林祥逸
福建水口发电集团有限公司，福建福州 350004
摘要：结合水口电站4号机A修增容，对机组状态监测系统进行改造，加装GMH550状态监测系统，将数据送至原监测系统上位机，实时掌握机组运行情况。
关键词：状态监测系统 数据 测点 通信
0引言
水口电站位于福建省闽江干流，共有7台200MW轴流转浆式水轮发电机组。机组和主变安装状态检测系统，实现重要设备状态的远方集中监视和远程综合分析诊断。自投运以来，近十年的运行时间，现场部分设备元件相继老化，出现故障情况，如测振测摆装置经常死机，信号抗干扰能力差，影响数据采集的准确和稳定性。
2019年结合水口4号机A修增容改造，为监测系统加装GMH550状态监测系统、拆除旧设备，将原传感器信号引入新系统调试，送至原状态监测系统上位机与集控中心，采用原有一致的通讯协议及规约进行通讯。原状态监测系统下位机包括两个盘柜，状态监测系统A屏为稳定性单元、气隙单元，状态监测系统B屏为电气参数监测单元。此次主要对上述三个单元改造，加装气蚀单元、电机局部放电监测、转子匝间短路监测、磁通密度监测、轴电流监测单元。
1检测系统测点分布
稳定性单元测点：6路摆度测点，3路轴向位移测点，9路振动测点，5个压力测点，8个环境量测点，1个键相（转速），2个开关量输入，共36路测点
气隙单元测点：4个气隙测点，1个磁场强度测点，4个环境量测点，1个转速测点，2个开关量输入测点，共12路测点。
电气参数监测单元测点：10个电气参数测点，1个转速测点，2个开关量输入测点，共13路测点。
气蚀单元：1个气蚀监测测点、局放单元包括定子12支路12个监测测点。
2现地传感器信号布置
A屏 B屏
序号 名称 内部安装测点 安装位置 序号 测点名称 信号位置
1 上导端子箱 上导+X摆度 上机架壁+Y方向 1 定子电流 电流互感器
上导+Y摆度 2 定子电压 电压互感器
上机架+X振动 3 有功功率 调速器系统
上机架+Y振动 4 无功功率
上机架垂直振动 5 导叶开度
2 推力室端子箱1 轴向振动C 下机架壁+Y方向 6 桨叶开度
推力+Y摆度 7 励磁电流 机组励磁调节柜
3 推力室端子箱2 推力+X摆度 下机架壁+X方向 8 励磁电压
轴向振动A 9 励磁开关
轴向振动B 10 发电机出口开关 发电机出口断路器柜
4 水导端子箱 水导+X摆度 水车室墙壁+X方向 其余测点
水导+Y摆度 16 导叶后压力脉动 水车室压力仪表盘
转速 17 顶盖下压力脉动
顶盖+X振动 18 尾水管压力脉动
顶盖+Y振动 19 蜗壳差压
顶盖垂直振动 20 有功功率 调速器系统
5 气隙端子箱1 定转子空气间隙X向 上风洞定子外壁+X方向 21 无功功率
定转子空气间隙Y向 22 导叶开度
定子机座振动+X向水平 23 桨叶开度
6 气隙端子箱2 定转子空气间隙-X向 上风洞定子外壁-X方向 24 励磁电流 机组励磁调节柜
定转子空气间隙-Y向 25 励磁电压
7 磁场强度端子箱 定子机座振动+Y向水平 上风洞定子外壁-X方向 26 励磁开关
定子机座振动+Z向水平 27 发电机出口开关 发电机出口断路器柜
3盘柜电源系统
原状态监测系统中供电方式为交流220V和直流220V输入逆变电源，逆变电源输出至2个5口插排，所有设备通过各电源插座进行回路供电。包括：智能数据采集仪、现地主控站、液晶显示器、DES12V电源、DES24V电源、PDU插板等。由于设备老化，插排供电方式不满足安全稳定要求，现场对电源取电系统进行了改造，回路接入10个220V交流空开，可对每个设备供电单独控制。
4数据通信
监测系统将测得的机组振摆度、气隙、压力脉动等参数上送。另外，数据采集单元与监控系统LCU进行数据通信，获取机组运行参数，包括上瓦温、水导瓦、推力瓦的瓦温、油温、空气冷却器的进风温度和出风温度、定子及铁芯线圈绕组温度、冷却水流量速度、机组有关部位压力等，并作为系统数据综合分析使用。对于有功功率、无功功率、接力器行程、转速、定子电压、定子电流、励磁电流、励磁电压、上游水位，下游水位、水头、流量、工况状态等工况参数，采用4～20mA模拟量或开关量硬接线方式从计算机监控系统获取。
机组现地状态监测系统与电站上位机及福州集控中心综合在线监测系统通讯，完全兼容，数据上传准确，保证电站状态监测系统上位机和集控侧状态监测系统分析诊断功能的完整。
5数据管理功能
数据库能对汇总的机组运行数据进行检查和整理，支持自动和手动方式数据备份。数据库采用高效数据压缩技术，可以长期存储机组稳态、过渡过程和高密度录波数据，存储容量可保留近1年内的原始数据以及最近4年内经过压缩的原始数据，存储间隔为不间断存储，最大限度地保证机组所有历史信息完整。
提供黑匣子记录功能，可完整呈现机组出现异常前后的详尽数据，有利于分析诊断机组状态。 系统存储量可针对硬盘容量进行扩展，能实时监测硬盘的容量使用情况，当其容量不够时发出警告。
6系统自检报警
新版系统软件增加系统自检报警功能，报警信息输出至机组监控LCU ，在监控上位机故障一览表中显示“状态监测故障报警”，具体情况如下：
（1）传感器存在无效测点；
（2）下位机转速失效，如设备未采集到转速，但发电机出口开关已经闭合；
（3）下位机存储硬盘容量不足；
（4）采集器与主控站断开网络连接。
7预警功能
报警参数有：振动值、摆度值、压力和压力脉动、转速等。预警系统设置有单参量的报警区间和多通道复合条件上下限，设一级报警、二级报警和停机报警，避免由于单通道测量故障而引发误报。
预警报警系统中矢量靶区图预警和频谱分布靶区预警用以监视机组振摆、压力脉动各频谱分量的分布特征变化，从而尽早揭示出故障的征兆。当有预报警事件发生, 以开关量数据形式经过串口通讯上送监控系统，在现地监测软件的画面和监控系统上位机有光字自动弹出报警事件，提醒运行人员。同时，监测系统自动记录该时段下的参量特征值，供后续分析诊断使用。在诊断软件的事件日志中可查看：报警等级、用于报警的参量，也可对报警定值修改。
8结语
机组状态监测系统以数值、曲线、图表等形式全面反映机组在不同的负荷下动稳态特性运行状态变化。通过对监测数据深入挖掘、精细分析，为检修提供可靠依据，保证机组处于安全稳定的运行工况。
参考文献
[1]林飞.机组在线状态监测技术在振摆保护中的探索研究[J].福建水力发电,2018,2:8-11.
[2]倪广红.电站机组设备在线监测与故障诊断系统维护[J].设备管理与维修,2018,12:102-104.