随着智能电网建设以及我国能源结构的调整,智能水电站已成为水电行业的主要发展方向和全新目标。作为智能水电站的重要组成部分,状态监测系统在保证水电站的安全与稳定运行方面发挥了巨大的作用。然而,由于各系统独立运行,缺少互连通道与信息共享机制,导致各类监测数据以不同格式分散在各个系统中,形成众多的“信息孤岛”。“信息孤岛”极大地制约了监测数据的共享与应用,不利于水电站这一强耦合复杂大系统的运行分析与故障诊断,已成为智能水电站建设的瓶颈问题。如何对离散的数据资源进行整合,构建一体化的监测数据平台,并在此基础上,开展全面综合的数据分析,进一步提升水电站的故障报警与预警能力以及运行分析的自动化与智能化水平,成为目前水电站智能化建设亟待解决的问题。为此,在总结水电站设备状态监测技术、监测数据集成、数据清洗以及运行分析发展现状的基础上,针对水电站智能化建设面临的工程实际问题,以数据集成、数据可靠性、系统工程等理论与方法和现场专家积累的知识与经验为支撑,开展了面向智能水电站的监测数据集成及运行分析研究与实践。针对水电站的“信息孤岛”问题,结合智能水电站建设的工程实际需求,开展了监测数据集成方法研究。阐明了水电站状态监测数据集成的目标,结合本课题组已取得的研究成果,构建了面向智能水电站的一体化监测数据平台,设计了数据平台内监测数据的组织方法与关联策略。在此基础上,通过工况同步、事件同步驱动实现了监测数据的机组层关联集成,通过数据召唤、数据转存驱动实现了监测数据的厂站层关联集成,从而形成了统一的数据仓库,达到了“系统分散、数据集中”的一体化模式。进一步,对监测元数据进行了建模,提出了基于元数据的监测数据共享服务模型,解决了异源异构多度数据集成与应用中的标准化问题。由于监测设备缺陷与信号干扰等原因,水电站监测数据平台混入了大量的错误数据,对运行分析与故障诊断带来了严重的负面影响。为此,研究发挥数据平台内监测数据多源冗余的优势,并结合监测数据的固有特性,研究了水电站状态监测数据的清洗方法。在准确识别机组运行工况的基础上,融合了有效性检查、多源冗余校验、多状态关联校验、时间延时聚类对错误数据进行辨识;采用多源冗余切换、多状态关联解析计算或者融合运行工况与灰色关联模糊支持向量机回归的软测量对剔除的错误数据进行恢复。将所提方法应用于调速油系统状态数据、变压器油中溶解气体状态数据、稳定性状态数据的清洗中,取得了良好的效果。设备故障报警与预警能力是衡量水电站智能化水平的重要指标。针对水电站现有自动化系统误报与漏报频繁、缺乏预警、且报警覆盖率低的问题,根据系统构成与行为关系模型,提出了基于状态和性能的设备故障自动报警与预警方法。该方法一方面融合动态阈值分析、相似影响因子趋势分析与相似影响因子类比分析检测系统状态异常,实现状态报警与趋势预警;另一方面,根据宏试验模型与专家经验模型自动计算系统执行任务的性能指标,并评估性能品质,实现性能报警与趋势预警。最后,参考本体理论对故障自动报警与预警的领域知识进行了建模,为运行分析系统高覆盖率的报警与预警提供了规范化与形式化的知识支撑。运行分析是检测设备异常、预防水电站发生故障的重要手段。针对水电站运行分析的需求,依托于一体化监测数据平台,以自动报警与预警方法为支撑,开展了运行分析系统的研究与建设工作。在设计面向多源异构数据的通用数据层、面向对象的分布式业务层、基于MVC框架的表示层、自组态的专家交互层四层软件结构的基础上,研发了通用性的运行分析系统。该系统集成了远程实时监视、层次数据组态查询、智能化报表、智能化巡检、专项设备分析等功能模块。系统在葛洲坝、隔河岩水电站工业应用情况证明了运行分析系统的实用性,也验证了本文研究的数据集成、报警与预警方法的有效性。