基于系統(tǒng)集成的水電機組狀態(tài)監(jiān)測

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1、基于系統(tǒng)集成的水電機組狀態(tài)監(jiān)測故障診斷系統(tǒng)鄭松遠(yuǎn)（北京華科同安監(jiān)控技術(shù)有限公司）摘要水電機組的狀態(tài)監(jiān)測是多學(xué)科多系統(tǒng)的知識綜合，涉及到國內(nèi)外各種不同專業(yè)公司的監(jiān)測系統(tǒng)，以前這些系統(tǒng)只能獨立運行，無法發(fā)揮應(yīng)有的作用。本文介紹了基于系統(tǒng)集成的TN8000狀態(tài)監(jiān)測故障診斷系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)集成、知識集成、數(shù)據(jù)與知識的集成三方面全面介紹了該系統(tǒng)實現(xiàn)系統(tǒng)集成的過程。該系統(tǒng)已應(yīng)用于多個水電廠，現(xiàn)場應(yīng)用表明，這種基于集成的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，可以滿足水電廠實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測的需要，為水電廠實現(xiàn)狀態(tài)檢修發(fā)揮應(yīng)有的作用。主題詞水電機組系統(tǒng)集成狀態(tài)監(jiān)測故障診斷1、概述水電機組的狀態(tài)監(jiān)測涉及機組的水力特性、機械

2、特性、設(shè)備結(jié)構(gòu)特點和電氣特性，是多學(xué)科多系統(tǒng)的知識綜合，因此，要對水電機組的有關(guān)設(shè)備進行狀態(tài)監(jiān)測，必然涉及到國內(nèi)外各種不同專業(yè)公司的監(jiān)測系統(tǒng)。前幾年，我國部分水電廠為實現(xiàn)機組的狀態(tài)監(jiān)測就購買了大量的監(jiān)測設(shè)備，由于這些設(shè)備屬于不同公司的產(chǎn)品，只能獨立運行，因而無法發(fā)揮應(yīng)有的作用。如何對這些系統(tǒng)進行集成，使之成為一個有機的整體，是狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)能否真正投運，為狀態(tài)檢修提供輔助決策的關(guān)鍵。目前，國內(nèi)開發(fā)的一些集成的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，僅限于部分監(jiān)測數(shù)據(jù)的集成，無法真正滿足水電廠狀態(tài)監(jiān)測的需要。北京華科同安監(jiān)控技術(shù)有限公司研制開發(fā)的TN8000系統(tǒng)，是以系統(tǒng)集成為基礎(chǔ)開發(fā)的新一代水電機組

3、狀態(tài)監(jiān)測故障診斷系統(tǒng)。TN8000系統(tǒng)的集成，不僅包括數(shù)據(jù)的集成，還包括知識的集成，更強調(diào)數(shù)據(jù)的集成和知識的集成的有機結(jié)合，以滿足水電廠實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測乃至狀態(tài)檢修的需要。狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器數(shù)據(jù)采集箱特征提取預(yù)處理模塊傳感器狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)流程12、數(shù)據(jù)集成水電廠的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)監(jiān)測參數(shù)的不同，可以分為機組穩(wěn)定性監(jiān)測、能量效率監(jiān)測、推力軸承狀態(tài)監(jiān)測、發(fā)電機空氣間隙監(jiān)測、發(fā)電機氣隙磁場強度監(jiān)測、發(fā)電機絕緣監(jiān)測、諧波監(jiān)測、軸電壓監(jiān)測、主變氣相色譜監(jiān)測、主變套管監(jiān)測、調(diào)速器監(jiān)測、GIS監(jiān)測等等子系統(tǒng)。同時，為了全面分析和監(jiān)測機組的狀態(tài)，狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)還必須從監(jiān)控系統(tǒng)中引入相關(guān)的參量。一

4、套完整實用的狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)，應(yīng)該將各個子系統(tǒng)和設(shè)備進行集成整合，實現(xiàn)資源和數(shù)據(jù)的共享。數(shù)據(jù)的集成主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的傳送、使用和管理上。針對水電廠狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)所配備的子系統(tǒng)和設(shè)備很多的情況，TN8000系統(tǒng)從系統(tǒng)設(shè)計開始就高度重視各個子系統(tǒng)和設(shè)備的集成整合，做到各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)或由TN8000系統(tǒng)直接采集或與TN8000通訊，由TN8000系統(tǒng)統(tǒng)一進行數(shù)據(jù)的管理，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。TN8000系統(tǒng)集成后的數(shù)據(jù)庫存儲在狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器中，所有子系統(tǒng)的集成工作由狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器來協(xié)調(diào)完成。為便于系統(tǒng)的集成和可擴充性，TN8000從設(shè)計開始就對所有子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程進行了

5、統(tǒng)一。狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器通訊站通訊接口子系統(tǒng)通訊站集成子系統(tǒng)流程2由TN8000系統(tǒng)直接采集傳感器數(shù)據(jù)的子系統(tǒng)，如機組穩(wěn)定性監(jiān)測、能量效率監(jiān)測、發(fā)電機空氣間隙監(jiān)測、發(fā)電機氣隙磁場強度監(jiān)測等系統(tǒng)，統(tǒng)一采用流程1：各狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)完成信號的采集和初步處理工作后，完成狀態(tài)特征提取后，通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)以TCP/IP、ODBC協(xié)議將各自有關(guān)數(shù)據(jù)存入到狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中，各個子系統(tǒng)亦可通過ODBC協(xié)議從統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中獲得需要的環(huán)境參數(shù)。對于采用其它公司產(chǎn)品的子系統(tǒng)，如發(fā)電機絕緣監(jiān)測系統(tǒng)、主變油色譜系統(tǒng)、主變局放系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等，統(tǒng)一采用流程2：TN8000系統(tǒng)根據(jù)各子系統(tǒng)提供的通訊規(guī)

6、約，編制針對性的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序，安裝在通訊站中，將各子系統(tǒng)采集獲得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TN8000系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲格式，通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)以TCP/IP、ODBC協(xié)議存入到狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中，用戶可以通過TN8000系統(tǒng)提供的監(jiān)測分析和診斷軟件監(jiān)測分析這些數(shù)據(jù)。通訊接口可以有多種方式，最常見的有采用Modbus協(xié)議的串行通訊、采用ODBC協(xié)議、TCP/IP協(xié)議、NETDDE或SOCKET方式的以態(tài)網(wǎng)通訊方式。集成在數(shù)據(jù)服務(wù)器中的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，由TN8000系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理和維護，所有子系統(tǒng)的監(jiān)測、分析和診斷功能集中在TN8000系統(tǒng)的程序中，由TN8000系統(tǒng)的程序通過MIS通訊站

7、將有關(guān)信息發(fā)送到各級管理部門。3、知識集成水輪發(fā)電機組的狀態(tài)監(jiān)測涉及機組的水力特性、機械特性、設(shè)備結(jié)構(gòu)特點和電氣特性，是多學(xué)科多系統(tǒng)的知識綜合。所以，一套實用的狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)必須重視知識的集成，最終應(yīng)該將所有知識構(gòu)成一個整體的知識模型，在一定程度上能夠反映實際設(shè)備的行為與動態(tài)變化，當(dāng)獲得有效的數(shù)據(jù)后，可以推斷機組設(shè)備的故障和狀態(tài)。TN8000系統(tǒng)從多方面強化知識的集成，集成后的知識模型融合在TN8000系統(tǒng)故障診斷知識庫中，以故障樹方式進行存儲和管理。TN8000系統(tǒng)的故障診斷知識庫涵蓋了水輪機、發(fā)電機、變壓器、GIS