一种水电机组发电振动区建立方法
【专利摘要】本发明公开了一种建立水电机组发电振动区的试验方法，含以下步骤：采集在水电厂做稳定性试验的原始数据，根据该原始数据进行分析，在对应的不同工况下，分别选择机组以上测量的振动数据，然后进行连续小波变换，得到小波系数图，利用灰度矩的定义，计算能表征振动强度的灰度矩数值；根据此灰度矩值，描绘出不同工况负荷下灰度矩的趋势图，再计算机组良好运行工况下的灰度矩值，通过对比分析，确定出水电机组发电振动区；本发明的积极效果是：得到的振动区范围比较精确，可以为电力调度中心合理安排各发电企业负荷曲线提供最重要的依据，而且以水电机组本身的良好运行状况的灰度矩值作为参考标准，更为合理精确，为水电机组的稳定运行提供保障。
【专利说明】
-种水电机组发电振动区建立方法
技术领域
[0001] 本发明属水力发电技术，尤其是设及一种水电机组发电振动区建立方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国水电事业的大力发展，大型水力发电机组越来越多，水电机组能否安全 稳定运行，直接影响到整个电网的稳定。水电机组的振动问题一直W来都备受关注。近年 来，国内外已经有很多由机组振动过大引起的机组故障和事故。虽然很多水电站都已经开 始设定了机组发电的振动区，规避机组长期在振动区内运行，但是大多数振动区范围太大， 而且不精确，在电网自动发电控制(AGC)中，振动区对水电机组调节影响非常大，很不利于 电网调度的有功功率分配。本发明提出一种新的建立水电机组发电振动区的方法，基于现 场试验的数据和小波分析的理论方法，能够建立明确的振动区，解决了机组的安全稳定运 行与调度快速分配有功功率之间矛盾。
【发明内容】
[0003] 为了解决机组安全稳定运行与调度合理分配负荷之间的矛盾关系，本发明提供了 一种建立水电机组发电振动区的方法。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005] -种水电机组发电振动区建立方法，本发明特征在于，包括W下步骤：
[0006] 第一步、在水电厂做稳定性试验，采集数据:做稳定性试验前，要布置测点，分别布 置在上机架、上导、下机架、下导、顶盖、水导、蜗壳W及尾水管等处;在不同运行工况下，进 行变负荷试验，用数据采集仪记录试验数据；
[0007] 第二步、对得到的原始数据进行预处理并画出波形图：由于试验测得数据的采样 点太多，不方便快速计算，需要重新采样，选取采样频率为40HZ-50HZ，采样点数为1500个 点，并分别画出不同工况下的上机架、上导、下机架、下导、顶盖、水导、蜗壳W及尾水管的振 摆波形图；
[000引第=步、对上面得到的重新采样的数据进行连续小波变换:先对采集的信号进行 归一化处理，要分析的信号由1500个离散点组成{Ai，A2, . . .，Ai500}，处理之后得到序列为 (xi，X2,. . .，xi日日日}，其4
'在MTLAB环境下，进行256尺度的连续小波变换，得 到256X 1500小波系数矩阵B;
[0009] 第四步、根据小波系数矩阵，计算相应的灰度矩数值:计算不同工况下，不同测点 的灰度矩数值;先对上述矩阵B取绝对值，根据公式j算出其灰 度矩值Mk;
[0010] 第五步、绘图并做分析:分别绘制出不同工况下，不同测点的对应的灰度矩数值随 水电机组出力的趋势图；并选取机组长期稳定运行工况下的振动数据，根据W上四个步骤， 计算出灰度矩值Mo,作为参考标准，比较分析得到机组的振动区。
[0011] 本发明选取区分度较好的morl小波进行分析;对于灰度矩Mk,取一阶灰度矩，计算 时间小而且区分度高。
[0012] 本发明的积极效果是:得到的振动区范围比较精确，可W为电力调度中屯、合理安 排各发电企业负荷曲线提供最重要的依据，而且W水电机组本身的良好运行状况的灰度矩 值作为参考标准，更为合理精确，为水电机组的稳定运行提供保障。
【附图说明】
[0013] 图1为水轮机振动测点分布图；图中：1.上导水平振动;2.上机架水平振动;3.上机 架垂直振动;4.下导水平振动;5.下机架水平振动;6.下机架垂直振动;7.水导水平振动;8. 水导垂直振动;9.顶盖垂直振动；10.顶盖水平振动；11.发电机定子铁屯、水平振动；12.发电 机定子铁屯、垂直振动；13.上导摆度；14.下导摆度；15.抬机量；16.水导摆度；17.导叶后压 力脉动；18.尾水管进口压力脉动；
[0014] 图2为W上导振动为例建立的振动区图。
【具体实施方式】
[0015] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清除、完整地描述。
[0016] 见图1，图2,一种水电机组发电振动区建立方法，本发明特征在于，包括W下步骤：
[0017] 第一步、在水电厂做稳定性试验，采集数据:做稳定性试验前，要布置测点，分别布 置在上机架、上导、下机架、下导、顶盖、水导、蜗壳W及尾水管等处;在不同运行工况下，进 行变负荷试验，用数据采集仪记录试验数据；
[0018] 第二步、对得到的原始数据进行预处理并画出波形图：由于试验测得数据的采样 点太多，不方便快速计算，需要重新采样，选取采样频率为40HZ-50HZ，采样点数为1500个 点，并分别画出不同工况下的上机架、上导、下机架、下导、顶盖、水导、蜗壳W及尾水管的振 摆波形图；
[0019] 第=步、对上面得到的重新采样的数据进行连续小波变换:先对采集的信号进行 归一化处理，要分析的信号由1500个离散点组成{Ai，A2, . . .，Ai5〇o}，处理之后得到序列为 (xi，X2,. . .，xi日日日}，其4
在MTLAB环境下，进行256尺度的连续小波变换，得 到256X1500小波系数矩阵B;
[0020] 第四步、根据小波系数矩阵，计算相应的灰度矩数值:计算不同工况下，不同测点 的灰度矩数值;先对上述矩阵B取绝对值，根据公式
算出其灰 度矩值Mk;
[0021] 第五步、绘图并做分析:分别绘制出不同工况下，不同测点的对应的灰度矩数值随 水电机组出力的趋势图；并选取机组长期稳定运行工况下的振动数据，根据W上四个步骤， 计算出灰度矩值Mo,作为参考标准，比较分析得到机组的振动区。
[0022] 本发明选取区分度较好的morl小波进行分析;对于灰度矩Mk,取一阶灰度矩，计算 时间小而且区分度高。
【主权项】
1. 一种水电机组发电振动区建立方法，其特征在于，包括以下步骤： 第一步、在水电厂做稳定性试验，采集数据:做稳定性试验前，要布置测点，分别布置在 上机架、上导、下机架、下导、顶盖、水导、蜗壳以及尾水管等处;在不同运行工况下，进行变 负荷试验，用数据采集仪记录试验数据； 第二步、对得到的原始数据进行预处理并画出波形图：由于试验测得数据的采样点太 多，不方便快速计算，需要重新采样，选取采样频率为40HZ-50HZ，采样点数为1500个点，并 分别画出不同工况下的上机架、上导、下机架、下导、顶盖、水导、蜗壳以及尾水管的振摆波 形图； 第三步、对上面得到的重新采样的数据进行连续小波变换：先对采集的信号进行归一 化处理，要分析的信号由1500个离散点组成...，A15QQ}，处理之后得到序列为{X1， X2,...,xi5〇o}^￡MATLAB环境下，进行256尺度的连续小波变换，得到 256 X 1500小波系数矩阵B; 第四步、根据小波系数矩阵，计算相应的灰度矩数值:计算不同工况下，不同测点的灰 度矩数值;先对上述矩阵B取绝对值，根据公算出其灰度矩 值Mk;第五步、绘图并做分析:分别绘制出不同工况下，不同测点的对应的灰度矩数值随水电 机组出力的趋势图；并选取机组长期稳定运行工况下的振动数据，根据以上四个步骤，计算 出灰度矩值Mo,作为参考标准，比较分析得到机组的振动区。2. 根据权利要求1所述的水电机组振动区建立方法，其特征在于：由于在不同工况下， 机组的振动情况不同，需要得到各个工况下的有效试验数据，要求在进行变负荷试验时，每 个试验工况至少要保证稳定运行5分钟，稳定后用数字记录仪连续采集数据60秒以上。3. 根据权利要求1所述的水电机组振动区建立方法，其特征在于：选取区分度较好的 morl小波进行分析;对于灰度矩Mk，这里取一阶灰度矩，因为计算时间小而且区分度高。
【文档编号】G06Q50/06GK106022965SQ201610367618
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】杜景琦, 陈国青, 梁仕斌, 赵明, 田庆生, 王磊, 田沛, 邹博
【申请人】云南电力试验研究院(集团)有限公司, 华北电力大学（保定）, 云南电网有限责任公司电力科学研究院