基于ROPN的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法与流程

基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法
技术领域
1.本发明涉及系统故障诊断技术领域，具体为一种基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法。


背景技术：

2.水轮机调速器是水力发电厂的重要设备，承担着调节水轮机转速及控制出力的任务，而主配压阀是其最重要的执行机构之一，调速器通过电液转换器比例伺服阀将电信号转换成为油压的方向及流量信号，该信号经过主配压阀进行放大，对导叶接力器进行操作。主配压阀在实际使用过程中间很容易因为油液粘度、杂质颗粒、磨损等问题产生卡涩。主配压阀工作状态的优劣直接影响到机组的调节品质和安全稳定，因此调速器能否准确快速的进行主配压阀的工作状态诊断就显得尤为关键。在水轮机调速器进行故障诊断的过程中，可借助popn模型对其进行模型构造，以提升水轮机调速器的故障诊断效率。
3.petri网是一种多用于离散事件建模与分析的技术，主要包括面向过程的petri网(process-orientedpetrinet，popn)与面向资源的petri网(resource-orientedpetrinet，ropn)，其中ropn模型相对于popn模型规模更小，可以更加有效地分析离散事件系统的死锁、活性等方面问题，相对来说更接近对应实际工业应用。但目前仍然较多处于研究阶段，之所以尚未普及应用，是因为基于ropn建模可以得出多个结果，而缺少最佳决策的智能评估方法。现有技术中的水轮机调速器系统在进行故障诊断的过程中，仅通过传感器对其进行故障检测，若因传感器故障导致水轮机调速器出现故障，会较大程度影响水轮机整体系统的工作效率；鉴于此，我们提出了一种基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法，解决了现有技术中的水轮机调速器系统在进行故障诊断的过程中，仅通过传感器对其进行故障检测，若因传感器故障导致水轮机调速器出现故障，会较大程度影响水轮机整体系统的工作效率的问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法，所述障诊断方法包括如下步骤：
6.s1、先对水轮机调速器正常状态下的原始数据进行读取和记录，然后通过水轮机调速器的检测单元对通过传感器对水轮机调速器的实时数据进行监控；
7.s2、检测单元上传感器监测的实时数据通过网络单元与网络服务器进行实时的数据连接，数据库通过在线监测的方式对数据进行动态分析，且数据动态分析过程中出现错误数据大于设定的阈值后进行报警处理，报警处理实时对监控管理者进行警报信息输出；
8.s3、监控管理者通过推理方式对实时数据的特征进行数据绑定，并确定最终的故障特征，并对警报信息进行批复处理，监控管理者将批复处理的警报信息进行上传，网络服
务器对上传的警报信息进行分析与反馈，并对水轮机调速器现场的工作人员进行信息反馈；
9.s4、工作人员根据信息反馈内容进行现场设备的调整，并进行相应的抢修工作，并对实际的调整过程即设备故障特征进行记录；
10.s5、对记录的设备故障特征与警报信息数据进行特征联系，并对特征联系后的数据进行记录。
11.可选的，所述检测单元采用canbus的方式进行数据传输。
12.可选的，所述实时数据包括：主配压阀的油液粘度、主配压阀的杂质颗粒浓度以及主配压阀的内部压强；从动配压阀的油液粘度、从动配压阀的杂质颗粒浓度以及从动配压阀的内部压强；接力器的行程反馈数据，通过接力器反馈的信号的趋势分析可以判断接力器存在开启、闭合、停止三个运动状态，主配压阀故障诊断可以将比例伺服阀反馈、主配压阀位置反馈、接力器行程反馈进行综合判断，使用其反馈之间的逻辑关系为判断条件，若信号间关系脱离了上述原则，则可以输出报警，提醒电厂检修人员进行故障处理。
13.可选的，所述分析与反馈包括：异常状态检测分析、故障诊断反馈。
14.可选的，所述异常状态检测分析在水轮机调速器系统中传感器所测得的状态量超过阈值或其产生不正常的波动所测得的结果。
15.可选的，所述故障诊断反馈采用系统自动诊断反馈和在线交互诊断，所述自动诊断由系统直接完成，由状态量是否越限，开关量、线路信号的情况来进行诊断；当遇到复杂的问题，系统无法直接诊断时，则由交互式诊断来完成。
16.可选的，所述交互式诊断综合利用了采集数据、现地检验、专家经验三大资源，它以提问的方式进行，是一种以人为中心的诊断方式，当交互式诊断的问题提出后，工作人员可以在监测中心通过查询实时数据、历史数据或模型仿真进行判断，也可以通过移动设备在工作现场通过实际的检修或实验进行判断。
17.可选的，所述实时数据的故障包括：可遇见的磨损偏差y1、系统常见偏差y2以及冲激偏差y
真
，所述可遇见的磨损偏差y1、系统常见偏差y2均为正常偏差，所述冲激偏差y
真
为突发偏差，且可遇见的磨损偏差y1、系统常见偏差y2的偏差数据记录并存储在网络服务器中。
18.可选的，所述批复处理的判断方式如下：
[0019][0020]
所述g(i)为传感器系统常见偏差y2的均值，所述s3中监控管理者对数据进行核算后，若所计算的偏差数据为可遇见的磨损偏差y1或系统常见偏差y2，则对系统进行对应区域传感器和对应区域设备进行检修；若所计算的偏差数据为y
真
，则对整体水轮机调速器系统进行停机处理，并对水轮机调速器整体进行检修处理。
[0021]
可选的，所述网络单元与网络服务器以tcp/ip的方式进行实时的数据传输。
[0022]
本发明提供了一种基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法。具备以下有益效果：
[0023]
1、该基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法，在出现传感器由于污垢导致的系统常见偏差或者设备在长时间使用而出现的可遇见的磨损偏差，此时的监控管理者能够根据数据对现场人员进行信息反馈，而现场人员能够根据设备真实情况，参考
反馈数据进行实时的设备调整，能够有效的提升设备检修效率。若所计算的偏差数据为y
真
，则对整体水轮机调速器系统进行停机处理，并对水轮机调速器整体进行检修处理。
[0024]
2、该基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法，采用系统自动诊断反馈和在线交互诊断，能够进一步的提升整个系统的判断效率，进而能够保证整体系统的实际的工作效率，使水轮机组快速恢复到预期的生产状态。
[0025]
3、该基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法，采用can总线的方式进行数据的实时传输，在进行系统拓展时，无需对相应的硬件进行调整更换，便于整体设备进行使用，在对应传感器设备升级时，无需对其他配件全部进行升级，进而能提升设备的延展性；网络单元可采用4g、5g以及有线网络的方式进行数据的传输，使得网络单元与网络服务器间能够稳定的进行网络连接，保证数据稳定的进行传输，使得整体系统运行的更加稳定。
附图说明
[0026]
图1为本发明结构示意图；
[0027]
图2为本发明结构示意图。
具体实施方式
[0028]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]
实施例1：
[0030]
请参阅图1-图2，本发明提供一种技术方案：一种基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法，障诊断方法包括如下步骤：
[0031]
s1、先对水轮机调速器正常状态下的原始数据进行读取和记录，然后通过水轮机调速器的检测单元对通过传感器对水轮机调速器的实时数据进行监控，检测单元采用canbus的方式进行数据传输，采用can总线的方式进行数据的实时传输，在进行系统拓展时，无需对相应的硬件进行调整更换，便于整体设备进行使用，在对应传感器设备升级时，无需对其他配件全部进行升级，进而能提升设备的延展性。
[0032]
s2、检测单元上传感器监测的实时数据通过网络单元与网络服务器进行实时的数据连接，数据库通过在线监测的方式对数据进行动态分析，且数据动态分析过程中出现错误数据大于设定的阈值后进行报警处理，报警处理实时对监控管理者进行警报信息输出，网络单元与网络服务器以tcp/ip的方式进行实时的数据传输，网络单元可采用4g、5g以及有线网络的方式进行数据的传输，使得网络单元与网络服务器间能够稳定的进行网络连接，保证数据稳定的进行传输。
[0033]
s3、监控管理者通过推理方式对实时数据的特征进行数据绑定，并确定最终的故障特征，并对警报信息进行批复处理，监控管理者将批复处理的警报信息进行上传，网络服务器对上传的警报信息进行分析与反馈，并对水轮机调速器现场的工作人员进行信息反馈，分析与反馈包括：异常状态检测分析、故障诊断反馈。
[0034]
s4、工作人员根据信息反馈内容进行现场设备的调整，并进行相应的抢修工作，并对实际的调整过程即设备故障特征进行记录。
[0035]
s5、对记录的设备故障特征与警报信息数据进行特征联系，并对特征联系后的数据进行记录。
[0036]
本实施例中，实时数据包括：主配压阀的油液粘度、主配压阀的杂质颗粒浓度以及主配压阀的内部压强；从动配压阀的油液粘度、从动配压阀的杂质颗粒浓度以及从动配压阀的内部压强；接力器的行程反馈数据，通过接力器反馈的信号的趋势分析可以判断接力器存在开启、闭合、停止三个运动状态，主配压阀故障诊断可以将比例伺服阀反馈、主配压阀位置反馈、接力器行程反馈进行综合判断，使用其反馈之间的逻辑关系为判断条件，若信号间关系脱离了上述原则，则可以输出报警，提醒电厂检修人员进行故障处理。
[0037]
实时数据的故障包括：可遇见的磨损偏差y1、系统常见偏差y2以及冲激偏差y
真
，可遇见的磨损偏差y1、系统常见偏差y2均为正常偏差，冲激偏差y
真
为突发偏差，且可遇见的磨损偏差y1、系统常见偏差y2的偏差数据记录并存储在网络服务器中。批复处理的判断方式如下：
[0038][0039]
其中，g(i)为传感器系统常见偏差y2的均值，s3中监控管理者对数据进行核算后，若所计算的偏差数据为可遇见的磨损偏差y1或系统常见偏差y2，则对系统进行对应区域传感器和对应区域设备进行检修；若所计算的偏差数据为y
真
，则对整体水轮机调速器系统进行停机处理，并对水轮机调速器整体进行检修处理。
[0040]
在出现传感器由于污垢导致的系统常见偏差或者设备在长时间使用而出现的可遇见的磨损偏差，此时的监控管理者能够根据数据对现场人员进行信息反馈，而现场人员能够根据设备真实情况，参考反馈数据进行实时的设备调整，能够有效的提升设备检修效率。
[0041]
实施例2：
[0042]
在实施例1的基础上，异常状态检测分析在水轮机调速器系统中传感器所测得的状态量超过阈值或其产生不正常的波动所测得的结果。故障诊断反馈采用系统自动诊断反馈和在线交互诊断，自动诊断由系统直接完成，由状态量是否越限，开关量、线路信号的情况来进行诊断；当遇到复杂的问题，系统无法直接诊断时，则由交互式诊断来完成。交互式诊断综合利用了采集数据、现地检验、专家经验三大资源，它以提问的方式进行，以人为中心的诊断方式，当交互式诊断的问题提出后，工作人员可以在监测中心通过查询实时数据、历史数据或模型仿真进行判断，也可以通过移动设备在工作现场通过实际的检修或实验进行判断。
[0043]
采用系统自动诊断反馈和在线交互诊断，能够进一步的提升整个系统的判断效率，进而能够保证整体系统的实际的工作效率，使水轮机组快速恢复到预期的生产状态。
[0044]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法，其特征在于：所述障诊断方法包括如下步骤：s1、先对水轮机调速器正常状态下的原始数据进行读取和记录，然后通过水轮机调速器的检测单元对通过传感器对水轮机调速器的实时数据进行监控；s2、检测单元上传感器监测的实时数据通过网络单元与网络服务器进行实时的数据连接，数据库通过在线监测的方式对数据进行动态分析，且数据动态分析过程中出现错误数据大于设定的阈值后进行报警处理，报警处理实时对监控管理者进行警报信息输出；s3、监控管理者通过推理方式对实时数据的特征进行数据绑定，并确定最终的故障特征，并对警报信息进行批复处理，监控管理者将批复处理的警报信息进行上传，网络服务器对上传的警报信息进行分析与反馈，并对水轮机调速器现场的工作人员进行信息反馈；s4、工作人员根据信息反馈内容进行现场设备的调整，并进行相应的抢修工作，并对实际的调整过程即设备故障特征进行记录；s5、对记录的设备故障特征与警报信息数据进行特征联系，并对特征联系后的数据进行记录。2.根据权利要求1所述的基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法，其特征在于：所述检测单元采用canbus的方式进行数据传输。3.根据权利要求1所述的基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法，其特征在于：所述实时数据包括：主配压阀的油液粘度、主配压阀的杂质颗粒浓度以及主配压阀的内部压强；从动配压阀的油液粘度、从动配压阀的杂质颗粒浓度以及从动配压阀的内部压强；接力器的行程反馈数据。4.根据权利要求1所述的基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法，其特征在于：所述分析与反馈包括：异常状态检测分析、故障诊断反馈。5.根据权利要求4所述的基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法，其特征在于：所述异常状态检测分析在水轮机调速器系统中传感器所测得的状态量超过阈值或其产生不正常的波动所测得的结果。6.根据权利要求4所述的基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法，其特征在于：所述故障诊断反馈采用系统自动诊断反馈和在线交互诊断，所述自动诊断由系统直接完成，由状态量是否越限，开关量、线路信号的情况来进行诊断；当遇到复杂的问题，系统无法直接诊断时，则由交互式诊断来完成。7.根据权利要求6所述的基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法，其特征在于：所述交互式诊断综合利用了采集数据、现地检验、专家经验三大资源，它以提问的方式进行，当交互式诊断的问题提出后，工作人员可以在监测中心通过查询实时数据、历史数据或模型仿真进行判断，也可以通过移动设备在工作现场通过实际的检修或实验进行判断。8.根据权利要求1所述的基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法，其特征在于：所述实时数据的故障包括：可遇见的磨损偏差y1、系统常见偏差y2以及冲激偏差y
真
，所述可遇见的磨损偏差y1、系统常见偏差y2均为正常偏差，所述冲激偏差y
真
为突发偏差，且可遇见的磨损偏差y1、系统常见偏差y2的偏差数据记录并存储在网络服务器中。9.根据权利要求8所述的基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法，其
特征在于：所述批复处理的判断方式如下：所述g(i)为传感器系统常见偏差y2的均值，所述s3中监控管理者对数据进行核算后，若所计算的偏差数据为可遇见的磨损偏差y1或系统常见偏差y2，则对系统进行对应区域传感器和对应区域设备进行检修；若所计算的偏差数据为y
真
，则对整体水轮机调速器系统进行停机处理，并对水轮机调速器整体进行检修处理。10.根据权利要求1所述的基于ropn的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法，其特征在于：所述网络单元与网络服务器以tcp/ip的方式进行实时的数据传输。

技术总结
本发明公开了一种基于ROPN的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法，涉及系统故障诊断技术领域。该基于ROPN的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法通过监控管理者通过推理方式对实时数据的特征进行数据绑定实现快速故障诊断。该基于ROPN的蓄能水电站水轮机调速器系统故障诊断方法，在出现传感器由于污垢导致的系统常见偏差或者设备在长时间使用而出现的可遇见的磨损偏差，此时的监控管理者能够根据数据对现场人员进行信息反馈，而现场人员能够根据设备真实情况，参考反馈数据进行实时的设备调整，能够有效的提升设备检修效率。若所计算的偏差数据为y


技术研发人员：冯文嵛 张云轩 侯梦龙 林杰胜 谢国栋 季怀杰 方勇 李东璐 梁志伟 蔡喜昌 周玉权
受保护的技术使用者：南方电网调峰调频发电有限公司运行分公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/6/28