下优点：
74.1、本发明精准选择了振动、局部放电、转子绕组匝间短路以及轴电流四种监测手段，监测范围覆盖了调相机的主要故障类型，监测效果好、针对性强、覆盖面广。
75.2、本发明结合四种监测手段，尤其是局部放电监测，可以对调相机故障进行提前预警，一旦发现故障征兆可以在真正产生故障之前进行处理，避免故障长期持续或进一步恶化造成严重后果，这对保证调相机正常运行具有重要意义。
76.3、本发明可以结合运行参数和四种故障之间的相关性进行智能故障诊断，不仅能够提前预警故障，还可以判断故障原因、故障位置和故障严重程度，甚至可以针对维修方式和时间提出建议，维修针对性强，更加有效的排除故障，且高效快捷。
77.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
78.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。