本發(fā)明涉及水電站自動化設備校驗，尤其涉及一種水輪發(fā)電機組轉速測量裝置智能校驗方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、水輪發(fā)電機組是水電站的重要設備，其轉速的測量對于設備的正常運行和維護至關重要。然而，傳統(tǒng)的水輪發(fā)電機組轉速測量裝置校驗方法大多依賴人工操作，效率低下，且易受人為因素影響，導致校驗結果不準確。因此，開發(fā)一種全自動智能校驗系統(tǒng)，以提高校驗效率和準確性，成為當前亟待解決的問題。

2、轉速裝置在水電廠是十分重要的設備，該設備工作必須穩(wěn)定可靠，才能保證水電廠機組的安全運行，如果轉速出現(xiàn)誤報警和無報警的情況，會影響機組的開機流程導致事故的發(fā)生，更嚴重的會導致機組停機，給電廠造成巨大的經(jīng)濟損失。

3、要保證轉速測控器能夠穩(wěn)定可靠地運行，定期校驗轉速測控器顯得尤為重要。轉速測控器有2路齒盤信號、2路pt信號輸入，國內(nèi)傳統(tǒng)校驗轉速測控器使用信號發(fā)生器，且只能給轉速測控器加pt信號校驗，這種方法只能校驗pt通道，齒盤通道不能校驗，如果齒盤通道因未校驗導致機組事故，后果不堪設想。

4、研發(fā)一款轉速校驗儀，真實模擬水輪機組現(xiàn)場的工況，能自動模擬開機、停機過程，也可根據(jù)用戶設定轉速變化速率來模擬發(fā)電機組的過速等轉速變化過程，以此來校驗發(fā)電機機械測速裝置的精度及其可靠性顯得尤為重要。

5、針對水輪發(fā)電機機組轉速校驗技術，尚未有成熟、統(tǒng)一的技術研究，國內(nèi)外暫無同類型成熟產(chǎn)品。

6、隨著電力行業(yè)設備性能不斷提升以及產(chǎn)品質量的不斷改進，勞動生產(chǎn)率的不斷提高，轉速校驗裝置的精準程度也越來越受到一線生產(chǎn)人員的重視，研制水輪發(fā)電機機組轉速校驗裝置是十分必要的，也是完全可行的。此項目的實施可以最大限度地解決現(xiàn)有問題，進一步提高自動水平，提高工作效率，符合現(xiàn)場實際工作需要。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明提供了一種水輪發(fā)電機組轉速測量裝置智能校驗方法，能夠通過集成先進的電氣控制技術和智能算法，實現(xiàn)了水輪發(fā)電機組轉速測量裝置的高效、準確校驗。

3、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案，一種水輪發(fā)電機組轉速測量裝置智能校驗方法，包括：設置校驗參數(shù)，系統(tǒng)自檢和數(shù)據(jù)采集模塊預熱校正；根據(jù)預設參數(shù)采集水輪機轉速數(shù)據(jù)，通過模數(shù)轉換和濾波算法處理；從凈化數(shù)據(jù)中提取關鍵參數(shù)，與預設性能指標對比，判斷測量裝置性能；根據(jù)分析結果，智能控制模塊計算修正系數(shù)并生成控制策略，指導校驗執(zhí)行模塊；校驗執(zhí)行模塊模擬運行條件進行校驗，系統(tǒng)監(jiān)控校驗過程，調(diào)整校驗參數(shù)及控制策略，結果反饋模塊評估校驗數(shù)據(jù)，未達標準則重校驗，生成校驗報告。

4、作為本發(fā)明所述的一種水輪發(fā)電機組轉速測量裝置智能校驗方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述設置校驗參數(shù)包括，操作人員在人機界面上設置初步的校驗參數(shù)，轉速范圍、步長、持續(xù)時間基礎指標，并上傳至電氣控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)自檢，確保所有模塊和傳感器處于良好狀態(tài)，數(shù)據(jù)采集模塊開始預熱并進行基線校正；

5、在數(shù)據(jù)采集模塊預熱完成后，進行零點校正，在沒有外部信號輸入的情況下，調(diào)整傳感器輸出至零；使用已知的標準信號，對數(shù)據(jù)采集模塊的整個量程進行校正，當傳感器的輸出受溫度影響較大，在不同溫度下測量傳感器的輸出并應用校正算法，完成校正后，將校正參數(shù)存儲在數(shù)據(jù)采集模塊中在后續(xù)的測量中使用。

6、作為本發(fā)明所述的一種水輪發(fā)電機組轉速測量裝置智能校驗方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述模數(shù)轉換和濾波算法包括，根據(jù)設定的轉速范圍和步長，數(shù)據(jù)采集模塊開始采集水輪機轉速的實時數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過模數(shù)轉換器a/d轉換器轉換為數(shù)字信號，并運用濾波算法去除噪聲和干擾信號：

7、

8、其中，g表示高斯積分，n(t)是水輪機轉速的實時數(shù)據(jù)，δt是數(shù)據(jù)采集的時間步長，f(ω,t)是傅里葉變換濾波函數(shù)，t0、tf分別是積分的起始和結束時間，μ是高斯函數(shù)的平均值，σ是高斯函數(shù)的標準差，i是虛數(shù)單位，ω是角頻率。

9、作為本發(fā)明所述的一種水輪發(fā)電機組轉速測量裝置智能校驗方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述判斷測量裝置性能包括，應用特征提取技術從凈化后的數(shù)據(jù)中提取出反映轉速測量裝置性能的關鍵參數(shù)，將提取的特征與預設的性能指標進行對比，判斷當前轉速下測量裝置的表現(xiàn)是否滿足要求，使用小波變換進行特征提?。?/p>

10、

11、其中，f(p(t))是特征提取函數(shù)的輸出，p(t)是在時間t的輸出信號，ψ*(τ)是小波函數(shù)的復共軛；

12、根據(jù)實時轉速調(diào)整性能標準，動態(tài)的性能指標函數(shù)表示為正弦函數(shù)：

13、g(t)＝a0+a1sin(ωt+φ)

14、其中，a0、a1表示幅值參數(shù)，g(t)為預設性能指標，φ為相位偏移；

15、使用均方誤差來計算特征參數(shù)與性能指標之間的差異：

16、

17、其中，d(t)表示特征參數(shù)與性能指標之間的均方誤差，m是數(shù)據(jù)點的數(shù)量，ti是第i個數(shù)據(jù)點的時間，f(p(ti))和g(ti)分別為第i個數(shù)據(jù)點的特征參數(shù)和性能指標。

18、作為本發(fā)明所述的一種水輪發(fā)電機組轉速測量裝置智能校驗方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述計算修正系數(shù)包括，當特征參數(shù)未達到預設標準時，智能控制模塊根據(jù)參數(shù)差異的平方根計算出修正系數(shù)，當差異超過0.1時，修正系數(shù)為0.5；

19、當特征參數(shù)的相位偏差超出預設范圍±5度時，智能控制模塊根據(jù)相位偏差的余弦值計算出修正系數(shù)，當偏差超過0.1時，修正系數(shù)為0.5；

20、

21、其中，δφ(t)為特征參數(shù)的相位偏差，θ(t)為修正系數(shù)，當d(t)和|cos(δφ(t))|的值低于預設的閾值時，修正系數(shù)0。

22、作為本發(fā)明所述的一種水輪發(fā)電機組轉速測量裝置智能校驗方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述生成控制策略包括，正常開機全自動檢驗模式，按設定的開機加速周期時間，通過變頻器調(diào)速達到額定轉速，額定頻率，三種過速開機全自動校驗模式，同樣按設定的開機加速周期時間，通過變頻器調(diào)速達到相應過速級別模式的轉速百分比后，自動觸發(fā)停機模式，停機減速周期時間由變頻器設置的減速斜坡時間來實現(xiàn)；

23、在自動模式開始檢驗時，對于被測對象為6只接近開關，則記錄和比較在不同的速度或頻率下，一分鐘的采集的總脈沖數(shù)，并比較脈沖相差數(shù)，根據(jù)hmi設定的允許偏差數(shù)，當超過設定值則判定當前接近開關不合格；對于被測對象為轉速裝置，則轉速裝置顯示的轉速和頻率與plc通過齒盤標準檢測值穩(wěn)定后進行比較，在不同的速度下人工比較和記錄準確性，轉速裝置通過ao方式輸出的信號到plc的ai模塊，則對檢測值進行直接實時記錄和比較計算，根據(jù)hmi設定允許的最大偏差，判斷轉速裝置的ao輸出精度是否合格；

24、轉速裝置通過do方式輸出開關量信號由art模塊檢測節(jié)點接通的電阻值，根據(jù)hmi設定的允許最大電阻值判斷節(jié)點是否合格，以上檢測功能的完整周期，需要增大速度到所有過速級別，再減小速度直到停機，增加和減小過程中，通過hmi設定的多個速度級別達到后，按hmi設定的穩(wěn)定延時時間后再增大或減小到下一個速度級別，檢驗完成后將檢驗成功和合格結果輸出至hmi；

25、通過hmi輸入每只被檢測接近開關的設備編號，每次檢驗記錄傳感器的設備編號、檢驗員編號、檢驗時間、量程、最大精度偏差、最小精度偏差、平均精度偏差、最大分辨率、最小分辨率、平均分辨率，轉速和頻率都分別按設定數(shù)據(jù)格式記錄，每2、4、5％轉速以上原始值單獨記錄成數(shù)據(jù)庫文件，一些非程序采集和計算的參數(shù)，由hmi輸入的參數(shù)。

26、作為本發(fā)明所述的一種水輪發(fā)電機組轉速測量裝置智能校驗方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述調(diào)整校驗參數(shù)及控制策略包括，校驗執(zhí)行模塊接收來自智能控制模塊的指令，指示執(zhí)行模塊進行操作，通過模擬不同的轉速條件，執(zhí)行模塊將控制電機轉速，模擬水輪發(fā)電機組在實際工作過程中的不同運行狀態(tài)，調(diào)整電機轉速，執(zhí)行模塊模擬水輪發(fā)電機組在不同工作條件下的轉速變化，對測量裝置施加物理干預，測試在不同情況下的性能；

27、按照指令，執(zhí)行模塊將逐一完成各個預設轉速點的校驗工作，根據(jù)測量裝置的歷史性能數(shù)據(jù)和行業(yè)動態(tài)，動態(tài)調(diào)整校驗標準，監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)控電機轉速、負載情況，并實時反饋給智能控制模塊，同時監(jiān)控系統(tǒng)收集測量裝置的輸出數(shù)據(jù)，評估校驗效果；

28、修正系數(shù)誤差超過0.1、校驗誤差超過0.01、校驗穩(wěn)定性超過0.05，視為未達標準，校驗數(shù)據(jù)在允許的誤差范圍內(nèi)，表明測量裝置的性能滿足標準要求，數(shù)據(jù)超出誤差范圍，則認為校驗失敗，校驗成功，結果反饋模塊將記錄校驗結果，包括測量數(shù)據(jù)、環(huán)境條件、校驗參數(shù)，任何一項誤差未達標準，結果反饋模塊將自動向智能控制模塊發(fā)出重校驗請求，智能控制模塊根據(jù)結果反饋模塊提供的信息，重新調(diào)整校驗參數(shù)和控制策略，指導執(zhí)行模塊進行新一輪的校驗，直至滿足標準為止。

29、本發(fā)明的另一個目的是提供一種水輪發(fā)電機組轉速測量裝置智能校驗系統(tǒng)，其能提高水輪發(fā)電機組維護工作的智能化水平，降低運行風險，并提升整體運營效率。

30、作為本發(fā)明所述的一種水輪發(fā)電機組轉速測量裝置智能校驗系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊、智能控制模塊、校驗執(zhí)行模塊、結果反饋模塊；

31、所述數(shù)據(jù)采集模塊，負責實時采集水輪發(fā)電機組的轉速數(shù)據(jù)，通過高精度的傳感器獲取轉速信號，并轉換為電氣控制系統(tǒng)可處理的數(shù)字信號；

32、所述數(shù)據(jù)處理與分析模塊，接收來自數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)字信號，運用先進的信號處理算法和數(shù)據(jù)分析技術，對轉速數(shù)據(jù)進行處理、濾波和分析，提取出與轉速測量裝置性能相關的關鍵參數(shù)；

33、所述智能控制模塊，根據(jù)數(shù)據(jù)處理與分析模塊提供的關鍵參數(shù)，運用智能算法進行決策和控制，根據(jù)預設的校驗標準和要求，自動調(diào)整校驗參數(shù)，控制校驗執(zhí)行模塊進行精確的校驗操作；

34、所述校驗執(zhí)行模塊，根據(jù)智能控制模塊的指令，執(zhí)行具體的校驗操作，通過驅動機構驅動校驗裝置，模擬不同轉速條件下的工作環(huán)境，對水輪發(fā)電機組轉速測量裝置進行全面的校驗；

35、所述結果反饋模塊，負責將校驗結果反饋給智能控制模塊，并對校驗結果進行顯示和記錄，當校驗結果不符合預設標準，結果反饋模塊將自動觸發(fā)智能控制模塊進行調(diào)整，實現(xiàn)自動優(yōu)化和修正校驗過程。

36、一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)一種水輪發(fā)電機組轉速測量裝置智能校驗方法的步驟。

37、一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)一種水輪發(fā)電機組轉速測量裝置智能校驗方法的步驟。

38、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的全自動智能校驗系統(tǒng)及校驗方法，通過電氣控制系統(tǒng)的集成和智能算法的運用，實現(xiàn)了水輪發(fā)電機組轉速測量裝置的高效、準確校驗。該系統(tǒng)能夠自動完成數(shù)據(jù)采集、處理、分析、控制、校驗和結果反饋等全過程，大大提高了校驗效率和準確性，降低了人為因素的影響，為水電站的安全穩(wěn)定運行提供了有力保障。