[發明專利]一種抽水蓄能機組故障預測與健康管理系統和方法

有效

• 申請號: 201710506815.0
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107327366B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 周建中;姜偉;彭宣霖;許顏賀;鄭陽
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F03B15/00
• 分類號: F03B15/00;F03B13/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

本發明公開了一種抽水蓄能機組故障預測與健康管理系統和方法，其中，系統的實現包括：設備監測模塊、處理中心模塊和決策支持模塊；方法的實施包括：使用狀態監測傳感器和機內自檢設備對抽水蓄能機組各子系統的運行狀態進行實時監測，得到抽水蓄能機組各子系統的狀態特征數據；對各子系統的狀態特征數據進行處理分析，得到抽水蓄能機組維修決策建議；利用抽水蓄能機組維修決策建議，通過綜合分析，實現對抽水蓄能機組的故障預測與健康管理。本發明系統完善合理，方法有效可行，可用于對抽水蓄能機組實施預防性狀態維修，提高抽水蓄能機組整體運行水平。

技術領域

本發明屬于電力系統水力發電機組的健康管理領域，更具體地，涉及一種抽水蓄能機組故障預測與健康管理系統和方法。

背景技術

伴隨著經濟和社會的快速發展，電力負荷迅速增長，峰谷差不斷加大，電網對穩定性提出了更高的要求，調峰能力不足將成為制約電力系統發展的關鍵問題。抽水蓄能電站作為世界公認的運行靈活可靠的調峰電源，以其調峰填谷的獨特運行特性，發揮著調節負荷、促進電力系統節能和維護電網安全穩定運行的功能，逐步成為電力系統有效的、不可或缺的調節手段。為保障抽水蓄能機組的安全穩定運行，提升電站的整體運營效率，研究開發抽水蓄能機組故障預測與健康管理(PHM)系統成為當前改提高抽水蓄能機組維護水平的一項重要工作。

PHM技術由美國軍方首次提出，因其實現了從設備狀態監測到健康管理思想的轉變，逐步被應用于多個領域不同類型設備的維護保障策略之中。針對抽水蓄能機組的故障預測與健康管理，目前尚未系統深入地開展相關研究，缺乏完善合理的抽水蓄能機組PHM系統體系結構，不能滿足對機組實施預防性狀態維修的功能需求。

由此可見，現有技術尚未考慮構建完善合理的抽水蓄能機組PHM系統，不能滿足對機組實施預防性狀態維修的功能需求。

發明內容

針對以上現有技術的缺陷或改進需求，本發明提出了一種抽水蓄能機組故障預測與健康管理系統和方法，其目的在于解決現有技術尚未考慮構建完善合理的抽水蓄能機組PHM系統，且不能滿足對機組實施預防性狀態維修的技術難題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種抽水蓄能機組故障預測與健康管理系統，包括：

設備監測模塊，用于使用狀態監測傳感器和機內自檢設備對抽水蓄能機組各子系統的運行狀態進行實時監測，得到抽水蓄能機組各子系統的狀態特征數據；

處理中心模塊，用于對抽水蓄能機組各子系統的狀態特征數據進行處理分析，得到抽水蓄能機組的維修決策建議；

決策支持模塊，用于利用抽水蓄能機組的維修決策建議，通過遠程維修決策保障中心、專家決策庫、現場維修決策保障中心的綜合分析，得到最終的抽水蓄能機組系統層級維修決策方案，實現對抽水蓄能機組的故障預測與健康管理；

所述抽水蓄能機組各子系統包括水泵水輪機系統、發電電動機系統、振動系統、擺度系統、調速器系統、進水閥系統、壓縮空氣系統、變壓器系統、SFC系統、勵磁系統、GIS系統和GCB系統。

進一步的，處理中心模塊，包括：

數據處理子模塊，用于對接收到的抽水蓄能機組各子系統的狀態特征數據進行數據融合和特征提取，并經數據轉換得到處理后的數據；

狀態評估子模塊，用于利用處理后的數據對抽水蓄能機組各子系統進行故障征兆辨識和健康狀態評估，得到抽水蓄能機組各子系統的潛在性故障發生時刻、隱患和初期異常、故障根源、健康狀況；

故障推理子模塊，用于利用抽水蓄能機組各子系統的潛在性故障發生時刻、隱患和初期異常、故障根源、健康狀況依次對抽水蓄能機組子系統的部件、抽水蓄能機組子系統和抽水蓄能機組進行故障診斷及故障趨勢預測，利用故障趨勢預測結果估計抽水蓄能機組的剩余使用壽命；