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贯流式机组运行状态监测信息熵的 设备健康特征提取及评估
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深化应用 - 549 - 贯流式机组运行状态监测信息熵的 设备健康特征提取及评估 国家能源大渡河沙坪发电有限公司,曹峰、汪文元、何滔、熊玺、汪广明 摘 要:贯流式机组运行水头低、引用流量大,机组转动惯量小,水流惯性时间常数较大,造成机组在因负荷调节 或非设计工况下运行中暂态过渡过程时稳定性较差,容易出现水力不稳定现象。传统水电机组状态监测系统或多或少存 在监测点少、功能单一、缺乏系统性等综合性问题,随着数据处理技术、信息技术、专家知识库技术等的发展,水电机 组的状态监测和故障诊断应用技术逐渐成熟。针对贯流式机组运行摆度、振动、压力脉动、发电机空气间隙、水力状况 等运行参数进行在线监测,经过数据处理可对机组的状态进行显示、记录、存储,经一定时间积累可形成相关特性曲线, 用基于机组运行状态监测信息熵的方法提取设备特征数据并对其健康状态进行评估,用以指导运行发电,减少机组亚健 康状态,提升运行效率。 关键词:贯流式机组;运行状态监测;信息熵;健康状态 灯泡贯流式机组作为贯流式水轮发电机组的主 要类型之一,具有运行水头低、建设周期短等特点, 在开发低水头水力资源方面具有显著的优势。由于 机组的特殊结构及安装工艺及所处环境外在影响等 因素,运行过程中极易引发振动和摆度值超标,威 胁机组安全稳定运行。机组状态在线监测系统作为 监测机组实时运行工况的平台,集数据采集与分析 与一体,能够及时反映出机组的振摆情况。 信息熵能够有效检测振动信号时间序列的动力 学特性,基于时频熵(TFE) 、样本熵(SE)和排列 熵(PE)的分析方法对于机械系统特征提取及故障 诊断有较好的效果 [1]。贯流式机组运行过程中摆度、 振动、压力脉动、发电机空气间隙、水力动力特性 信息的产生,为贯流式机组运行状态监测信息熵的 设备健康特征提取及评估提供了条件。 在振摆、水力动力特性信号多维表达的基础上 结合信息熵的基本分析方法,以大渡河沙坪二级水 电站灯泡贯流式机组为例,将在线监测平台采集到 的各状态数据进行信息熵分析,提取特征数据,评 估健康状态,用以指导机组发电运行。 1.1 系统构成 图 1 运行状态监测系统结构简图 沙坪二级机组运行状态监测系统由现地传感 器、数据采集站、上位机等构成。现地传感器将采 集到的数据通过电缆送往数据采集站,数据采集站 对数据进行分析处理后通过光纤与上位机通讯,使 得运行人员既能通过上位机实时观测机组运行情

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