水轮发电机组远程试验方法、系统、电子设备和存储介质与流程

1.本技术涉及水力发电技术领域，特别是涉及水轮发电机组远程试验方法、系统、电子设备和存储介质。


背景技术：

2.目前，我国水电厂已普遍装备了计算机监控系统、水情水调、继电保护等系统，机组状态监测、大坝监测计量等自动化系统也初具规模，但水轮发电机组相关试验却仍然采用现地试验的方式。
3.开展现地试验有以下不足：(1)具有一定的安全隐患：因开展现地试验需要另安装试验设备(试验结束后需拆除试验设备)，虽然电厂做了充分的安措，但仍具有一定的安全隐患；(2)影响电厂经济效益，且试验成本较高：开展现地试验机组停机安装和拆除试验设备，期间机组不能发电，试验进行中，试验机组将根据试验工况带负荷，机组不能正常发电。这均直接影响电厂经济效益。除此之外，水电厂大多地处偏远，交通不便，试验时间周期较长，差旅人力和时间消耗较大，试验成本也比较高。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种水轮发电机组远程试验方法、系统、电子设备和存储介质，以至少解决相关技术中现地试验的方式存在安全隐患，且试验成本高、效率低的问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种水轮发电机组远程试验方法，包括：获取配置的数据，采集试验数据并按预设规则提取数据；基于提取的数据计算试验结果，所述试验结果包括水轮机工作水头、水轮机效率、工作参数和机组耗水率；根据所述试验结果生成试验报告。
6.在其中一些实施例中，所述配置的数据包括电厂信息、机组信息、功率、上下游水位和试验起止时间。
7.在其中一些实施例中，所述按预设规则提取数据包括：
8.对采集的试验数据判断是否为稳定工况下的数据，判断公式为：
[0009][0010]
其中，p
设定
为设定的机组功率，p
t
为时刻t机组的功率；
[0011]
若是，则提取稳定工况下预设时间段的数据。
[0012]
在其中一些实施例中，所述基于提取的数据计算试验结果包括：
[0013]
按以下公式计算所述水轮机工作水头：
[0014]hn
＝z1 p
l/γ
v1/2g-z2[0015]
其中，hn表示所述水轮机工作水头；z1表示蜗壳进口压力变送器安装高程；p1表示蜗壳进口压力变送器读数；γ表示水的容重；v1表示蜗壳进口断面流速；g表示重力加速度；z2表示尾水调压室水位。
[0016]
在其中一些实施例中，所述基于提取的数据计算试验结果包括：
[0017]
按以下公式计算所述水轮机效率：
[0018]
ηu＝ng/(γ
·q·hn
)
×
100％
[0019]
η
t
＝ηu/ηg[0020]
其中，η
t
表示所述水轮机效率；ηg表示设备厂家提供的发电机效率；ηu表示机组效率；ng表示机组功率；q表示流量；hn表示所述水轮机工作水头；γ表示水的容重。
[0021]
在其中一些实施例中，所述工作参数包括平均工作水头下的流量和平均工作水头下的机组功率，所述基于提取的数据计算试验结果包括：
[0022]
根据以下公式计算所述平均工作水头下的流量和所述平均工作水头下的机组功率：
[0023]
q’＝q(h
nav
/hn)
1/2
[0024]ng’＝ng(h
nav
/hn)
3/2
[0025]
其中，q表示流量；h
nav
表示平均工作水头；hn表示所述水轮机工作水头；q’表示所述平均工作水头下的流量；ng表示机组功率；n
g’表示所述平均工作水头下的机组功率。
[0026]
在其中一些实施例中，所述基于提取的数据计算试验结果包括：
[0027]
根据以下公式计算所述机组耗水率：
[0028]
q＝3600q’/n
g’[0029]
其中，q表示所述机组耗水率。
[0030]
第二方面，本技术实施例提供一种水轮发电机组远程试验系统，包括：提取模块、计算模块和生成模块。提取模块用于获取配置的数据，采集试验数据并按预设规则提取数据；计算模块用于基于提取的数据计算试验结果，所述试验结果包括水轮机工作水头、水轮机效率、工作参数和机组耗水率；生成模块用于根据所述试验结果生成试验报告。
[0031]
第三方面，本技术实施例提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项所述的方法。
[0032]
第四方面，本技术实施例提供一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项所述的方法。
[0033]
相比于相关技术，本技术实施例提供的水轮发电机组远程试验方法包括：获取配置的数据，采集试验数据并按预设规则提取数据；基于提取的数据计算试验结果，试验结果包括水轮机工作水头、水轮机效率、工作参数和机组耗水率；根据试验结果生成试验报告。可实现在线远程实验，既能够保证安全性，又能够在不停止发电的情况下进行实验，不仅节约了实验成本，还提高了实验效率。
附图说明
[0034]
此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0035]
图1是根据本技术实施例的水轮发电机组远程试验方法的流程图；
[0036]
图2是根据本技术实施例的水轮发电机组远程试验系统的结构示意图；
[0037]
图3是根据本技术实施例的电子设备的内部结构示意图。
具体实施方式
[0038]
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。基于本技术提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本技术揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本技术公开的内容不充分。
[0039]
在本技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本技术所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
[0040]
除非另作定义，本技术所涉及的技术术语或者科学术语应当为本技术所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本技术所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本技术所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本技术所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。本技术所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
[0041]
本技术实施例考虑到相关技术中现地试验的方式存在安全隐患，且试验成本高、效率低，为提升发电效益，提升服务质量，提高工作效率，节约试验成本开展本项研究工作变得极为重要。所以，本技术实施例提供一种水轮发电机组远程试验方法，建立在集成、统一、坚强的软硬件平台基础上，通过应用先进的传感和测量技术自动获得水轮发电机组运行工况信息，采用可靠的控制方法和智能化的决策支持技术，实现水轮发电机组试验工况机组运行数据的采集与分析，从而使水轮发电机组试验效率和效益最大化。
[0042]
作为一个示例，图1是根据本技术实施例的水轮发电机组远程试验方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：
[0043]
s101：获取配置的数据，采集试验数据并按预设规则提取数据；
[0044]
s102：基于提取的数据计算试验结果，该试验结果包括水轮机工作水头、水轮机效率、工作参数和机组耗水率；
[0045]
s103：根据试验结果生成试验报告。
[0046]
基于上述内容，本技术实施例可实现在线远程实验，既能够保证安全性，又能够在不停止发电的情况下进行实验，不仅节约了实验成本，还提高了实验效率。
[0047]
为了更清楚的对本技术实施例进行说明，下文举出示例进行详细描述。
[0048]
首先，需要按照机组远程试验(如稳定性试验、动平衡试验、发电机最大出力试验、通风温升试验等)要求，配置必要的传感器及信号处理装置，以获取远程试验系统需要的数据。同时，根据水电厂的实际情况，将数据通过计算机监控、机组状态在线监测等系统，或直接传输到数据采集及处理服务器。
[0049]
在其中一些实施例中，上述传感器包括功率变送器、瓦温传感器、多个铁芯温度传感器、振动传感器、摆度传感器和压力脉动传感器等等。
[0050]
在数据存储方面，靠实时/关系数据库为载体来实现的，远程试验系统在完成数据的接收后，将数据送入到实时/关系数据库进行存储。数据存储必须要保证数据存储的安全性，具备备份与恢复机制。远程试验系统主要存储的数据分为动态数据、静态数据及开关量。其中，动态数据是指在系统应用中随时间快速变化的数据，主要包括机组振动信号、转速、功率等；静态数据随时间缓慢变化，例如温度、压力等。
[0051]
对于动态数据，应采用本地化存储策略，数据直接存储在部署于水电厂的数据采集及处理服务器，当进行机组在线试验时，远程试验系统可根据需要从水电厂的数据采集及处理服务器提取相关数据到部署于数据中心；而当进行机组状态在线分析时，远程试验系统则利用数据稀化技术，包括基于事件的数据稀化、基于时间的数据稀化等，以减小数据传输及存储压力。监测数据正常时，则利用基于时间的数据稀化技术，将某一段(一小时或一天)数据压缩为敏感特征指标或仅保留一小段原始数据进行传输、存储；设备启停机时，则触发基于事件的数据稀化，对启停机数据全部存储及传输；设备故障时，则故障前后2小时原始数据全部存储及传输。
[0052]
对于静态数据及开关量，应先存储在水电厂的数据采集及处理服务器，经过数据标准化和数据质量治理之后，再送往实时/关系数据库进行存储，以实现远程试验功能。
[0053]
在数据安全方面，按照“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的原则进行安全防护设计，主要的安全措施包括：(1)设有硬件网闸和防火墙，建立入侵检测系统，实现数据包过滤检测、状态检测、入侵检测、入侵防御等，通过安全策略，保证主机系统的运行安全；(2)平台设置数据管理和网络管理功能，实现应用系统的数据和主机设备的冗余备份和灾难恢复。(3)建立安全认证以及重要信息的传输加密保护和身份认证，建立各信息系统的病毒防范体系。
[0054]
可选的，本技术实施例的远程试验系统配置应用接口，支持系统未来的扩展，如系统应用扩展和新机组扩展。机组远程试验是在特定的时间段和仪表精度满足要求的情况，按照机组相关试验条件的要求，从所采集的时序数据中获取所需要的机组运行数据。
[0055]
接着，步骤s101，获取配置的数据，例如包括电厂信息、机组信息、功率、上下游水位和试验起止时间等等；然后，采集试验数据并按预设规则提取数据。
[0056]
在其中一些实施例中，数据提取的步骤包括：对采集的试验数据判断是否为稳定工况下的数据，判断公式为：
[0057][0058]
其中，p
设定
为设定的机组功率，p
t
为时刻t机组的功率；
[0059]
若是，则提取稳定工况下预设时间段的数据；若否，则系统继续(或重新)读取数
据。需要说明的是，上述t的值表示连续时间，可视试验情况进行设置，一般不低于10分钟；上述预设时间段可为5分钟。
[0060]
可选的，根据采集的数据和/或提取的数据生成原始数据记录表。
[0061]
步骤s102：基于提取的数据计算试验结果，该试验结果包括水轮机工作水头、水轮机效率、工作参数和机组耗水率。
[0062]
在其中一些实施例中，上述水轮机工作水头的计算公式如下：
[0063]hn
＝z1 p
1/γ
v1/2g-z2[0064]
其中，hn表示水轮机工作水头；z1表示蜗壳进口压力变送器安装高程；p1表示蜗壳进口压力变送器读数；γ表示水的容重；v1表示蜗壳进口断面流速；g表示重力加速度；z2表示尾水调压室水位。
[0065]
在其中一些实施例中，上述水轮机效率的计算公式如下：
[0066]
ηu＝ng/(γ
·q·hn
)
×
100％
[0067]
η
t
＝ηu/ηg
[0068]
其中，η
t
表示水轮机效率；ηg表示设备厂家提供的发电机效率；ηu表示机组效率；ng表示机组功率；q表示流量；hn表示水轮机工作水头；γ表示水的容重。
[0069]
在其中一些实施例中，上述工作参数包括平均工作水头下的流量和平均工作水头下的机组功率，且该平均工作水头下的流量和平均工作水头下的机组功率的计算公式如下：
[0070]
q’＝q(h
nav
/hn)
1/2
[0071]ng’＝ng(h
nav
/hn)
3/2
[0072]
其中，q表示流量；h
nav
表示平均工作水头；hn表示水轮机工作水头；q’表示平均工作水头下的流量；ng表示机组功率；n
g’表示平均工作水头下的机组功率。
[0073]
在其中一些实施例中，上述机组耗水率的计算公式如下：
[0074]
q＝3600q’/n
g’[0075]
其中，q表示机组耗水率。
[0076]
步骤s103：根据试验结果生成试验报告。可选的，生成分析表格、曲线图、普适性说明文字等，以及规定格式的试验报告。
[0077]
进一步的，试验报告可在线修改，其中表格、曲线图数据可以与数据库保存数据联动，如曲线替换、数据替换、数据增减等。系统支持对报告进行删除、上传等工作，包含试验工作启动时间、结束时间记录，试验项目进度、查询、统计，报告完成率展示，试验人员展示等。进一步的，还可进行实时曲线(效率)、历次试验结果对比、波形分析等。
[0078]
另外，本技术实施例对系统管理方面，可对试验人员、试验报告编制人员进行管理和权限分配；每一项试验均有其自身的数据要求，为保证系统的灵活性和便捷性，开发数据配置表管理功能，在选择试验名称后，数据筛选功能中的数据测点选项根据相应的试验数据配置表将测点从数据库中提取出来。数据配置表可基于kks统一编码编制；由专业的报告、报表生成模块实现。可与其他平台上的应用共享使用。此处按照电科院试验报告的要求定义报告的格式魔板，供试验报告生成功能快速调用；基础数据包含电厂的基本情况介绍、机组型号、主要参数、水轮发电机综合运转特性曲线、发电机效率曲线、电厂所安装的传感器参数、测量元件送检情况等。
[0079]
综上，本技术实施例可以达到以下有益效果：
[0080]
(1)提高电厂、电网协调运行的效益
[0081]
远程试验可避免电厂向电网申请相应的负荷，不影响电厂发电，每次试验折合增加1周的发电时间，按机组装机250mw、每天利用小时为8小时计算，增发电量1400万千瓦时，经济效益每台次约336万元。除此之外，水轮发电机组在线试验可实现厂、网协调控制，提高电能质量，提高水电厂对电网调频、调峰、事故备用的支撑能力，提高电网对风能、太阳能等清洁能源发电的消纳能力，为智能电网一体化建设提供坚强支撑。
[0082]
(2)提高管理水平、劳动生产率
[0083]
在线远程试验系统的开发将试验数据的采集、整理、分析处理、报告编写及试验人员等均可在在线试验系统上完成，并可高效、协同、统一管理，为电站及试验单位提高工作效率和管理水平创造良好的条件。
[0084]
(3)节约差旅人力及时间成本
[0085]
开展现地试验每台次需3-5人，1周左右时间，差旅及试验耗材成本约3万元。通过远程试验可提高试验效率，节省差旅费用。水轮发电机组在线试验的开展将直接最大化节约上述差旅及试验时间成本。
[0086]
(4)水轮发电机组远程试验可以实现远程进行水电站现场试验，也可以同时为多个水电站提供人机交互自助式的现场性能试验。当需要做现场试验的电站多时，不再受有限的试验设备和有限的专业技术人员的限制。
[0087]
本技术水轮发电机组远程试验方案的设计及应用，对水电厂机组各相关试验的开展及水电产业的发展具有重要意义，本技术方案将为数字化水电厂其他服务功能开发与建设提供实践依据，为智能水电厂的建设标准创立奠定基础，具有广阔的应用前景。
[0088]
本技术实施例还提供一种水轮发电机组远程试验系统，图2是根据本技术实施例的水轮发电机组远程试验系统的结构示意图，如图2所示，该系统包括：提取模块1、计算模块2、生成模块3。
[0089]
提取模块1用于获取配置的数据，采集试验数据并按预设规则提取数据；
[0090]
计算模块2用于基于提取的数据计算试验结果，该试验结果包括水轮机工作水头、水轮机效率、工作参数和机组耗水率；
[0091]
生成模块3用于根据试验结果生成试验报告。
[0092]
需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
[0093]
本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
[0094]
另外，结合上述实施例中的水轮发电机组远程试验方法，本技术实施例可提供一种存储介质来实现。该存储介质上存储有计算机程序；该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种水轮发电机组远程试验方法。
[0095]
本技术的一个实施例中还提供了一种电子设备，该电子设备可以是终端。该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该电子
设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种水轮发电机组远程试验方法。该电子设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该电子设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是电子设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
[0096]
在一个实施例中，图3是根据本技术实施例的电子设备的内部结构示意图，如图3所示，提供了一种电子设备，该电子设备可以是服务器，其内部结构图可以如图3所示。该电子设备包括通过内部总线连接的处理器、网络接口、内存储器和非易失性存储器，其中，该非易失性存储器存储有操作系统、计算机程序和数据库。处理器用于提供计算和控制能力，网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信，内存储器用于为操作系统和计算机程序的运行提供环境，计算机程序被处理器执行时以实现一种水轮发电机组远程试验方法，数据库用于存储数据。
[0097]
本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0098]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
[0099]
本领域的技术人员应该明白，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0100]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。