(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210955759.X (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 中国长江电力股份有限公司 地址 443002 湖北省宜昌市西陵区西坝建 设路1号 (72)发明人 雷凤玲　刘绍新　张家治　安洋　 张超　张辉　 (74)专利代理 机构 宜昌市三峡专利事务所 42103 专利代理师 易书玄 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06K 9/00(2022.01) G06Q 10/00(2012.01)G06Q 50/06(2012.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种水电站公用辅助设备故障诊断与趋势 分析方法 (57)摘要 一种水电站公用辅助设备故障诊断与趋势 分析方法， 包括如下步骤： Step1、 分析模型建立， 根据不同辅助设备的种类、 运行特性、 分析需求， 设计由测点触发底事件、 底事件触发中间事件、 中间事件触发顶事件的分析模型； Step2、 数据计 算、 分析及预警， 从数据平台中抽取需要的测点 数据， 代入模型进行分析、 指标计算， 对辅助设备 的故障进行诊断和趋势分析。 对调速油系统、 三 部轴承油系统、 供水系统、 气系统、 排水系统等辅 助设备的工作效率、 运行状况、 信号变化规律进 行全面、 深入的分析， 并通过对单个设备的分析， 映射出其所在系统或其关联系统存在的缺陷或 隐患， 提醒电厂 运维人员及时排查、 处理， 给出维 修、 检修指导， 为电厂智慧运行、 智慧检修提供理 论依据。 权利要求书4页 说明书12页 附图5页 CN 115455651 A 2022.12.09 CN 115455651 A 1.一种水电站公用辅助设备故障诊断与趋势分析 方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： Step1、 分析模型建立， 根据不同辅助设备的种类、 运行特性、 分析需求， 设计由测点触 发底事件、 底事件触发中间事件、 中间事件触发顶事件的分析模型， 包括所需测点、 计算方 法、 所需工况判断条件； Step2、 数据计算、 分析及预警， 从数据平台中抽取需要的测点数据， 代入模型进行分 析、 计算， 对辅助设备的故障进 行诊断和趋势分析， 并将最 终结果以预警的方式呈现给运 维 人员。 2.根据权利要求1所述的一种水电站公用辅助设备故障诊断与趋势分析方法， 其特征 在于， 所述的Step1中， 分析模型包括设备启停异常分析模型、 设备运行状态异常分析模型 和设备监视信号异常分析模型， 当分析计算指标与设备正常运行时的健康指标的差值在设 定范围内时， 表明设备处于正常运行状态； 当差值开始增大时， 表明设备 处于早期预警运行 工况； 当差值变化斜率大于 设定值时， 表明设备 处于缺陷工况； 当差值超过阈值上限或下限 时， 表明设备处于故障工况。 3.根据权利要求2所述的一种水电站公用辅助设备故障诊断与趋势分析方法， 其特征 在于， 所述的Step1中， 设备启停异常分析模型分为长时启动、 长时停止、 频繁启动、 多台同 时启动四种模型， 此分析模型用于电机的周期性启动的辅助设备趋势分析， 需计算的指标 为启动时长、 启动间隔， 具体模型为下： 定义被检测设备前次启动时刻为T1， 前次停止时刻为T2， 后次启动时刻为T3， 后次停止 时刻为T4， 启动时长为ΔP， 启动间隔为ΔT， 平均启动时长为ΔP0， 启动时长上限为ΔP0H， 启 动时长下限为ΔP0L， 平均启动间隔为ΔT0， 启动间隔上限为ΔT0H， 启动间隔下限为ΔT0L， 启 动台数为 N； 长时启动： 三相异步电动机类设备， 其正常运转、 停止时长固定， 其启动时长超出正常 范围的定义为： 计算其单次运转维持时长并与正常运转时长相比较， 大于阈值上限即可判 断其属于 长时启动： △P＝T2‑T1>ΔP0H； 长时停止： 三相异步电动机类设备停止时长超出正常范围定义为： 计算其单次启动间 隔时长并与正常启动间隔时长相比较， 大于阈值上限即可判断其属于 长时停止： △T＝T3‑T2>ΔT0H； 频繁启动： 三相异步电动机类设备频繁启动定义为： 计算其单次启动间隔时长并与正 常启动间隔时长相比较， 小于阈值下限即可判断其属于频繁启动。 △T＝T3‑T2<ΔT0L； 多台同时启动： 包含多台三相异步电动机的辅助设备， 多台同时启动的定义为： 计算其 同时处于启动状态的台数， 大于等于2即判定为多台同时启动 N≥2。 4.根据权利要求3所述的一种水电站公用辅助设备故障诊断与趋势分析方法， 其特征 在于， 所述的Step1中， 设备运行状态异常分析模型用于检测阀门、 开关的非周期性状态变 化的辅助设备趋势分析， 分为设备状态与机组运行工况不符、 状态持续时间异常两种模型， 需计算的指标为启动/开启时长， 具体模型如下： 定义被检测设备的设备本次启动/开启时刻为K1， 本次停止/关闭时刻为K2， 启动时长为权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115455651 A 2ΔK， 启动/开启状态保持时长为， 平均启动时长为ΔK0， 启动/开启状态保持时长上限为Δ K0H， 启动/开启状态保持时长下限为ΔK0L； 设备状态与机组运行工况不符： 关联机组运行工况， 判断相应的辅助设备的位置信号 是否与机组运行工况相符； 状态持续时间异常： 统计其单次开启时长并与正常开启时长(国标、 行标、 经验值)相比 较， 大于阈值上限即可判断其 运行异常， 即： ΔK＝K2‑K1>ΔK0H。 5.根据权利要求4所述的一种水电站公用辅助设备故障诊断与趋势分析方法， 其特征 在于， 所述的Step1中， 设备监视信号异常分析模型分为用于有模拟量监视信号的辅助设备 趋势分析， 分为信号突变、 信号缓变或长时不变两种模型， 需计算的指标为信号变化梯度， 模型定义 为： 定义前一时刻 被监测的模拟量信号测值为A1， 后一时刻该模拟量信号测值为A2， 模拟量 信号测值变化量为ΔA， 测值比较周期为T， 正常变化梯度为ΔA0， 变化梯度上限为ΔA0H， 变 化梯度下限为ΔA0L； 信号突变： 计算 其信号变化梯度， 大于阈值上限即判断为信号 突变， 即 信号缓变或长时不变： 计算信号变化梯度， 小于阈值下限即判断为信号缓变或长时不 变， 即： 6.根据权利要求5所述的一种水电站公用辅助设备故障诊断与趋势分析方法， 其特征 在于， 所述的Step2中， 辅助设备的故障进行诊断和 趋势分析包括对压油装置、 顶盖排水系 统、 技术供水系统、 漏油泵系统、 三部轴承供油系统、 检修排水系统、 渗漏排水系统和气系统 故障诊断与趋势分析。 7.根据权利要求6所述的一种水电站公用辅助设备故障诊断与趋势分析方法， 其特征 在于， 所述的Step2 中， 压油装置包括多个油压泵、 多个压力油罐、 集油槽以及事故油罐， 对 油压泵启停控制信号、 压力油罐压力和油位、 事故油罐压力和油位、 集油槽油位以及油泵启 动信号进行监视， 获取压油装置的故障诊断与趋势分析： 压油泵长时启动： 所有 泵单次连续启动总时间大于启动时长阈值上限； 压油泵长时停止： 关联压油系统为非检修工况时， 所有油泵共 同的连续停止时间大于 启动间隔阈值上限； 压油泵频繁启动： 任意泵间连续停止时间小于启动间隔阈值下限； 多台泵同时启动： 同时启动泵台数 大于等于2台； 压油罐压力突变： 压油罐压力变化梯度大于阈值上限判定为变化异常； 压油罐压力 长时不变： 关联压油系统为非检修工况， 在有效测值范围内， 对油压测值循 环比数， 连续取三个相邻的测点测 值变化梯度小于阈值下限时判定为长时不变， 定义为变 化异常； 压油罐油位 突变： 油罐油位变化梯度大于阈值上限判定为油位 突变； 压油罐或集油槽油位长时不变： 关联压油系统为非检修工况， 在有效测值范围内， 对测权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115455651 A 3