水力发电设备事故判断方法与流程

1.本发明属于水力发电故障检测技术领域，特别涉及一种水力发电设备事故判断方法。


背景技术：

2.水力发电站运行有水轮机、发电机、变压器等大量设备，一旦出现事故，将造成停机停电，尤其巨型机组水力发电站，对电站运营、电网稳定、社会经济发展都会造成很大的影响。目前，水力发电站事故判断方式，是在设备事故发生后，通过调看该事故设备及其相关监控测点信号的录波，查看是否录波到异常信号，通过分析异常监测点及其信号的因果、时间关系，判定事故类型、事故原因、事故经过和事故后果，最终根据事故判断给出处理措施，全程依靠运维人员及其经验进行判断。
3.该传统方法在设备现有监控信号实时监测的基础上并未做到综合分析和智能判断，设备事故特征初期并不能提供有效预警，事故发生后不能做到快速判断、定位、原因分析和事故决策。传统的事故判断方式消耗大量的人力和时间，效率低下、反应时间长，不能快速的决策事故并进行处理。


技术实现要素：

4.鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的水力发电设备事故判断方法，解决事故判定依靠人力、综合分析困难、事故前期预警难、判断周期长、决策速度慢等问题，实现事故的智能判断。
5.为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：
6.一种水力发电设备事故判断方法，步骤为：
7.步骤1：定义特征信号和后果信号，建立关键信号库和特征信号库：
8.所述的特征信号为事故发生前和发生时的信号，
9.所述的后果信号为事故发生后的信号，
10.所述的特征信号库用于管理各事故的特征信号，
11.所述的关键信号库用于管理各事故的特征信号和后果信号：
12.步骤2：定义事故判断类别：
13.所述的事故类别至少包括怀疑事故、确定事故和正确动作事故三种类型；
14.步骤3：构建事故判断规则，用于实现对步骤2事故类别的判断；
15.步骤4：进行规则实例化；
16.步骤5：执行规则，完成对事故的监视和判断。
17.优选地，在步骤2中，怀疑事故的定义为：特征信号和后果信号任一信号发生，判断为怀疑事故；
18.确定事故的定义为：共享性相同的特征信号，全部发生，判断为确定事故；
19.所述的共享性相同的特征信号为：当同一个事故采用了多套监测系统时，同一套
系统监测的信号为共享性相同的特征信号；
20.正确动作事故的定义为：共享性相同的特征、后果信号全部发生动作，并且后果信号发生在特征信号之后，判断为正确动作事故。
21.优选地，在步骤3中，利用xml语言和java编程实现步骤2的事故判断逻辑的规则；该规则为本方法中事故判断的通用规则，各事故判定规则均复制该规则创建。
22.优选地，在步骤4中，每个事故创建一个规则，通过与特征信号库、关键信号库中事故的特征信号、后果信号测点进行匹配，实现该事故规则实例化。
23.优选地，为避免信号累计产生误判断，定义了每个事故信号统计时间，设置为该事故预期持续时间，大于该时间，前面该事故的判断执行就结束；为减少信号处理工作量，定义了实例时间，以该时间段的信号列表为一次规则获取信号单元，进行一次规则执行，将整个水力发电站的事故完成规则的创建、实例化。
24.优选地，规则实时获取监控测点信号列表信息，执行事故判断，输出事故判断结果，所有实例化的规则同时监测，实现对整个水力发电站事故的监视。
25.本专利可达到以下有益效果：
26.本发明能够同时监测整个水力发电站的事故特征和后果信号，实现海量监控测点信号的综合分析、智能判断，实现事故的整体监视；对于缓慢发生事故，在特征信号均发生而后果信号尚未发生时，可提供事故预警，为运维人员判断事故是否发生以及及时采取预防措施提供支撑。本发明的方法适用于水力发电站各类事故，创建的规则具有通用性，新事故类型只要明确特征信号、后果信号，即可复制创建规则并进行实例化，实现事故智能判断。本发明实现了运维人员事故判断经验的沉淀，实现了流程化、程序化、智能化的事故判断，大大提高事故判断效率。
附图说明
27.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
28.图1为本发明事故判断流程；
29.图2为本发明事故判断逻辑；
30.图3为本发明事故判断规则执行逻辑。
具体实施方式
31.优选的方案如图1至图3所示，一种水力发电设备事故判断方法，
32.步骤1：定义特征信号和后果信号，建立关键信号库和特征信号库；
33.所述的特征信号为事故发生前和发生时的信号，所述的后果信号为事故发生后的信号，特征信号库用于管理各事故的特征信号，关键信号库用于管理各事故的特征信号和后果信号。
34.例：某事故的特征信号可为其他事故的后果信号，某事故的后果信号可为其他事故的特征信号。比如事故a的特征信号为a、b、c，后果信号为d、e；事故b的特征信号为d、f，后果信号g、h；事故c的特征信号为i、j、k，后果信号为a、s。则有事故a的特征信号a为事故c的后果信号，事故a的后果信号d为事故b的特征信号。
35.为保证信号库建立不混乱，建立特征信号库和关键信号库，特征信号库管理各事
故的特征信号，关键信号库管理各事故的特征信号和后果信号。特征信号库和关键信号库对各事故的监控测点信号进行特征、后果的定义并进行维护。
36.步骤2：定义事故判断类别，制定事故判断逻辑，所述的事故类别包括怀疑事故、确定事故和正确动作事故；
37.怀疑事故：特征信号和后果信号任一信号发生，判断为怀疑事故；
38.确定事故：共享性相同的特征信号，全部发生，判断为确定事故；同一个设备可能采用了一套或两套监测系统，所述的信号共享性相同是指信号源于同一套监测系统；
39.正确动作事故：共享性相同的特征、后果信号全部发生动作，并且后果信号发生在该事故所有特征信号之后，判断为正确动作事故。
40.步骤3：构建事故判断规则，具体地，利用xml语言和java编程实现步骤2的事故判断逻辑的规则，完成电脑编程程序。
41.本步骤是基于可视化操作方式，利用各种规则构建元素包括条件逻辑、操作符、计算符、函数与方法等，完成对输入数据的逻辑处理过程。生成的规则文件以xml的方式进行存储。规则执行引擎解析xml文件，将规则转换为可执行的服务形式。该规则实现了步骤2的智能判断。
42.该创建的规则实现了步骤2事故的智能判断，为本方法中事故判断的通用规则，各事故判定规则均为该规则。
43.监控测点信号组成信号列表，事故判断规则从信号列表获取信号，通过对其进行事故的特征信号、后果信号匹配，并按照一定的逻辑规则进行计算，输出事故类别判断。
44.规则使用可扩展标记语言xml格式进行存储，便于程序解析和扩展，解析后的规则文件可以易阅读的文本形式展示。
45.步骤4：进行规则实例化；
46.每个事故通过复制步骤3中的规则创建一个规则，通过与特征信号库、关键信号库中该事故的特征信号、后果信号测点进行匹配，实现该事故规则实例化。为避免信号累计产生误判断，定义了每个事故信号统计时间，设置为该事故预期持续时间，大于该时间，前面该事故的判断执行就结束。每个事故的发生都有一个预期持续时间，为该事故发生的整个周期时长。当事故规则在监控信号组成的信号列表中获取到该事故的第一个信号时开始统计时间，当统计时间大于该事故的预期持续时间，该事故判断规则的一次判定就结束了，避免因为时间无限时长导致信号累计判断而造成的事故误判。
47.为减少信号处理工作量，定义了实例时间，以该时间段的信号列表为一次规则获取信号的输入，执行一次规则。
48.可将整个水力发电站的事故完成规则创建、实例。
49.步骤5：执行规则，完成对事故的监视和判断。
50.规则实时获取监控测点信号列表信息，执行事故判断，输出事故判断结果，所有已实例化的规则均在执行，实现对整个水力发电站事故的监视。
51.本步骤中，步骤5除输出事故判断结果外，还可输出准确事故和正确动作事故的更多详细信息，在步骤4规则的同时可关联信号的详细信息和事故处置集。详细信息包括特征信号、后果信号及其出现时间等信息。事故处置集包括：原因分析、事故处理等，可将运维人员针对应对事故的处置措施沉淀下来，并实现快速展示，以供事故快速决策。
52.例如：以某事故具有a/b套监控为例，进行事故判断执行逻辑的说明：
53.系统已定义好各种事故的特征、后果信号。事故发生时，相关的信号数据进入信号队列，实例化的事故规则实时获取信号队列信号，当信号到达时，执行相关联的事故判定规则。第一个信号达到即执行，后续信号继续发生，累加到前面的信号上，再次执行相关联的事故判定规则。
54.每一次执行的时候，对从第一个信号到当前信号的信号列表，执行如下判定逻辑：
55.(1)特征信号、后果信息任一信号发生，事故首先被确定为“怀疑事故”；
56.(2)根据a、b套分别判定事故是不是确定发生，以及是不是正确响应。a、b套执行的判定逻辑是相同的，最终结果为a套和b套执行结果的“或”操作(事故如果有a套和b套两套监测系统，对于事故的判断是对a套和b套执行的事故判定结果的“或”操作)。
57.以a套为例：
58.过滤得到a套特征信号列表(事故判断规则从所有监控信号组成的信号列表中提取出该事故a套监控系统的特征信号列表)，统计a套特征信号最早时间、最晚时间、特征信号数量、未出现特征信号数量。当a套特征信号数量》0且a套未出现特征信号数量＝0时，即：a套特征信号全部发生，进一步判定为“确定事故”。
59.正确动作事故：共享性相同的特征、后果信号全部发生动作，并且后果信号发生在该事故所有特征信号之后，判断为正确动作事故。
60.对“确定事故”继续判断，过滤得到a套后果信号列表，统计a套后果信号最早时间、后果信号数量、未出现后果信号数量。当a套后果信号数量》0且a套未出现后果信号数量＝0且a套特征信号最晚时间《a套后果信号最早时间时，即：a套后果信号全部发生。且所有特征信号在后果信号之前。进一步判定为“正确动作事故”。
61.(3)最后，a、b套实行“或”操作，对事故进行判断。
62.下面以具体案例解释本发明的可实施性。
63.实施例1：
64.本发明能够同时监测整个水力发电站的事故特征和后果信号，实现海量监控测点信号的综合分析、智能判断，实现事故的整体监视；对于缓慢发生事故，在特征信号均发生而后果信号尚未发生时，可提供事故预警，为运维人员判断事故是否发生以及及时采取预防措施提供支撑。以某回输电线线路保护动作5032开关失灵事故为例，其事故智能判断过程如下。
65.步骤1：定义特征信号和后果信号，建立关键信号库和特征信号库；所述的特征信号为事故发生前和发生时的信号，所述的后果信号为事故发生后的信号，特征信号库用于管理各事故的特征信号，关键信号库用于管理各事故的特征信号和后果信号。
66.例如：如表1所示的信号为该事故发生前和发生时的信号，为该事故的特征信号，在已定义并建立的特征信号库中载入该信号并进行管理。
67.表1某回输电线线路保护动作5032开关失灵事故特征信号
68.序号测点信号名称判断状态共享性类型1第一套线路保护rcs-931am保护跳闸动作a特征2第二套线路保护rcs-931am保护跳闸动作b特征35032断路器失灵保护_失灵动作动作a特征
45032断路器失灵保护_失灵跳本开关动作a特征55032断路器失灵保护_跳闸a相动作a特征65032断路器失灵保护_跳闸b相动作a特征75032断路器失灵保护_跳闸c相动作a特征
69.如表2所示的信号为该事故发生后的信号，为该事故的后果信号，在已定义并建立的关键信号库中载入该信号并进行管理。
70.表2某回输电线线路保护动作5032开关失灵事故后果信号
71.序号测点信号名称判断状态共享性类型15032智能汇控_第一组出口跳闸动作a后果25032智能汇控_第二组出口跳闸动作b后果35033开关分位动作a后果45031开关分位动作a后果5gcb分闸状态动作a后果
72.步骤2：定义事故判断类别，制定事故判断逻辑，所述的事故类别包括怀疑事故、确定事故和正确动作事故；怀疑事故：特征信号和后果信号任一信号发生，判断为怀疑事故；确定事故：共享性相同的特征信号，全部发生，判断为确定事故；同一个设备可能采用了一套或两套监测系统，所述的信号共享性相同是指信号出于同一套监测系统；正确动作事故：共享性相同的特征、后果信号全部发生动作，并且后果信号发生在该事故所有特征信号之后，判断为正确动作事故。
73.例如：
74.表1中序号1、3、4、5、6、7和表2中序号1、3、4、5的信号均为a监测系统，这些信号的共享性相同。同理，表1中序号2和表2中序号2的信号信号均为b监测系统，这些信号的共享性相同。
75.当表1中的任何一个信号发生，则怀疑该事故可能发生，为怀疑事故。
76.当表1中的同为a监测系统的信号或者同为b监测系统的信号都发生时，则判断该事故确定发生，为确定事故。
77.当表1、表2中的同为a监测系统的特征信号和后果信号都发生时，并且表2中的后果信号发生在表1中的所有特征信号之后，判断为该事故确定发生且正确动作，为正确动作事故。b监测系统同理，两套系统在判定中执行“或”操作，只要a套或b套满足，均判定该事故为正确动作事故。
78.步骤3：构建事故判断规则；事故判断规则构建是基于可视化操作方式，利用各种规则构建元素包括条件逻辑、操作符、计算符、函数与方法等，完成对输入数据的逻辑处理过程。生成的规则文件以xml的方式进行存储。规则执行引擎解析xml文件，将规则转换为可执行的服务形式。
79.该创建的规则实现了步骤2事故的智能判断，为本方法中事故判断的通用规则，各事故判定规则均为该规则。监控测点信号组成信号列表，事故判断规则从信号列表获取信号，通过对其进行事故的特征信号、后果信号匹配，并按照一定的逻辑规则进行计算，输出事故类别判断。
80.规则使用可扩展标记语言xml格式进行存储，便于程序解析和扩展，解析后的规则
文件可以易阅读的文本形式展示。
81.具体规则如下：
82.步骤4：进行规则实例化；每个事故通过复制步骤3中的规则创建一个规则，通过将特征信号库、关键信号库中该事故的特征信号、后果信号测点进行匹配，实现该事故规则实例化。第一个信号达到即执行，后续信号继续发生，累加到前面的信号上，再次执行相关联的事故判定规则。为避免信号累计产生误判断，定义了每个事故信号统计时间，设置为该事故预期持续时间，大于该时间，前面该事故的判断执行就结束。
83.例如：该事故复制步骤3的规则创建了一个只判断该事故的规则，该规则的输入信号进行匹配与表1和表2中的信号进行匹配，即完成了该事故的规则实例化。表1中的任何一个信号达到即执行规则，后续信号继续发生，累加到前面的信号上，再次执行相关联的事故判定规则。因为该事故发生前、发生时和发生后的信号是极为短暂的，以ms计，因此为了避免信号是因为长时间积累造成的误判断，给该事故信号统计时间加以约束在1s，大于该时间，前面针对该事故的判断执行就结束，自动开启下一次的智能判断。
84.步骤5：执行规则，完成对事故的监视和判断。规则实时获取监控测点信号列表信息，执行事故判断，输出事故判断结果，所有已实例化的规则均在执行，实现对整个水力发电站事故的监视。
85.例如：该事故b套特征信号和后果信号均发生，判定该事故为确定事故。该事故的相关信号是与其他事故的信号一起在监控测点信号列表中，其他已创建并已实例的事故规则也会从信号列表中自动获取其事故的相关信号并进行智能判断。
86.在本步骤中，步骤5除输出事故判断结果外，还可输出准确事故和正确动作事故的更多详细信息，并可在步骤4规则时关联信号的详细信息和处置集。详细信息包括特征信号、后果信号及其出现时间等信息。事故处置集包括：原因分析、事故处理等，可将运维人员针对应对事故的处置措施沉淀下来，并实现快速展示，以供事故快速决策。
87.例如：该事故b套信号判定为确定事故，实例化的信号详细信息如表3所示：
88.表3信号详细信息
[0089][0090]
该事故处置集如下：
[0091]
一检查与判断
[0092]
1、检查返回屏开关分合闸情况，5032开关有无电流、电压，1fb～4fb运行状态；
[0093]
2、检查10kv、3m、4m联络运行正常；
[0094]
3、检查全厂出力、系统频率、系统电压是否稳定、agc与avc是否退出运行；
[0095]
4、查看故障录波、母线保护、相邻开关保护、变压器保护、安控报警等情况并记录、打印报告；
[0096]
5、梳理监控系统信号；
[0097]
6、现场检查一次设备(5032开关对应及相邻间隔)。
[0098]
二汇报与联系
[0099]
1、汇报调度；
[0100]
2、汇报厂长及分管厂领导、部门领导(运行部、安监部、生管部、维修部门)
[0101]
3、汇报厂应急办及根据厂应急办指示汇报公司24小时应急值班室
[0102]
4、必要时启动应急on-call协助
[0103]
三调整与处理
[0104]
1、开启泄洪闸补水(开启前通过定向广播通知下游)。
[0105]
2、调整安控运行方式：更改切机方式、安控运行方式，投入500kv、向复ii线检修压板、5031开关检修压板；
[0106]
3、若4f机组未停机，请示厂领导后申请将4f机组停机至冷却水并转冷备用；
[0107]
4、确认5032开关无电流，申请拉开5032开关两侧刀闸并做好隔离措施；
[0108]
5、申请增加机组出力及开启备用机组，调整左岸机组切机方式、主变中性点方式；
[0109]
6、查明5032开关失灵动作原因，视处理情况恢复(申请将5031开关、4fb恢复运行)；
[0110]
7、收集原始资料，撰写事故报告。
[0111]
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种水力发电设备事故判断方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：定义特征信号和后果信号，建立关键信号库和特征信号库：所述的特征信号为事故发生前和发生时的信号，所述的后果信号为事故发生后的信号，所述的特征信号库用于管理各事故的特征信号，所述的关键信号库用于管理各事故的特征信号和后果信号：步骤2：定义事故判断类别：所述的事故类别至少包括怀疑事故、确定事故和正确动作事故三种类型；步骤3：构建事故判断规则，用于实现对步骤2事故类别的判断；步骤4：进行规则实例化；步骤5：执行规则，完成对事故的监视和判断。2.根据权利要求1所述的水力发电设备事故判断方法，其特征在于：在步骤2中，怀疑事故的定义为：特征信号和后果信号任一信号发生，判断为怀疑事故；确定事故的定义为：共享性相同的特征信号，全部发生，判断为确定事故；所述的共享性相同的特征信号为：当同一个事故采用了多套监测系统时，同一套系统监测的信号为共享性相同的特征信号；正确动作事故的定义为：共享性相同的特征、后果信号全部发生动作，并且后果信号发生在特征信号之后，判断为正确动作事故。3.根据权利要求1所述的水力发电设备事故判断方法，其特征在于：在步骤3中，利用xml语言和java编程实现步骤2的事故判断逻辑的规则；该规则为本方法中事故判断的通用规则，各事故判定规则均复制该规则创建。4.根据权利要求1所述的水力发电设备事故判断方法，其特征在于：在步骤4中，每个事故创建一个规则，通过与特征信号库、关键信号库中事故的特征信号、后果信号测点进行匹配，实现该事故规则实例化。5.根据权利要求1所述的水力发电设备事故判断方法，其特征在于：为避免信号累计产生误判断，定义了每个事故信号统计时间，设置为该事故预期持续时间，大于该时间，前面该事故的判断执行就结束；为减少信号处理工作量，定义了实例时间，以该时间段的信号列表为一次规则获取信号单元，进行一次规则执行，将整个水力发电站的事故完成规则的创建、实例化。6.根据权利要求1所述的水力发电设备事故判断方法，其特征在于：规则实时获取监控测点信号列表信息，执行事故判断，输出事故判断结果，所有实例化的规则同时监测，实现对整个水力发电站事故的监视。

技术总结
一种水力发电设备事故判断方法，步骤为：步骤1：定义特征信号和后果信号，建立关键信号库和特征信号库；步骤2：定义事故判断类别，制定事故判断逻辑，所述的事故类别包括怀疑事故、确定事故和正确动作事故；步骤3：构建事故判断规则；步骤4：进行规则实例化；步骤5：执行规则，完成对事故的监视和判断。本发明解决事故判定依靠人力、综合分析困难、事故前期预警难、判断周期长、决策速度慢等问题，实现事故的智能判断。智能判断。智能判断。


技术研发人员：冉应兵 关杰林 张春辉 宋晶辉 谭鋆 郭钰静 肖燕凤 皮有春 易万爽 徐铬
受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/8/21