面向智能水电站的远程监测与分析系统

摘要

随着智能电网的发展,智能水电站的建设将是今后的主要发展方向和全新目标。状态监测与故障诊断是实现智能水电站的重要手段。水电站设备之间关系密切,相互耦合构成有机整体,设备分析与诊断需要关联相关设备状态,从全局进行考虑。为了全面准确地分析设备运行状态、评估设备健康状况,急需提供一个符合智能水电站要求的集成所有设备状态数据的一体化监测与分析平台。此外,让远程专家不用到现场通过网络就能实现设备分析与诊断,提高诊断效率,也是人们研究的热点。在对当前设备故障诊断技术以及水电站监测与分析系统研究现状进行总结的基础上,结合葛洲坝水电站的设备分析需求,通过理论与实践相结合,开展了面向智能水电站的远程监测与分析系统研究。
　　首先分析了水电站设备故障的特点。在总结运行人员工作职责以及进行设备运行分析流程与方法的基础上,提出了能够模拟专家自动完成的水电站智能化设备运行分析方法:状态统计,通过状态周期性运行统计以及同工况运行统计,为设备运行分析提供数据支持;运行分析,关联设备工况与相关状态,通过工况关联阈值分析、关联分析以及趋势分析,评价设备健康状况,检测设备性能降低或故障;事件分析,通过设备故障树,对性能降低或故障事件进行分析,列出故障嫌疑设备;设备分析,采用基于诊断知识规则、基于仿真模型、签名分析以及交互式诊断等诊断方法,分析设备故障,确诊故障原因。并研究了方法的自动实现过程。
　　分析了智能水电站的特征,介绍了水电站现有的监测与分析系统,包括监控系统、状态监测系统以及离线分析系统,研究了面向智能水电站系统集成的必要性。以机组集成状态监测系统为主体,通过信息共享、网络通信等技术,从现地层、厂站层以及企业层实现了各系统之间的集成,构建了水电站分层分布式一体化监测与分析系统,并采用时间同步、工况同步以及事件同步等手段,实现了各系统数据的有机融合与集成存储。根据系统层次结构的功能需求,研究了一体化系统的数据层次组织策略,介绍了数据内容与组织形式。分析了一体化系统的安全现状,采用安全分区、硬件隔离等策略,实现了系统安全防护,安全测试结果表明系统运行安全可靠。
　　针对目前远程监测与诊断还需要专家到现场进行操作的不足,提出了远程零距离监测与诊断思想,即不用到现场通过网络就能实现远程监测与诊断,就像亲临现场一样,实现专家与现场零距离。根据专家现场工作的需求分析,设计了包含远程零距离状态巡检、运行分析、试验分析以及故障诊断的功能框架。为了实现远程用户与系统的交互,建立了基于 RIA的远程信息交换模型。采用设备状态数字化、可视化导航以及系统状态自检测等手段,将设备状态、系统状态展示给专家,实现远程状态巡检;通过设备状态统计,集成阈值分析、关联分析以及趋势分析,为专家提供远程运行分析;系统自动识别机组“试验”(包括人工试验及正常运行经历的工况)、记录试验数据、计算试验性能指标、评价试验性能并生成试验报告,实现远程试验分析;提供原始数据提取、立体数据查询、故障特征分析以及故障诊断等功能应用,使得专家在远程就能进行故障分析与诊断。详细阐述了数据库、知识库设计以及功能实现方法。
　　面向智能水电站的一体化远程零距离监测与分析系统已在葛洲坝水电站成功应用。结合实例,介绍了远程零距离监测、分析与诊断应用成果,验证了系统的可行性和实用性。水电站一体化远程零距离监测与分析系统为专家进行设备远程综合监测、分析、故障诊断以及维护决策提供了交互式信息平台,为运行人员进行运行分析、把握设备健康状况提供了强有力的辅助工具,为实现智能水电站打下了坚实的基础。

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1. 绪论

1.1 课题研究目的与意义

1.2 设备故障诊断技术研究现状

1.3 水电站监测与分析系统研究现状

1.4 论文研究框架

2 水电站设备监测与分析方法研究

2.1水电站设备故障特点

2.2水电站设备运行分析流程

2.3智能化水电站设备运行分析方法

2.4小结

3 面向智能水电站的一体化远程监测与分析系统

3.1 智能水电站监测与分析系统集成必要性

3.2 水电站分层分布式监测与分析系统集成

3.3 系统数据层次组织策略研究

3.4 系统安全防护研究

3.5 小结

4 面向智能水电站的远程零距离监测与诊断

4.1 面向智能水电站的远程零距离监测与诊断概念

4.2 远程零距离监测与诊断功能需求

4.3 基于RIA的远程信息交互模型

4.4 远程零距离监测与诊断实现方法研究

4.5 小结

5 系统综合应用

5.1 远程零距离状态巡检

5.2 远程零距离运行分析

5.3 远程零距离试验分析

5.4 远程零距离故障诊断

5.5 小结

6 总结

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录1（攻读博士学位期间发表的主要论文）