[发明专利]水电机组全方位一体化协同在线监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种在线监测系统，尤其涉及一种水电机组全方位一体化协同在线监测系统，属于在线监测领域。

背景技术

自上世纪90年代以来，旨在提高水电机组运行可靠性和经济效益的“状态检修”成为研究的焦点，以掌握水电机组健康状况为目标的状态监测技术取得了长足的发展与进步，多种水电机组状态监测系统投入工业应用。这些系统可以归纳为两类：一类是专项监测装置，对水轮发电机组或其中某个设备的某项（类）状态进行监测，如加拿大VibroSystM公司的发电机气隙监测系统（AGMS）、加拿大IRIS公司的便携式局部放电监测仪（PDA）、华中科技大学HSJ机组振摆监测系统等。另一类是集合监测系统，即将多个专项监测装置集合到同一网络平台上，如加拿大VibroSystM公司的水轮发电机组在线监测与诊断系统（ZOOM）、北京华科同安公司的TN8000水电机组状态监测分析故障诊断系统、北京奥技异电气技术研究所的PSTA2003网络化全状态监测系统等。

水电机组是一个由水力、机械、电气、控制和辅助设备构成的强耦合复杂大系统，牵一发而动全身，所以不仅需要对机组进行全面的监测，而且要求将各项监测集成在同一平台上，并实现信息共享和行为协调（如同步采集、同步存储、关联分析等）。上述的专项监测装置和集合监测系统都无法满足要求：

(1)没有实现全面监测。虽然部分系统称具有实现全状态监测能力，但均未实现，普遍没有对控制设备和辅助设备的监测，而这些设备不仅对机组的安全和可靠性至关重要，而且故障率高、维护密集（maintenance intensive）（相对水轮机、发电机等主机而言）。

(2)没有关联协同机制。在集合监测系统中，虽然各监测装置的监测数据在带上GPS时标后可以集合起来，开展关联分析，但由于各监测装置独立采集、存储、分析，相互间没有协同机制，经常出现在对同一事件进行分析时因为数据不完整而无法关联的问题。

(3)没有实现多源一体化。机组状态数据来源多样：其一为控制系统采集的状态数据，分为微秒级的保护系统数据（保护录波装置等）、毫秒级的闭环调节系统数据（调速器、励磁调节器等）和秒级的监控系统数据（监控现地控制单元等）；其二是各在线监测装置采集的状态数据，有纳秒级的局部放电数据、微秒级的声波数据、毫秒级（可达0.1毫秒）的机械状态数据；当前的各种水电机组全方位一体化协同在线监测系统不能有效解决机组多源多尺度异构状态数据的有机融合问题。

为此，迫切需要发明更先进的水电机组全方位一体化协同在线监测系统，旨在实现水电机组水力、机械、电气、控制及辅助设备等的全方位监测，建立各专项监测装置之间关联协同机制，并实现多来源、多时标、异构机组状态数据的有机融合，这对提高分析与诊断结果的准确性、全面性与可信性以及设备的可靠性与可利用率，减少维护成本从而逐步实现机组的状态维修等具有十分重要的意义。

发明内容

为了改进现有技术的不足，本发明提供了一种水电机组全方位一体化协同在线监测系统，技术方案如下文所述。

本发明提供的水电机组全方位一体化协同在线监测系统，利用带物理隔离的单向现场总线通讯实现监测系统、监控LCU、调速器和励磁调节器之间的连接，其特征在于：所述监测系统包括综合单元、控制单元、机械单元与电气单元，其中，四个监测单元彼此之间通过CAN网与以太网相连接，综合单元又通过机组监测局域网与光纤收发器连接至远程维护网，所述控制单元连接一调速器、一励磁调节器及一信号传感与调理器，所述机械单元连接一机械单元信号传感与调理器，所述电气单元连接一电气单元信号传感与调理器与变压器油监测系统，所述综合单元连接监控LCU与故障录波装置。

优选的，通过上述结构，所述四个监测单元通过实时现场总线与以太网被集成到统一的平台上，构成监测系统，每个监测单元对相应子系统或设备进行在线监测，同时与其它监测单元进行实时信息交互、协同合作、关联同步动作及信息共享，共同实现水电机组全方位一体化协同监测。

优选的，上述控制单元对机组控制设备进行在线监测与分析。

优选的，上述综合单元还包括对辅助设备的在线监测，所需信息均来自监控LCU，所述辅助设备包括油系统、顶盖漏水与排水系统及技术供水系统等。

优选的，上述在线监测系统的监测包括一体化监测和协同监测，通过工况同步、异常事件同步及时间同步技术实现了多来源、多时标、异构机组状态数据的有机融合。