梯级电站主设备在线监测与状态检修系统的设计与实现
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（ ２ ） 从获取的海量数据 中挖掘出反 映机组状态 的特征量 ， 并进行状态评价 ；
实现 了对水电站水轮发 电机组 的振动 、 摆度 、 水压脉 动监测 ， 变压器油色谱油 中溶解气体 的含 量监测 ， 部分电站布置 了水 轮发电机组气隙 、 局部放电 、 定子测温链 、 空化空蚀及开关 站
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０１ ３
Βιβλιοθήκη Baidu６ ９
梯 级 电站主设备在 线监测与状态检修 系统 的设计 与实现
程 潇黠 ， 夏 洲， 潘伟峰 ， 王环 东
（ 国网电力科学研究 院 ／ 南京南瑞集团公 司 ， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ０ ３ ）
摘 要 ：系统 的介绍 了梯级流域 电站 主设备在 线监测与状态检修系统的设计 目标和系统结构 ，并从数据获取 与整
关键词 ： 状 态检修 ；数据获取 与整合 ；状态评价；故障诊断；状 态预测 ；风 险评估 中图分类号 ： Ｔ Ｖ ７ ３ ６ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ３ ８ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ６ ９ — ０ ３
０ 引言
中国是 世界上水 能最 丰富 的国家 ，根 据最新 的调查 结 果， 其经济可开发量达 ４ ０ ２ Ｇ Ｗ。近年来 ， 国家全 面加 快建设 资源节 约型 、 环境友 好型社会 ， 水 电“ 流域 、 综合 、 滚 动” 的开
合、 状 态评价 、 故障诊断、 状态预测 、 风 险评估等方面进行 了阐述。该系统通过与梯级电站在线监测、 监控 系统 、 生产
管理系统的数据 同步及 业务集成 实现设备状态评价 ， 通过信号分析 、 专 家库和 故障树 ， 实现机组 融合诊 断； 通过灰色 模型 、 逐步 回归预测和水平趋势预测， 实现测值状态趋势预测； 通过状态评价 和数据统计模型 ， 实现设备风险评估。
第３ ６卷 第 ３ 期
２ ０ １ ３ 年 ６月
水 电 站 机 电 技 术
Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ＆Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｏ ｆ Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｖｏ Ｉ ． ３ ６ Ｎｏ ． ３
易形成 数据孤岛 ， 难 以引导检修人员进行检修决策 ；
（ ５ ） 现有在线监测系统缺少风 险评估 ， 难 以指 导检修人员
梯级 电站智能统 一平 台状态 检修辅助决 策系统 软件架
构如 图 １ 所示。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ４ －１ ８
根据故 障风险决定是否检修和检修的顺序 。
在 线监 测。
这些监测装置在提高参数监测 准确性 的同时 ， 还存在一
些 函待 改善 的问题 ： （ １ ） 各梯 级 电站原 有在线 监测 系统独立 运行 ， 没有在 同
一
（ ３ ） 从多维角度 出发 ， 实现丰富的故 障诊断功能 ； （ ４ ） 实现趋势分析 ， 了解状态量历史情况 。提供丰富的状
本研究在设计上 以提供状态检修辅助决策为 目标 。厂站 层采用 ６ １ ８ ５ ０通信 方式集成 ， 应用层采用基 于 Ｗｅ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ的 Ｓ Ｏ Ａ集成模式 ， 形 成“ 分布运算 ， 集 中管理 ， 统一 浏览 ” 的鲜 明
系统特色 。
设备的潜在故障进行侦测 ， 难以 辅 助检修人员进行故障分析 ； （ ４ ） 现有在线监测系统缺少对 系统状态综合历史追溯 ， 较
流已经形成 了流域水 电站群 ，基本都 建设 了在线监 测系统 ，
（ １ ） 在集控中心实现对各梯级电站的在线监测系统原始 、 特征数据同步及监测分析业务集成 ， 实现从各站监控 系统采 集 主设 备相关模 拟量和开关量 ， 从生 产管理系统采集设 备相 关巡检量 、 试验量 和缺 陷量 ；
态 预测手段 ， 来进行短期评价和长期评价 ；
平台中进行集成 ，难 以在集控 中心实现对各梯级 电站主设
（ ５ ） 实现风险评估 ， 根 据风险评估原则建模 ， 实现对 系统
进行风 险分析 ；
备 的状态监测分析 ；
（ ２ ） 在线监测数据是 状态检修 的重 要组成部分 ， 但 为了实
（ ６ ） 实现状态检修的—个重要技术手段是设备健康档案的管
理， 现有 的在线监测 系统不支持对 图纸和大修数据 、 静态数据
以及过程数据等设备健康状态信息的管理 。
作者简介 ： 程潇黠（ １ ９ ８ ５ 一） ， 男， 工程师 ， 从事的研究方 向： 水 电站主设 备在线监测与状态检修系统 。
发方式得到迅速推广。
１ 系统 设计
１ ． １ 总 体 目标
梯 级流域水 电厂在 线监测 与状态检 修系统 的总体 目标 是： 提高流域梯级水 电站设备健康状 态监测及其检修决 策管
理 水平 ， 提高 主设备系统运行 安全性 、 可靠性 并降 低其运行
维护成本 ， 最终实 现机组状 态检修 和全寿命周期管 理。该 系
现全方位的监测分析 ， 除在线 监测装置数据外 ， 还需 获取监控
（ ６ ） 支持 图纸 、 大修数据 、 静 态数据 以及过 程数据管 理 ， 实 现设备全寿命周期资料管理。
１ ． ２ 系统 架 构
系统数据 、 预防性试验数据 、 人工巡检数据 、 设备缺陷数据等 ； （ ３ ） 现有在线监测装置的故障诊 断功能 比较薄弱 ， 难以对
统设计 时重点考虑 以下几个方面 ：
梯级 电站主设备 在线监 测与状 态检修 系统 简而言之 就 是“ 该修必修 ， 修必修好 ” ， 主要功 能是提高设 备管 理 的科 学 性、 运用各种 先进的诊断技术和手段 、 结合故障发展 趋势 ， 为 实现状态检修提供辅助决策 工具 。 目前 ， 国内不少流域及 河
实现 了对水电站水轮发 电机组 的振动 、 摆度 、 水压脉 动监测 ， 变压器油色谱油 中溶解气体 的含 量监测 ， 部分电站布置 了水 轮发电机组气隙 、 局部放电 、 定子测温链 、 空化空蚀及开关 站
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０１ ３
Βιβλιοθήκη Baidu６ ９
梯 级 电站主设备在 线监测与状态检修 系统 的设计 与实现
程 潇黠 ， 夏 洲， 潘伟峰 ， 王环 东
（ 国网电力科学研究 院 ／ 南京南瑞集团公 司 ， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ０ ３ ）
摘 要 ：系统 的介绍 了梯级流域 电站 主设备在 线监测与状态检修系统的设计 目标和系统结构 ，并从数据获取 与整
关键词 ： 状 态检修 ；数据获取 与整合 ；状态评价；故障诊断；状 态预测 ；风 险评估 中图分类号 ： Ｔ Ｖ ７ ３ ６ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ３ ８ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ６ ９ — ０ ３
０ 引言
中国是 世界上水 能最 丰富 的国家 ，根 据最新 的调查 结 果， 其经济可开发量达 ４ ０ ２ Ｇ Ｗ。近年来 ， 国家全 面加 快建设 资源节 约型 、 环境友 好型社会 ， 水 电“ 流域 、 综合 、 滚 动” 的开
合、 状 态评价 、 故障诊断、 状态预测 、 风 险评估等方面进行 了阐述。该系统通过与梯级电站在线监测、 监控 系统 、 生产
管理系统的数据 同步及 业务集成 实现设备状态评价 ， 通过信号分析 、 专 家库和 故障树 ， 实现机组 融合诊 断； 通过灰色 模型 、 逐步 回归预测和水平趋势预测， 实现测值状态趋势预测； 通过状态评价 和数据统计模型 ， 实现设备风险评估。
第３ ６卷 第 ３ 期
２ ０ １ ３ 年 ６月
水 电 站 机 电 技 术
Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ＆Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｏ ｆ Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｖｏ Ｉ ． ３ ６ Ｎｏ ． ３
易形成 数据孤岛 ， 难 以引导检修人员进行检修决策 ；
（ ５ ） 现有在线监测系统缺少风 险评估 ， 难 以指 导检修人员
梯级 电站智能统 一平 台状态 检修辅助决 策系统 软件架
构如 图 １ 所示。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ４ －１ ８
根据故 障风险决定是否检修和检修的顺序 。
在 线监 测。
这些监测装置在提高参数监测 准确性 的同时 ， 还存在一
些 函待 改善 的问题 ： （ １ ） 各梯 级 电站原 有在线 监测 系统独立 运行 ， 没有在 同
一
（ ３ ） 从多维角度 出发 ， 实现丰富的故 障诊断功能 ； （ ４ ） 实现趋势分析 ， 了解状态量历史情况 。提供丰富的状
本研究在设计上 以提供状态检修辅助决策为 目标 。厂站 层采用 ６ １ ８ ５ ０通信 方式集成 ， 应用层采用基 于 Ｗｅ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ的 Ｓ Ｏ Ａ集成模式 ， 形 成“ 分布运算 ， 集 中管理 ， 统一 浏览 ” 的鲜 明
系统特色 。
设备的潜在故障进行侦测 ， 难以 辅 助检修人员进行故障分析 ； （ ４ ） 现有在线监测系统缺少对 系统状态综合历史追溯 ， 较
流已经形成 了流域水 电站群 ，基本都 建设 了在线监 测系统 ，
（ １ ） 在集控中心实现对各梯级电站的在线监测系统原始 、 特征数据同步及监测分析业务集成 ， 实现从各站监控 系统采 集 主设 备相关模 拟量和开关量 ， 从生 产管理系统采集设 备相 关巡检量 、 试验量 和缺 陷量 ；
态 预测手段 ， 来进行短期评价和长期评价 ；
平台中进行集成 ，难 以在集控 中心实现对各梯级 电站主设
（ ５ ） 实现风险评估 ， 根 据风险评估原则建模 ， 实现对 系统
进行风 险分析 ；
备 的状态监测分析 ；
（ ２ ） 在线监测数据是 状态检修 的重 要组成部分 ， 但 为了实
（ ６ ） 实现状态检修的—个重要技术手段是设备健康档案的管
理， 现有 的在线监测 系统不支持对 图纸和大修数据 、 静态数据
以及过程数据等设备健康状态信息的管理 。
作者简介 ： 程潇黠（ １ ９ ８ ５ 一） ， 男， 工程师 ， 从事的研究方 向： 水 电站主设 备在线监测与状态检修系统 。
发方式得到迅速推广。
１ 系统 设计
１ ． １ 总 体 目标
梯 级流域水 电厂在 线监测 与状态检 修系统 的总体 目标 是： 提高流域梯级水 电站设备健康状 态监测及其检修决 策管
理 水平 ， 提高 主设备系统运行 安全性 、 可靠性 并降 低其运行
维护成本 ， 最终实 现机组状 态检修 和全寿命周期管 理。该 系
现全方位的监测分析 ， 除在线 监测装置数据外 ， 还需 获取监控
（ ６ ） 支持 图纸 、 大修数据 、 静 态数据 以及过 程数据管 理 ， 实 现设备全寿命周期资料管理。
１ ． ２ 系统 架 构
系统数据 、 预防性试验数据 、 人工巡检数据 、 设备缺陷数据等 ； （ ３ ） 现有在线监测装置的故障诊 断功能 比较薄弱 ， 难以对
统设计 时重点考虑 以下几个方面 ：
梯级 电站主设备 在线监 测与状 态检修 系统 简而言之 就 是“ 该修必修 ， 修必修好 ” ， 主要功 能是提高设 备管 理 的科 学 性、 运用各种 先进的诊断技术和手段 、 结合故障发展 趋势 ， 为 实现状态检修提供辅助决策 工具 。 目前 ， 国内不少流域及 河