一种基于状态模型的多点信号闭锁控制方法及装置与流程

本发明涉及水电机组自动化控制技术，尤其涉及一种基于状态模型的多点信号闭锁控制方法及装置。

背景技术：

1、水电机组自动化控制作为电力行业安全运行的核心环节，广泛应用于大型水电站的启停与工况转换过程。相关技术中，通过plc逻辑运算、scada监控与继电保护装置的协同作业，构建了涵盖信号采集、阈值判断及联锁执行的全过程控制体系。具体地，该体系包括模拟量滤波处理、固定阈值报警判定及基于单一运行标志的状态识别等关键环节，旨在保障机组在复杂工况下的稳定运行。

2、然而，现有的闭锁控制方法中，直接采用固定阈值与“运行/非运行”两态逻辑，并没有建立多源信号加权融合的状态模型及动态迟滞比较机制。由于缺乏对启机、空载等过渡状态的精细化识别能力，系统在转速波动或参数短时越限时无法智能匹配差异化闭锁策略，导致误报警与误联锁频发。这种分散且僵化的逻辑不仅增加了配置维护难度，更严重削弱了机组在动态过程中的响应安全性与运行可靠性。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于状态模型的多点信号闭锁控制方法。

3、本发明的另一个目的在于提出一种基于状态模型的多点信号闭锁控制装置。

4、本发明的第三个目的在于提出一种计算机设备。

5、本发明的第四个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。

6、为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种基于状态模型的多点信号闭锁控制方法，包括：

7、s10，采集机组运行过程中的多路监测信号，对所述多路监测信号进行滤波去噪及归一化处理，得到标准化信号数据；

8、s20，根据当前机组运行工况为所述标准化信号数据分配动态权重，通过加权融合计算得到状态综合判断值，并利用迟滞比较逻辑对所述状态综合判断值进行防抖动处理，生成状态有效位；

9、s30，基于所述状态有效位和预设的状态转移条件，通过优先级仲裁机制确定目标运行状态，并在满足最短停留时间约束后完成状态切换，得到当前机组运行状态；

10、s40，根据所述当前机组运行状态查询闭锁控制矩阵，获取各监控点对应的闭锁使能位，仅当所述闭锁使能位指示允许报警且监测数据越限时，触发报警或联锁动作。

11、在本发明的一个实施例中，所述s10，包括：

12、对每路模拟量信号采用长度为n的滑动窗口执行均值滤波运算，将当前时刻及前n-1个时刻的原始采样值累加后除以n，得到抑制随机噪声干扰后的滤波信号；

13、获取所述滤波信号对应的工程量下限与工程量上限，将所述滤波信号减去所述工程量下限后除以所述工程量上限与所述工程量下限的差值，将计算结果映射至0到1的归一化区间，得到消除量纲差异的标准化信号数据。

14、在本发明的一个实施例中，所述对每路模拟量信号采用长度为n的滑动窗口执行均值滤波运算，将当前时刻及前n-1个时刻的原始采样值累加后除以n，得到抑制随机噪声干扰后的滤波信号，包括：

15、设定滑动窗口长度n为8个采样点，在预设系统的实时扫描周期内，读取第k时刻的原始采样值以及从第k-1时刻至第k-n+1时刻的历史采样值，利用公式：

16、

17、计算第k时刻的滤波后信号值，其中表示第k-i时刻的原始采样值，表示第k时刻的滤波后信号值。

18、在本发明的一个实施例中，所述s20，包括：

19、依据信号类型和当前机组状态确定参与状态判断的m路信号的动态权重值，将归一化后的各路标准化信号数据分别乘以对应的动态权重值后进行累加求和，得到反映多路信号联合状态的状态综合判断值；

20、设置进入上阈值和退出下阈值构建迟滞比较器，将所述状态综合判断值与所述进入上阈值及退出下阈值进行比较，在信号抖动时保持上一时刻的输出值不变，生成当前时刻的状态有效位。

21、在本发明的一个实施例中，所述依据信号类型和当前机组状态确定参与状态判断的m路信号的动态权重值，将归一化后的各路标准化信号数据分别乘以对应的动态权重值后进行累加求和，得到反映多路信号联合状态的状态综合判断值，包括：

22、根据当前机组处于启动过程态、停机态或故障保护态的不同工况，查表获取转速信号、励磁电压、导叶开度及油压信号对应的权重值，确保所有权重值之和等于1，利用公式：

23、

24、计算状态综合判断值s，其中为第i路信号的归一化值，s的取值范围为0到1。

25、在本发明的一个实施例中，所述s30，包括：

26、构建包含机组所有状态及转移条件的状态转移矩阵，判断从当前状态转移至各候选目标状态的所有子条件是否同时成立以生成使能信号；

27、当多个候选目标状态同时满足转移条件时，依据预设优先级向量选取优先级最高的目标状态作为下一状态，并在状态转移完成后强制执行最短停留时间约束，防止因信号短暂抖动导致的状态快速往返，最终确定当前机组运行状态。

28、在本发明的一个实施例中，所述s40，包括：

29、预先离线构建闭锁控制矩阵l，其中矩阵行对应机组的稳态、过渡态及故障保护态，矩阵列对应各信号监控点，矩阵元素取值为1时表示当前状态允许该信号报警，取值为0时表示当前状态闭锁该信号报警；

30、在线运行时根据所述当前机组运行状态查询所述闭锁控制矩阵l中对应行的数据，获取各监控点的闭锁使能位。

31、为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种基于状态模型的多点信号闭锁控制装置，包括：

32、信号采集预处理模块，用于采集机组运行过程中的多路监测信号，对所述多路监测信号进行滤波去噪及归一化处理，得到标准化信号数据；

33、加权融合防抖处理模块，用于根据当前机组运行工况为所述标准化信号数据分配动态权重，通过加权融合计算得到状态综合判断值，并利用迟滞比较逻辑对所述状态综合判断值进行防抖动处理，生成状态有效位；

34、状态优先级仲裁切换模块，用于基于所述状态有效位和预设的状态转移条件，通过优先级仲裁机制确定目标运行状态，并在满足最短停留时间约束后完成状态切换，得到当前机组运行状态；

35、闭锁矩阵报警联锁模块，用于根据所述当前机组运行状态查询闭锁控制矩阵，获取各监控点对应的闭锁使能位，仅当所述闭锁使能位指示允许报警且监测数据越限时，触发报警或联锁动作。

36、本发明实施例的一种基于状态模型的多点信号闭锁控制方法及装置，通过构建改进型加权状态判断网络与带优先级仲裁的有限状态机，实现了对机组复杂过渡状态的精准识别及报警信号的动态差异化闭锁。该方法有效解决了传统单一阈值判断导致的误报警与误联锁问题，显著提升了水电机组自动化控制的安全性与稳定性。

37、为达上述目的，本技术第三方面实施例提出了一种计算机设备，包括：处理器和存储器；其中，所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于实现如第一方面实施例所述的方法。

38、为达上述目的，本技术第四方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面实施例所述的方法。

39、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。