水電機組智能評估及診斷技術研究與應用

唐湘茜 盤羅平 安學利

成果概況

“水電機組智能評估及診斷技術研究與應用”項目由中國水利水電科學研究院牽頭，中國長江三峽集團有限公司、北京中水科水電科技開發有限公司等參與完成。

該項目針對當前水電機組安全高效運行領域存在的健康狀態評估不準確、故障樣本少、故障知識不健全、大型機組安全高效運行準則缺乏等問題，開展了基于健康大數據的水電機組健康評估、智能診斷專家知識庫、大型機組安全穩定運行分區準則、大型水電機組遠程狀態監測與診斷系統平臺等研究及開發。研究成果能有效保障國家巨型水電機組的安全高效運行，為大型水利水電工程智能化運行管理提供成熟經驗和可靠技術支撐。2018年，該項目獲得了大禹水利科學技術獎一等獎。

技術創新

（1）開展了基于試驗、監測和運行維護等海量數據下的機組特征參數與運行工況參數之間耦合關系的分析研究;開展了機組健康標準評定、機組性能退化機理及退化趨勢預測研究，構建基于健康大數據的水電機組智能評估和診斷理論及方法，建立了多維度水電機組健康評估、異常檢測和性能退化預測模型。

（2）針對機理清晰、征兆明確的常見故障，設計了水電機組智能診斷與故障識別的實現方案，通過對這些故障開展基于規則的故障樹構造，實現了水電機組常見故障的實時診斷和自動識別。

（3）系統開展了水電機組啟動試運行試驗、全水頭機組運行穩定性和能量特性試驗研究，利用機載測試技術完成轉輪動應力、主軸及導葉扭矩等關鍵旋轉部件的力特性試驗研究，提出了大型機組安全穩定運行分區準則，建立了安全穩定運行評價標準。

（4）開展了跨流域、多機組、多系統的大型水電設備集中監測與診斷策略研究，建立了規模最大、涉及參數最全面的大型水電機組遠程監測與診斷系統平臺，實現了機組故障的及時診斷與遠程會商，建立了機組設備全生命周期履歷檔案。

推廣應用

該項目提出的水電機組安全高效運行關鍵技術及智能化健康評估系統，已成功應用于三峽、溪洛渡、向家壩等巨型電站，建立了“三峽集團水電機組狀態監測和故障診斷中心”，并成功應用到幾內亞凱樂塔、埃塞俄比亞GIBEIII等“一帶一路”，相關國家大中型電站安全高效運行。應用機組達285臺，機組裝機容量達8020萬kW，取得了重大的經濟和社會效益。

基于項目整體技術的中國長江三峽集團公司診斷中心，已經集成了三峽、溪洛渡、向家壩等多個巨型電站81臺機組的全部監測數據，是電力行業集成監測類型最齊全、機組數量及裝機容量最大的水電機組狀態監測與故障診斷中心。在此平臺上已開展了機組運行狀態報告編制，累計出具名類評價和研究報告6000余臺份;診斷出水力、機械、電氣等多類故障;提升了機組運行效率;為保障公司機組安全、穩定、高效運行正逐步發揮積極的作用并提供技術支撐。