[發(fā)明專利]水電機(jī)組全方位一體化協(xié)同在線監(jiān)測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210159569.3
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN102707680A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李朝暉;謝國財(cái);艾遠(yuǎn)高
• 申請（專利權(quán)）人: 李朝暉
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 唐正玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在線監(jiān)測系統(tǒng)，尤其涉及一種水電機(jī)組全方位一體化協(xié)同在線監(jiān)測系統(tǒng)，屬于在線監(jiān)測領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自上世紀(jì)90年代以來，旨在提高水電機(jī)組運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)效益的“狀態(tài)檢修”成為研究的焦點(diǎn)，以掌握水電機(jī)組健康狀況為目標(biāo)的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)取得了長足的發(fā)展與進(jìn)步，多種水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)投入工業(yè)應(yīng)用。這些系統(tǒng)可以歸納為兩類：一類是專項(xiàng)監(jiān)測裝置，對水輪發(fā)電機(jī)組或其中某個(gè)設(shè)備的某項(xiàng)（類）狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，如加拿大VibroSystM公司的發(fā)電機(jī)氣隙監(jiān)測系統(tǒng)（AGMS）、加拿大IRIS公司的便攜式局部放電監(jiān)測儀（PDA）、華中科技大學(xué)HSJ機(jī)組振擺監(jiān)測系統(tǒng)等。另一類是集合監(jiān)測系統(tǒng)，即將多個(gè)專項(xiàng)監(jiān)測裝置集合到同一網(wǎng)絡(luò)平臺上，如加拿大VibroSystM公司的水輪發(fā)電機(jī)組在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)（ZOOM）、北京華科同安公司的TN8000水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測分析故障診斷系統(tǒng)、北京奧技異電氣技術(shù)研究所的PSTA2003網(wǎng)絡(luò)化全狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)等。

水電機(jī)組是一個(gè)由水力、機(jī)械、電氣、控制和輔助設(shè)備構(gòu)成的強(qiáng)耦合復(fù)雜大系統(tǒng)，牽一發(fā)而動全身，所以不僅需要對機(jī)組進(jìn)行全面的監(jiān)測，而且要求將各項(xiàng)監(jiān)測集成在同一平臺上，并實(shí)現(xiàn)信息共享和行為協(xié)調(diào)（如同步采集、同步存儲、關(guān)聯(lián)分析等）。上述的專項(xiàng)監(jiān)測裝置和集合監(jiān)測系統(tǒng)都無法滿足要求：

(1)沒有實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)測。雖然部分系統(tǒng)稱具有實(shí)現(xiàn)全狀態(tài)監(jiān)測能力，但均未實(shí)現(xiàn)，普遍沒有對控制設(shè)備和輔助設(shè)備的監(jiān)測，而這些設(shè)備不僅對機(jī)組的安全和可靠性至關(guān)重要，而且故障率高、維護(hù)密集（maintenance?intensive）（相對水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等主機(jī)而言）。

(2)沒有關(guān)聯(lián)協(xié)同機(jī)制。在集合監(jiān)測系統(tǒng)中，雖然各監(jiān)測裝置的監(jiān)測數(shù)據(jù)在帶上GPS時(shí)標(biāo)后可以集合起來，開展關(guān)聯(lián)分析，但由于各監(jiān)測裝置獨(dú)立采集、存儲、分析，相互間沒有協(xié)同機(jī)制，經(jīng)常出現(xiàn)在對同一事件進(jìn)行分析時(shí)因?yàn)閿?shù)據(jù)不完整而無法關(guān)聯(lián)的問題。

(3)沒有實(shí)現(xiàn)多源一體化。機(jī)組狀態(tài)數(shù)據(jù)來源多樣：其一為控制系統(tǒng)采集的狀態(tài)數(shù)據(jù)，分為微秒級的保護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)（保護(hù)錄波裝置等）、毫秒級的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)據(jù)（調(diào)速器、勵磁調(diào)節(jié)器等）和秒級的監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)（監(jiān)控現(xiàn)地控制單元等）；其二是各在線監(jiān)測裝置采集的狀態(tài)數(shù)據(jù)，有納秒級的局部放電數(shù)據(jù)、微秒級的聲波數(shù)據(jù)、毫秒級（可達(dá)0.1毫秒）的機(jī)械狀態(tài)數(shù)據(jù)；當(dāng)前的各種水電機(jī)組全方位一體化協(xié)同在線監(jiān)測系統(tǒng)不能有效解決機(jī)組多源多尺度異構(gòu)狀態(tài)數(shù)據(jù)的有機(jī)融合問題。

為此，迫切需要發(fā)明更先進(jìn)的水電機(jī)組全方位一體化協(xié)同在線監(jiān)測系統(tǒng)，旨在實(shí)現(xiàn)水電機(jī)組水力、機(jī)械、電氣、控制及輔助設(shè)備等的全方位監(jiān)測，建立各專項(xiàng)監(jiān)測裝置之間關(guān)聯(lián)協(xié)同機(jī)制，并實(shí)現(xiàn)多來源、多時(shí)標(biāo)、異構(gòu)機(jī)組狀態(tài)數(shù)據(jù)的有機(jī)融合，這對提高分析與診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性、全面性與可信性以及設(shè)備的可靠性與可利用率，減少維護(hù)成本從而逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)組的狀態(tài)維修等具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種水電機(jī)組全方位一體化協(xié)同在線監(jiān)測系統(tǒng)，技術(shù)方案如下文所述。

本發(fā)明提供的水電機(jī)組全方位一體化協(xié)同在線監(jiān)測系統(tǒng)，利用帶物理隔離的單向現(xiàn)場總線通訊實(shí)現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)、監(jiān)控LCU、調(diào)速器和勵磁調(diào)節(jié)器之間的連接，其特征在于：所述監(jiān)測系統(tǒng)包括綜合單元、控制單元、機(jī)械單元與電氣單元，其中，四個(gè)監(jiān)測單元彼此之間通過CAN網(wǎng)與以太網(wǎng)相連接，綜合單元又通過機(jī)組監(jiān)測局域網(wǎng)與光纖收發(fā)器連接至遠(yuǎn)程維護(hù)網(wǎng)，所述控制單元連接一調(diào)速器、一勵磁調(diào)節(jié)器及一信號傳感與調(diào)理器，所述機(jī)械單元連接一機(jī)械單元信號傳感與調(diào)理器，所述電氣單元連接一電氣單元信號傳感與調(diào)理器與變壓器油監(jiān)測系統(tǒng)，所述綜合單元連接監(jiān)控LCU與故障錄波裝置。

優(yōu)選的，通過上述結(jié)構(gòu)，所述四個(gè)監(jiān)測單元通過實(shí)時(shí)現(xiàn)場總線與以太網(wǎng)被集成到統(tǒng)一的平臺上，構(gòu)成監(jiān)測系統(tǒng)，每個(gè)監(jiān)測單元對相應(yīng)子系統(tǒng)或設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測，同時(shí)與其它監(jiān)測單元進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交互、協(xié)同合作、關(guān)聯(lián)同步動作及信息共享，共同實(shí)現(xiàn)水電機(jī)組全方位一體化協(xié)同監(jiān)測。

優(yōu)選的，上述控制單元對機(jī)組控制設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測與分析。

優(yōu)選的，上述綜合單元還包括對輔助設(shè)備的在線監(jiān)測，所需信息均來自監(jiān)控LCU，所述輔助設(shè)備包括油系統(tǒng)、頂蓋漏水與排水系統(tǒng)及技術(shù)供水系統(tǒng)等。

優(yōu)選的，上述在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測包括一體化監(jiān)測和協(xié)同監(jiān)測，通過工況同步、異常事件同步及時(shí)間同步技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多來源、多時(shí)標(biāo)、異構(gòu)機(jī)組狀態(tài)數(shù)據(jù)的有機(jī)融合。