一种发电机集电装置实时监控与故障诊断方法与流程

本发明涉及电气自动化领域，具体涉及一种发电机集电装置实时监控与故障诊断方法。
背景技术：
：国内大部分水电机组启停频繁、运行时间长，使得碳刷分流不均、碳刷温度过高。碳刷采用石墨材料制成，由于石墨具有负温度特性，如果不及时处理，发热情况会越来越严重，导致碳刷打火、烧毁，严重者烧毁集电环。目前行业内对碳刷监控采用人工定期巡检的方式，这种方式存在以下缺点：1.浪费大量的人力物力，工作量大，效率很低。2.不能及时的发现问题，为发电机安全运行带来隐患。3.测量碳刷电流和温度，需要靠近带电的集电装置，危险性高。4.电流波动大，人工巡检不能反映同一时间的电流分布情况。由于人工巡检制度有以上缺点，并结合“智慧电厂”的需求，发电机集电装置实时监控与故障诊断显得尤为总要。现有水电站存在温度在线监测，或者电流在线监测。如某水电站采用测温型在线热像仪用于连续、自动、非接触采集碳刷温度，并以视屏图像的形式直观呈现温度分布情况。实现全天候监测集电环和碳刷的实时温度。当温度异常时，可第一时间将异常信息输出，通知现场负责人员。为进一步确定碳刷故障性质，运行人员利用钳形电流表对各碳刷电流进行测试。然而上述的方法，都是单变量采集，只能发现某一特征所带来的故障。无法实现故障的准确判别。因此，如何实现发电机集电装置实时监控与准确的故障诊断成为了本领域技术人员急需解决的问题。技术实现要素：针对现有技术存在的上述不足，本发明实际需要解决的问题是：如何实现发电机集电装置实时监控与准确的故障诊断。本发明采用了如下的技术方案：一种发电机集电装置实时监控与故障诊断方法，包括：s1、接收信号采集模块采集的实时监控数据，所述实时监控数据包括碳刷温度、碳刷电流、碳粉收集装置风压、滑环室温度、滑环室湿度及集尘罩内温湿度；s2、将所述实时监控数据输入专家诊断系统，所述专家诊断系统包括专家知识库及推理机；s3、推理机基于预设的匹配规则与所述实时监控数据进行匹配，判断是否发生故障；s4、若推理机判断发生故障，则从专家知识库中调用对应的故障信息与生成故障诊断表，否则，返回步骤s1。优选地，在匹配之前，基于所述实时监控数据采集故障征兆，并基于预设的匹配规则与所述故障征兆进行匹配。优选地，所述匹配规则包括解释规则和/或故障规则。优选地，所述匹配规则包括解释规则时，推理机将解释规则依次与所述实时监控数据进行匹配，若匹配成功，则判断发生故障，从专家知识库中调用对应的故障信息生成包括维修建议的故障表，若匹配未成功，则将下一条解释规则与所述实时监控数据进行匹配，若所有解释规则均未匹配成功，则返回步骤s1。优选地，所述匹配规则包括故障规则时，推理机将故障规则依次与所述实时监控数据进行匹配，若匹配成功，则判断发生故障，从专家知识库中调用对应的故障信息，确定故障源并生成故障表，匹配成功或未成功，均将下一条故障规则与所述实时监控数据进行匹配，若所有故障规则均未匹配成功，则返回步骤s1。优选地，确定故障源并生成故障表后，更新与故障源对应的实时监控数据，重新匹配对应的故障规则，若匹配成功，则判断故障未恢复，在故障表中添加维修建议提醒工作人员处理，若匹配未成功，则返回步骤s1。综上所述，本发明公开了一种发电机集电装置实时监控与故障诊断方法，包括：s1、接收信号采集模块采集的实时监控数据，所述实时监控数据包括碳刷温度、碳刷电流、碳粉收集装置风压、滑环室温度、滑环室湿度及集尘罩内温湿度；s2、将所述实时监控数据输入专家诊断系统，所述专家诊断系统包括专家知识库及推理机；s3、推理机基于预设的匹配规则与所述实时监控数据进行匹配，判断是否发生故障；s4、若推理机判断发生故障，则从专家知识库中调用对应的故障信息与生成故障诊断表，否则，返回步骤s1。本发明采用多变量的采集，再结合专家系统故障诊断，有利于发现故障碳刷，定位碳刷故障点，实现发电机集电装置实时监控与准确的故障诊断，保证发电机安全稳定运行。附图说明图1是本发明公开的一种发电机集电装置实时监控与故障诊断方法的一种具体实施例的流程图；图2是本发明中专家诊断系统的一种具体实施方式的结构示意图；图3是本发明中发电机集电装置实时监控与故障诊断系统架构图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述说明。如图1所示，本发明公开了一种发电机集电装置实时监控与故障诊断方法，包括：s1、接收信号采集模块采集的实时监控数据，所述实时监控数据包括碳刷温度、碳刷电流、碳粉收集装置风压、滑环室温度、滑环室湿度及集尘罩内温湿度；s2、将所述实时监控数据输入专家诊断系统，所述专家诊断系统包括专家知识库及推理机；s3、推理机基于预设的匹配规则与所述实时监控数据进行匹配，判断是否发生故障；s4、若推理机判断发生故障，则从专家知识库中调用对应的故障信息与生成故障诊断表，否则，返回步骤s1。现有技术中，人工采集集电装置(碳刷)温度、电流，会带来一定的安全隐患。温度巡检不及时，故障时烧毁碳刷，更甚引起集电环烧毁，电流的跳变导致人工巡检，数据无法同时采集，无法发潜在故障。并且，碳刷温度或者电流的采集单独采集，不利于碳刷故障分析。本发明采集碳刷温度、电流、碳粉收集装置风压、滑环室温湿度、集尘罩内温湿度的实时监控数据，通过数据转换，存入数据库，推理机基于数据库中的数据，匹配预设的规则，再结合专家系统故障诊断，发现故障点，避免碳刷打火、烧毁集电环。实现了发电机集电装置实时监控与准确的故障诊断，保证了发电机安全稳定运行。本发明中，专家诊断系统还可以实现对知识的录入、删除与查询。碳刷相关数据可以用报表的形式存储在数据库中，可随时查看和打印。本发明基于推理机及匹配规则可建立对象框架知识模型，进行故障匹配并生成故障诊断表。工作人员可以通过人机界面实时查看故障诊断表。本发明中，判断出故障后，故障诊断表中的维修建议可以预先存储在专家知识库中。具体实施时，在匹配之前，基于所述实时监控数据采集故障征兆，并基于预设的匹配规则与所述故障征兆进行匹配。若采集的实时监控数据满足一定的预设条件，则将其视为故障征兆，例如，温度大于80摄氏度小于50摄氏度，电流大于90安小于80安，磨损量超过碳刷总长2/3。风压大于900pa等。温湿度更具实际情况设置相对应的征兆值。工程应用中故障征兆根据不同的集电装置设置相应的值。大致估算通过励磁总电流和每个碳刷的电密。由于采集的实时监控数据量过大，直接匹配耗时过长且占用资源，因此，至将满足预设条件的故障征兆进行匹配，可以有效的提高故障诊断效率。具体实施时，所述匹配规则包括解释规则和/或故障规则。本发明中可以单独基于解释规则或故障规则生成故障诊断表，此外还可以结合解释规则和故障规则生成故障诊断表。解释规则可以通过故障征兆直接判定大致故障，简单快速。故障规则可以通过历史数据(历史数据可存储在知识库或数据库中)变化趋势，利用神经网络算法，结合采集到的故障征兆预测温度趋势并判断相应的故障。具体实施时，所述匹配规则包括解释规则时，推理机将解释规则依次与所述实时监控数据进行匹配，若匹配成功，则判断发生故障，从专家知识库中调用对应的故障信息生成包括维修建议的故障表，若匹配未成功，则将下一条解释规则与所述实时监控数据进行匹配，若所有解释规则均未匹配成功，则返回步骤s1。专家诊断系统外壳可由知识库、推理机、解释机制、人机交互界面等部分组成,结构如图2所示。其中知识库用来存储专家故障知识，推理机是在某种规则的指引下,根据故障征兆,逐步推理,直至诊断出故障源。本发明中，知识库采用sqlserver数据库，解释规则由数据库语言实现，例如：rule1：if(温度达到限定值)then(碳刷位置，温度故障，维修建议)rule2：if(电流达到限定值)then(碳刷位置，电流故障，维修建议)rule3：if(温度达到限定值and电流达到限定值)then(碳刷位置，温度电流故障，维修建议)。本发明中，当实时监控数据满足某一条解释规则(rule)，则从知识库中调用对应的故障信息(故障结果(故障位置及原因)及维修建议)，生成对应的故障诊断表。具体实施时，所述匹配规则包括故障规则时，推理机将故障规则依次与所述实时监控数据进行匹配，若匹配成功，则判断发生故障，从专家知识库中调用对应的故障信息，确定故障源并生成故障表，匹配成功或未成功，均将下一条故障规则与所述实时监控数据进行匹配，若所有故障规则均未匹配成功，则返回步骤s1。如表1至表3所示，故障规则对应故障源位置信息表，故障规则知识项表，故障维修知识项表。实时监控数据(i/o数据)通过转换机制存入数据库，由推理机根据故障规则得出故障诊断表。表1.故障源位置信息表故障编号char(5)故障位置名称char(10)标示故障所在位置表2.故障规则知识项表表3.故障维修知识项表故障编号char(5)维修措施char(50)表征排除故障，修复该故障应采取的措施具体实施时，确定故障源并生成故障表后，更新与故障源对应的实时监控数据，重新匹配对应的故障规则，若匹配成功，则判断故障未恢复，在故障表中添加维修建议提醒工作人员处理，若匹配未成功，则返回步骤s1。在采用故障规则进行匹配后，若匹配成功并确定了故障源，持续追踪故障源，更新故障源对应的实时监控数据，判断该故障源是否修复，若未修复，则添加维修建议提醒工作人员处理，保证了故障得以排除。本发明可以实现碳刷相关数据的实时采集与存储，实时数据的故障报警，避免碳刷温度过高导致碳刷烧毁，甚至集电环烧毁。基础数据通过故障规则的匹配实现对故障碳刷相关故障报警，如：集电环表面不光滑、碳刷温度过高，碳刷电流分布不均，粉尘堆积、碳刷集电环之间产生气垫等原因造成的故障。为安全运行提供重要保障。本发明的方法可在如图3所示的发电机集电装置实时监控与故障诊断系统中实现，可采用一体式刷握结构，信号采集模块采集温度、电流的同时不向外增加走线，结构更美观。信号采集模块采用无线传输方式向信号转换模块传输数据。使集电环运行更安全。监测主机采集数据后，在现地显示实时数据并做越限报警，有利于巡检。数据经通信管理机将监测主机采集的数据转发至后台采集软件，并存入数据库，在数据库中完成诊断程序，生成故障诊断表，在后台监控主机中实现数据可视化查询、故障报警。对集电装置安全运行，巡检维护起到重要作用。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。当前第1页12