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【摘要】潘口水电站单机容量达250MW，要适应电站水头变化幅度大、运行条件复杂的特点，其稳定性问题受到各方面的广泛关注，因而决定对机组运行状态实施在线监测分析，以便实时掌握机组的运行特性，确保机组安全稳定运行。本文详细介绍了潘口水电站TN8000机组状态监测系统的构成、特点、功能，以及自投运以来，在机组运行试验数据分析、掌握机组运行特性、捕捉和分析事故等方面发挥的重要作用。
【关键词】水电站；水轮发电机组；状态监测；振动
1.潘口水电站机组状态监测系统概述
潘口水电站地处堵河干流上游河段，坝址位于湖北省十堰市竹山县境内，下距竹山县城13km（公路里程）。大坝正常蓄水位355.0m，死水位330.0m，总库容23.53亿m3，调节库容11.20亿m3，具有完全年调节能力。电站以发电为主，兼有防洪、航運等综合利用效益。电站总装机容量500MW，年利用小时数2157 h，保证出力86.7MW，多年平均发电量10.8亿kW·h。
目前，潘口水电站两台机组全部安装了北京华科同安公司开发生产的TN8000机组状态监测分析故障诊断系统。该系统针对潘口水电站机组的结构特点及运行特点，在测点布置、数据储存、信号分析及状态分析诊断等方面作了针对性的开发，并在机组安装阶段进行了安装，目前该系统自2012年5月先后在潘#1机组、潘#2机组上投运以来，对掌握机组的不稳定工况区、机组变负荷特性、变水头特性，进行机组性能试验，及时发现事故和分析事故原因，起到了重要的作用。
２.系统总体结构
数据采集站由一个标准机柜和机柜内相关设备组成，放置在每台机组的机旁盘，主要负责各种信号的采集、存储和数据处理。数据采集站内安装有TN8001稳定性数据采集箱、液晶显示器及相关网络设备，可实现数据的实时显示、分析和报警，并可实现机组的各种常见试验功能。
状态数据服务器用于存储和管理从各数据采集站传送过来的各种数据，可同时管理多台机组的数据。所有数据由实时数据库进行管理，可实现大容量数据的实时存储和读取。状态数据服务器安装在主控室内，由于与就地数据采集站之间距离较远，因此采用光缆通讯。
WEB服务器安装在电厂在线监测网络与电厂MIS网之间，负责发布状态数据服务器中的各种数据及分析诊断结果。
3.监测内容
4.系统主要功能
潘口水电站TN8000机组状态监测系统可提供以下主要功能：
4.1稳定性参数监测分析
本系统可实时采集机组振动、摆度、压力脉动等稳定性参数，并在相关终端上以结构示意图、棒图、数据表格、曲线等形式实时动态显示所监测的数据和状态。TN8000系统还提供时域波形分析、频域分析、轴心轨迹图、空间轴线图、瀑布图、相关趋势分析等多种专业分析工具，分析机组的稳态数据，以评价机组在稳态运行时的状态：
4.2过渡过程参数分析
TN8000系统提供了连续波形、波特图、级联图、多轴心轨迹图、相关趋势图等多种的分析工具，为分析和评价机组在启停机、甩负荷、变励磁、变负荷等过渡过程中的状态提供有效分析手段。
4.3报警预警功能
针对潘口电站机组运行水头变幅较大、运行工况复杂的特点，TN8000系统设计开发了基于工况的报警预警技术，根据水头、负荷、导叶开度等工况将机组运行状态分成不同工况，在各工况下自动建立标准样本数据和各工况报警值，提供限值报警、趋势报警和样本靶图报警，可以有效实现机组异常现象的早期预警提示和故障报警。
4.4事故追忆
TN8000系统提供强大和完备的数据库管理功能，可记录机组出现异常信息前后的完整数据，确保机组发生事故时能提供完整、详尽的数据供分析诊断。系统提供各种专业工具实现对事故数据的回放和分析。
4.5故障诊断
TN8000系统提供了一套针对潘口电站机组的故障诊断专家分析系统，可对水轮机、发电机等设备的常见故障进行诊断。
4.6性能试验
利用TN8000系统，可以方便地辅助现场进行各种试验，并生成机组动、稳态性能的试验报告。
4.7优化运行
系统通过一定时间的数据积累，自动统计各个工况下的稳定性参数，逐步得到机组运行的良好工况区域，明确危险或不良工况区，从而指导机组尽可能避开危险工况区运行。
4.8状态报告
TN8000系统全面支持状态报告的制作，全面提供反映机组动稳态特性和机组各部件运行状态变化的运行报告，所有报告采用与Excel、Word等标准处理程序兼容的文件格式存储。
4.9远程分析诊断
TN8000系统可方便地利用电厂局域网构建厂级机组状态监测网。设备管理工程师在网络可及的范围内，即可方便地实现机组的在线监测分析和诊断，随时掌握机组的状态，使其状态监测工作更加有效。用户可以通过WEB浏览方式对机组状态进行监测和分析。
5.数据存储策略
对状态监测系统而言，数据存储和管理策略是需解决的核心技术。传统的监测系统数据管理基本采用具有强大的检索功能的关系型数据库如Oracle、SQL Server来进行管理，但由于这些关系型数据库设计重点在于解决并发查询性能上，且数据不经任何压缩手段，因此用于存储状态监测系统的大容量数据将会导致数据库可靠性降低、数据读取和存储速度较慢。实时数据库适合于大容量数据存储和实时性要求较高场合，因而适用于状态监测数据的存储管理。本系统针对逻辑数据库和实时数据库的优点，采用了具有高效压缩比的实时数据库，可有效管理潘口电站机组状态监测的大容量数据的存储和读取。
TN8000系统可根据机组运行状态的变化形成不同的数据库：实时数据库、历史数据库、黑匣子数据库、过渡过程数据库和样本数据库。数据库采用了高效的数据压缩技术，可以长期存储机组稳态、过渡过程数据及高密度录波数据。提供黑匣子记录功能，可记录机组出现异常信息前后的完整数据，确保机组发生事故时能提供完整、详尽的数据供分析诊断。系统可自动建立各种工况下的样本数据，并提供基于样本的各种专业分析和诊断工具。
6.应用情况
TN8000系统自2012年5月在潘口电站投运以来，积累了大量历史数据，对掌握机组不稳定工况区、机组变负荷特性、变水头特性，进行机组性能试验，及时发现事故和分析事故原因，起到了重要的作用。
7.结束语
7.1潘口水电站机组运行工况复杂，水头变幅较大，在线状态监测系统只有做针对性的开发和设计，才能满足电厂的实际需要。
7.2现场应用表明，TN8000机组状态监测系统在掌握机组运行特性、捕捉和分析事故等方面可提供重要指导作用。 [科]
【参考文献】
［１］刘晓亭.大型水轮发电机组运行设备诊断与维护高效管理模式实验研究.水力发电，1997.4.
［２］郑松远.水电厂实施状态监测的关键技术.全国大中型水电厂技术协作网，2005.11.
【关键词】水电站；水轮发电机组；状态监测；振动
1.潘口水电站机组状态监测系统概述
潘口水电站地处堵河干流上游河段，坝址位于湖北省十堰市竹山县境内，下距竹山县城13km（公路里程）。大坝正常蓄水位355.0m，死水位330.0m，总库容23.53亿m3，调节库容11.20亿m3，具有完全年调节能力。电站以发电为主，兼有防洪、航運等综合利用效益。电站总装机容量500MW，年利用小时数2157 h，保证出力86.7MW，多年平均发电量10.8亿kW·h。
目前，潘口水电站两台机组全部安装了北京华科同安公司开发生产的TN8000机组状态监测分析故障诊断系统。该系统针对潘口水电站机组的结构特点及运行特点，在测点布置、数据储存、信号分析及状态分析诊断等方面作了针对性的开发，并在机组安装阶段进行了安装，目前该系统自2012年5月先后在潘#1机组、潘#2机组上投运以来，对掌握机组的不稳定工况区、机组变负荷特性、变水头特性，进行机组性能试验，及时发现事故和分析事故原因，起到了重要的作用。
２.系统总体结构
数据采集站由一个标准机柜和机柜内相关设备组成，放置在每台机组的机旁盘，主要负责各种信号的采集、存储和数据处理。数据采集站内安装有TN8001稳定性数据采集箱、液晶显示器及相关网络设备，可实现数据的实时显示、分析和报警，并可实现机组的各种常见试验功能。
状态数据服务器用于存储和管理从各数据采集站传送过来的各种数据，可同时管理多台机组的数据。所有数据由实时数据库进行管理，可实现大容量数据的实时存储和读取。状态数据服务器安装在主控室内，由于与就地数据采集站之间距离较远，因此采用光缆通讯。
WEB服务器安装在电厂在线监测网络与电厂MIS网之间，负责发布状态数据服务器中的各种数据及分析诊断结果。
3.监测内容
4.系统主要功能
潘口水电站TN8000机组状态监测系统可提供以下主要功能：
4.1稳定性参数监测分析
本系统可实时采集机组振动、摆度、压力脉动等稳定性参数，并在相关终端上以结构示意图、棒图、数据表格、曲线等形式实时动态显示所监测的数据和状态。TN8000系统还提供时域波形分析、频域分析、轴心轨迹图、空间轴线图、瀑布图、相关趋势分析等多种专业分析工具，分析机组的稳态数据，以评价机组在稳态运行时的状态：
4.2过渡过程参数分析
TN8000系统提供了连续波形、波特图、级联图、多轴心轨迹图、相关趋势图等多种的分析工具，为分析和评价机组在启停机、甩负荷、变励磁、变负荷等过渡过程中的状态提供有效分析手段。
4.3报警预警功能
针对潘口电站机组运行水头变幅较大、运行工况复杂的特点，TN8000系统设计开发了基于工况的报警预警技术，根据水头、负荷、导叶开度等工况将机组运行状态分成不同工况，在各工况下自动建立标准样本数据和各工况报警值，提供限值报警、趋势报警和样本靶图报警，可以有效实现机组异常现象的早期预警提示和故障报警。
4.4事故追忆
TN8000系统提供强大和完备的数据库管理功能，可记录机组出现异常信息前后的完整数据，确保机组发生事故时能提供完整、详尽的数据供分析诊断。系统提供各种专业工具实现对事故数据的回放和分析。
4.5故障诊断
TN8000系统提供了一套针对潘口电站机组的故障诊断专家分析系统，可对水轮机、发电机等设备的常见故障进行诊断。
4.6性能试验
利用TN8000系统，可以方便地辅助现场进行各种试验，并生成机组动、稳态性能的试验报告。
4.7优化运行
系统通过一定时间的数据积累，自动统计各个工况下的稳定性参数，逐步得到机组运行的良好工况区域，明确危险或不良工况区，从而指导机组尽可能避开危险工况区运行。
4.8状态报告
TN8000系统全面支持状态报告的制作，全面提供反映机组动稳态特性和机组各部件运行状态变化的运行报告，所有报告采用与Excel、Word等标准处理程序兼容的文件格式存储。
4.9远程分析诊断
TN8000系统可方便地利用电厂局域网构建厂级机组状态监测网。设备管理工程师在网络可及的范围内，即可方便地实现机组的在线监测分析和诊断，随时掌握机组的状态，使其状态监测工作更加有效。用户可以通过WEB浏览方式对机组状态进行监测和分析。
5.数据存储策略
对状态监测系统而言，数据存储和管理策略是需解决的核心技术。传统的监测系统数据管理基本采用具有强大的检索功能的关系型数据库如Oracle、SQL Server来进行管理，但由于这些关系型数据库设计重点在于解决并发查询性能上，且数据不经任何压缩手段，因此用于存储状态监测系统的大容量数据将会导致数据库可靠性降低、数据读取和存储速度较慢。实时数据库适合于大容量数据存储和实时性要求较高场合，因而适用于状态监测数据的存储管理。本系统针对逻辑数据库和实时数据库的优点，采用了具有高效压缩比的实时数据库，可有效管理潘口电站机组状态监测的大容量数据的存储和读取。
TN8000系统可根据机组运行状态的变化形成不同的数据库：实时数据库、历史数据库、黑匣子数据库、过渡过程数据库和样本数据库。数据库采用了高效的数据压缩技术，可以长期存储机组稳态、过渡过程数据及高密度录波数据。提供黑匣子记录功能，可记录机组出现异常信息前后的完整数据，确保机组发生事故时能提供完整、详尽的数据供分析诊断。系统可自动建立各种工况下的样本数据，并提供基于样本的各种专业分析和诊断工具。
6.应用情况
TN8000系统自2012年5月在潘口电站投运以来，积累了大量历史数据，对掌握机组不稳定工况区、机组变负荷特性、变水头特性，进行机组性能试验，及时发现事故和分析事故原因，起到了重要的作用。
7.结束语
7.1潘口水电站机组运行工况复杂，水头变幅较大，在线状态监测系统只有做针对性的开发和设计，才能满足电厂的实际需要。
7.2现场应用表明，TN8000机组状态监测系统在掌握机组运行特性、捕捉和分析事故等方面可提供重要指导作用。 [科]
【参考文献】
［１］刘晓亭.大型水轮发电机组运行设备诊断与维护高效管理模式实验研究.水力发电，1997.4.
［２］郑松远.水电厂实施状态监测的关键技术.全国大中型水电厂技术协作网，2005.11.