2024智慧水電廠建設方案

第第②當激勵信號的上升時間增大時，若匝間短路故障發(fā)生在靠近繞組端部，故障信息將被上升沿掩蓋。由此看來，信號上升時間應該盡量短，前沿應該盡量陡。但是在實際的試驗中，激勵信號的輸出通路由以下環(huán)節(jié)構成：儀器內阻->信號電纜->電刷或滑環(huán)->繞組，頻率過高的信號會在這條通路上迅速衰減，并不能有效注入繞組；而且，由于信號電纜上ESL（等效串聯電感）的存在，前沿過陡的信號會在信號電纜產生反射，在注入點波形的上升沿處產生尖刺，并消耗了激勵信號的能量，降低了匝間短路點的畸變峰值。因此，激勵信號的前沿上升時間的確定原則應該是能夠有效注入繞組并且不會在信號電纜上產生反射的最陡上升沿。本課題計劃通過計算和實際測試，確定適用于水輪機轉子繞組的激勵信號上升時間。2）激勵模式激勵信號注入繞組的方式可分為兩種，即兩端同步注入和單端輪換注入。國內外文獻中兩種方式都有介紹。當采用單端輪換注入時，信號注入繞組的一端并采集注入點波形，對端懸空，然后切換到對端再注入信號；完成兩端注入后，兩個注入點波形進行比較，生成特征波形。由于信號注入時繞組末端開路，所以匝間短路的反射波最強，靠近繞組中間位置的的匝間短路引起的畸變峰值相對兩端同步注入方式也更大。但是，如果現場存在雜散電磁干擾，或者轉子旋轉時的電刷噪聲，則會在依次采集的兩端注入波形上產生不一致的波動，進而在特征波形上產生噪聲。圖6單端輪換注入采用兩端同步注入方式時，如圖7所示，由于是同步注入、同步采集，干擾會在兩個注入點波形上產生同樣的噪聲，由于特征波形是兩個注入點波形之差，所以噪聲被消除。但是這種方式對于呈現靠近繞組中間部分的短路畸變的能力較弱，根據《隱極同步發(fā)電機轉子匝間短路故障診斷導則》相關要求，兩種方式均可采用。圖7兩端同步注入3）激勵信號傳播和采集時長在繞組的一端注入波形，另一端開路，兩端同步采集，則得到的波形記錄了信號在繞組中傳播的過程。在軟件中可以標注信號的注入時間以及到達繞組另一端的時間。隱極同步發(fā)電機的RSO激勵信號在轉子繞組中的傳播時間約為12us～20us。但是對與水輪發(fā)電機，由于轉子繞組結構的差異，其傳播時間會有較大的差異。擬通過測量多種機型的轉子的實際傳播時間，確定RSO診斷儀的采集時長這一關鍵技術參數。.5.諧波監(jiān)測與診斷（1）建設內容對全廠電能質量諧波指標進行可視化拓撲展示，可參考監(jiān)控系統(tǒng)全廠主接線圖的展示。（2）技術路線采集電廠機組定子電壓、定子電流，廠用母線及系統(tǒng)側母線電壓、電流進行在線電能質量實時分析計算，計算內容包括：1）常規(guī)電能質量分析計算①機組和母線三相電壓不平衡度檢測②機組和母線電壓閃變檢測③機組和母線電壓諧波檢測④機組和母線電流諧波檢測⑤機組和母線電壓頻率偏差檢測2）重要電能質量監(jiān)測項目①機組、母線有功、無功、電壓振蕩監(jiān)測及預警②機組、母線電壓突升/突降監(jiān)測及預警.6.電力電纜局放在線監(jiān)測與預警（1）建設內容 目前，國內外電力電纜廠家眾多，各家產品質量也參差不齊，尤其在現場的安裝、布置、施工等過程中若操作不當也會給電纜留下隱患，加之集團近年來電纜故障頻發(fā)，涉及550kV、110kV等高壓電纜，因此急需對電力電纜開展在線監(jiān)測等相關工作。對于電纜的局部放電，主要機理為絕緣體局部區(qū)域的電場強度達到擊穿場強，該區(qū)域就會發(fā)生放電。若電纜在制造或使用過程中某些區(qū)域殘留了一些氣泡、雜質或缺陷時，絕緣體內部或表面就會出現電場強度高于平均電場強度的情況，在該區(qū)域就會首先發(fā)生放電，而其他區(qū)域仍然保持絕緣特性，就形成了局放。電纜電壓越高時，電場強度越大，產生局放的可能性就越大，對應的局放量越大，最終造成電纜短路的嚴重故障。因此，開展電纜的在線監(jiān)測顯得十分必要，電力電纜高頻脈沖電流監(jiān)測、超聲波監(jiān)測、特高頻電流監(jiān)測等在線監(jiān)測手段，能及時有效的發(fā)現電纜的早期缺陷，避免造成短路等更大事故。（2）技術原理及路線（含必須的智能設備）1）對電纜局部放電宏觀效應進行研究，主要為光效應、壓力波、電荷效應、化學效應和熱效應，基于其光學原理、機械原理、電原理、化學分解物原理，對電纜局放基于聲學、光學等監(jiān)測方式的有效性進行研究，以確定對于電力電纜有效的監(jiān)測方法；圖1電力電纜局部放電原理分析2）采用基于高頻脈沖電流法、超聲波法、特高頻電流法的電纜局放監(jiān)測方法，對電纜的局放信號進行監(jiān)測，并統(tǒng)一通信標準將電纜在線監(jiān)測結果集成在統(tǒng)一的分析平臺，采用先進的在線監(jiān)測傳感器、信號處理單元及信號合并單元以全面提高在線監(jiān)測數據的準確性；圖2電力電纜各傳感器安裝位置示意圖3）建立電力電纜局放監(jiān)測與診斷系統(tǒng)，對前所采集數據利用專家診斷系統(tǒng)對各種監(jiān)測裝置數據進行診斷，對各監(jiān)測量進行數據分析，建立各監(jiān)測量的監(jiān)測、診斷、評估系統(tǒng)，后對電纜狀態(tài)進行綜合評估。圖3電力電纜局放監(jiān)測與診斷系統(tǒng).7.變壓器綜合在線監(jiān)測信息集成及診斷預警（1）建設內容 目前，變壓器在線監(jiān)測方式存在油色譜、局放、繞組溫度等多種形式多種狀態(tài)量的在線監(jiān)測手段，但這些手段往往由不同廠商提供，每種手段都擁有自己的后臺軟件，造成了變壓器在線監(jiān)測數據的信息孤島，無法進行綜合分析以準確評估變壓器的狀態(tài)。此外，部分在線監(jiān)測手段還存在技術落后、無法有效排除外部干擾等不足，監(jiān)測數據也會隨著時間推移誤差越來越大。通過建立多種在線監(jiān)測并統(tǒng)一通信的變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)，解決原單一或不完善的變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)的弊端，如只能分析單類故障（電氣類故障）、故障的定位不準等等。進一步開發(fā)變壓器健康度評估模型和健康狀態(tài)智能評估平臺，以當變壓器監(jiān)測數據存在異常時對可能的故障原因進行輔助分析和處理，如在變壓器過熱時應及時發(fā)出警告以便及時進行處理。變壓器健康狀態(tài)智能評估平臺應能實現在線監(jiān)測數據存儲、趨勢展示、關聯分析、評估報告自動生成、故障原因輔助分析等關鍵信息，并能將相關信息以曲線、圖表等方式展示。（2）技術原理及路線（含必須的智能設備）1）對變壓器開展油色譜、鐵心夾件接地電流、超聲波局放、特高頻局放、套管介損及電容量、變壓器振動在線監(jiān)測。其中涉及智能設備主要分為兩大類，一是傳感器端：分別為油色譜監(jiān)測系統(tǒng)、鐵心夾件接地電流羅氏線圈傳感器、特高頻局放傳感器、套管電流羅氏線圈傳感器、振動傳感器；二是數據處理端：主要為包含變壓器診斷系統(tǒng)的電腦或處理器。①對于油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)，其主要是采用光聲光譜技術對油中H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4和C2H2這7種氣體的濃度進行測量，利用容型駐極體微音器作感器，感器輸出的信號經過放大、濾波后，由AVR單片機進行數據的預處理，并通過串行通信把數據上給PC機，PC機完成對數據的處理和分析，形成各種氣體濃度的趨勢圖。②對于鐵心夾件接地電流采集系統(tǒng)，采用高精度穿心式傳感器將鐵心及夾件上的接地電流信號轉換為電壓信號，電壓信號進入信號調理電路，信號調理電路根據電壓大小自動切換量程，最后進入以DSP為處理核心的信號測量板，該信號測量板選用高性能數字處理芯片DSP為核心處理器。鐵心及夾件接地電流中伴有現場的干擾信號，計算時首先要把這些干擾信號剔除掉。③對于變壓器超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，基于當變壓器絕緣個質內部發(fā)生局部放電時，會伴隨的各種現象。其中包括電的，諸如電脈沖的產生、介質損耗的增大和電磁波輻射；也有屬于非電類的，如光、熱、噪聲、媒介物質壓力和化學方面的變化等，這些現象均可用以判斷局部放電是否存在。目前較為成熟的變壓器局部放電在線檢測方法，主要采用超聲檢測法和特高頻法，裝置所采用的傳感器分別為超聲波傳感器與特高頻傳感器，對局放產生超聲波信號和特高頻型號進行采集。④對于變壓器套管介損及電容量在線監(jiān)測系統(tǒng)，基于穿心式電流傳感器的在線監(jiān)測方法，該方法通過穿心電流互感器獲取套管的末屏接地電流信號，從與套管同母線的電壓互感器二次側獲取基準電壓信號，并計算二者的相位差值及幅度比值，得出套管的介質損耗因數和電容量。變壓器套管正常運行時，其末屏多通過接地帽直接接地，無法直接引出末屏測試信號。為實現套管的在線監(jiān)測，針對套管末屏結構設計相應的信號引出裝置，同時保證套管自身的安全運行和信號的準確采樣。⑤對于變壓器振動在線監(jiān)測系統(tǒng)，變壓器振動主要來源于鐵心與繞組。變壓器鐵心由層疊的硅鋼片構成，硅鋼片在強磁場下的磁致伸縮引發(fā)了鐵心的振動，該振動幅值與電壓的平方成正比，基頻為電壓頻率的2倍。繞組振動是由流通于繞組中電流產生的電磁力引起的，該振動幅值與繞組電流平方成正比，基頻為電流頻率的2倍。目前學界已經進行了大量試驗研究，建立了以相關系數、通頻帶能量和振動烈度指數等為特征量的變壓器繞組機械狀態(tài)數學判斷依據，因此，變壓器振動在線監(jiān)測系統(tǒng)能及時有效的發(fā)生因繞組變形、繞組結構等發(fā)生輕微改變產生的故障。2）采用統(tǒng)一的通信標準將變壓器各種在線監(jiān)測技術集成在統(tǒng)一的分析平臺，采用先進的在線監(jiān)測傳感器、信號處理單元及信號合并單元以全面提高在線監(jiān)測數據的準確性。3）建立變壓器健康度評估模型，綜合利用各種監(jiān)測裝置數據，對各監(jiān)測量進行數據分析，建立各監(jiān)測量的監(jiān)測和預警模型，后對變壓器健康度進行綜合評估。4）根據評估結果，自動生成變壓器健康度評估報告及缺陷輔助分析報告，為運維人員提供輔助決策。.8.基于尾端電流監(jiān)測的避雷器狀態(tài)監(jiān)測與評估（1）建設內容 避雷器是進電廠一次設備過電壓保護的主要設備，具有響應時間快（時間納秒級），工作可靠的優(yōu)點。經過多年現場應用，現有避雷器布點方式可以實現對全廠過電壓防治的全覆蓋。當前，發(fā)電廠避雷器日常巡檢內容包括：每月定期記錄避雷器計數器的動作次數和泄漏電流幅值；每隔半年開展帶電測量，記錄避雷器全電流和阻性電流。同時，避雷器日常巡檢工作由人工完成，為重復性簡單勞動，耗費工作人員較大精力。由于避雷器計數器只能顯示動作次數的最終結果，無法獲得動作時刻和具體動作電流幅值，所以只能作為電廠過電壓發(fā)生與否的粗略依據；另外，計數器為機械機構，對波頭很陡的過電壓（如快速暫態(tài)過電壓）無法響應，存在漏統(tǒng)計的問題。避雷器計數器顯示的電流為避雷器全電流，且數據無法接入監(jiān)控后臺，人工觀測無法及時反映避雷器缺陷及其發(fā)展情況。因此，急需一種高幅值、高精度、高采樣率的，能對避雷器尾端電流進行監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置，對雷擊時和正常狀態(tài)時避雷器尾端電流進行監(jiān)測，以對避雷器的狀態(tài)進行評估，同時不能對一次設備絕緣特性產生安全隱患。（2）技術原理及路線（含必須的智能設備）1）高采樣率電流互感器研制。電流互感器安裝于避雷器尾端，采用高精度和大幅值兩套探頭，采集運行電壓及過電壓導致的避雷器泄漏電流幅值和波形，研制的電流互感器最大檢測電流幅值范圍0.01mA~20kA，最小采樣率不低于100MS/s。2）基于電流監(jiān)測的避雷器狀態(tài)評估。根據采集到的電流和母線電壓波形，對避雷器全電流、阻性電流和電容電流幅值進行記錄，通過與存儲歷史數據進行對比，判斷避雷器運行狀態(tài)，對避雷器絕緣及電阻片劣化情況提前預警。3）發(fā)電廠過電壓智能識別系統(tǒng)研究。研究典型避雷器沖擊電壓與電流響應特性，建立特征數據庫，通過避雷器尾端電流采樣數據分析，反推過電壓波形及類別，實現對發(fā)電廠過電壓時間、位置、大小、類別的智能識別和記錄。以實現對避雷器狀態(tài)和電廠過電壓的智能識別，對避雷器狀態(tài)的智能評估和過電壓智能識別，進而達到對過電壓故障的智能診斷的目的。.9.斷路器機電特性評估及在線監(jiān)測關鍵技術（1）建設內容 斷路器是在發(fā)電機與電網系統(tǒng)間的一個斷開點，可減小發(fā)電機和變壓器的事故范圍，提高電廠供電可靠性，方便發(fā)變組的調試和維護。斷路器需要開斷正常運行電流（幾千安至幾十千安級）及短路電流（幾十千安至幾百千安級），應具有良好熄滅電弧電流的能力；要提高發(fā)變組的可靠運行，斷路器本身應該具有更高的可靠性。當前，斷路器的預防性試驗內容與普通六氟化硫斷路器相同；由于采用全封閉結構，日常運維中僅能觀察動作次數和氣壓表壓力值；斷路器多為進口產品，廠家出于種種目的，不愿意對產品進行改造，聲稱產品免維護，不同意開展額外的測試及監(jiān)測。實際運行中，由于斷路器機械及電氣上的缺陷長期不被發(fā)現和處理引發(fā)的事故時有發(fā)生，給電廠安全運行帶來了極大隱患。采用新型測量手段，對電氣設備典型狀態(tài)下的參數進行測量；采用在線監(jiān)測手段，對運行過程中設備關鍵信息實時監(jiān)測；綜合利用離線和在線監(jiān)測數據關聯性建立評估模型對監(jiān)測數據進行實時分析和展示；設置監(jiān)測數據與設備缺陷，及時發(fā)現設備缺陷并給出預警信息。以上是發(fā)電設備狀態(tài)評估的發(fā)展方向，也是開展斷路器機電特性評估及在線監(jiān)測研究的關鍵技術。（2）技術原理及路線（含必須的智能設備）1）開展斷路器動態(tài)機電特性評估，研發(fā)動態(tài)特性測試儀，對斷路器機電特性、回路電阻、弧主觸頭燒蝕情況和振動特性等參數進行測量和評估，通過與常規(guī)檢測手段結合，實現對斷路器機電動態(tài)特性進行精確評估；2）開展斷路器在線監(jiān)裝置研發(fā)，基于非接觸式的磁柵尺的行程傳感器、穿心式霍爾電流傳感器、微水在線監(jiān)測傳感器，能實現對斷路器的實際動作行程、控制回路電流信號、微水含量進行采集，數據實時可查并設置報警值，確保斷路器隱患及早發(fā)現，避免事故發(fā)生；3）開發(fā)斷路器狀態(tài)評估系統(tǒng)，結合斷路器的動態(tài)特性參數、在線監(jiān)測數據進行綜合分析，以圖表和文字方式對斷路器參數和狀態(tài)進行形象展示，對斷路器的狀態(tài)進行實時的監(jiān)測及預警。.10.油色譜在線監(jiān)測數據分析及裝置校準（1）建設內容 電力變壓器是一種關鍵的電力設備，它被廣泛應用于電力系統(tǒng)中，為我們的生活和工業(yè)生產提供了穩(wěn)定可靠的電力供應。電力系統(tǒng)安全與否、供電性能是否可靠、運行是否經濟與變壓器有著直接的關系。變壓器的正常運行對整個電力系統(tǒng)而言非常重要，如果沒有嚴格按照相關要求安裝、維護、檢修變壓器，可能會導致變壓器存在一定的缺陷并發(fā)展成為嚴重的故障隱患。變壓器在運行中雖然采取了必要的保護措施，但由于內部絕緣結構復雜，電場及熱場不均勻分布等原因，運行中仍有事故發(fā)生。因此，為確保主變安全運行，人們發(fā)展了很多檢測方法，油色譜檢測是最為有效、靈敏的方法之一，不僅能發(fā)現故障、還能判斷故障類型和故障的發(fā)展快慢。但是定期取樣至實驗室進行色譜分析，對突發(fā)性故障難以發(fā)現，且分析過程繁雜，環(huán)節(jié)多，人為誤差大。為隨時掌握設備的運行狀態(tài)，開展變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測技術的研究，開發(fā)變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)，對于電力變壓器實現狀態(tài)監(jiān)測與狀態(tài)維修具有十分重要的意義，對變壓器故障實現早期預測以及準確的診斷也尤為重要。為加強變壓器的運行狀態(tài)監(jiān)測，保障設備穩(wěn)定可靠運行，各電力企業(yè)都加大了在線色譜監(jiān)測數據分析和裝置校準的管控力度，進一步強化了油色譜在線監(jiān)測裝置的作用。變壓器油色譜在線監(jiān)測裝置是監(jiān)測變壓器運行狀態(tài)的重要手段，部分企業(yè)將油色譜在線監(jiān)測裝置納入主設備管理，將油色譜在線監(jiān)測裝置的入網檢測、交接驗收、定期校驗作為重要工作在開展，并更新相應的技術標準，例如，國家電網有限公司企業(yè)標準Q/GDW10536-2021《變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測裝置技術規(guī)范》。（2）技術原理及路線（含必須的智能設備）1）開展油色譜在線監(jiān)測。油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)工作時，先利用油樣采集單元進行油路循環(huán)，再進行油樣定量；油氣分離單元快速分離油中溶解氣體輸送到定量管內并自動進樣；在載氣推動下，樣氣經過色譜柱分離進入氣體檢測器；數據采集單元完成數據的轉換和采集，處理單元對采集到的數據進行存儲、計算和分析，并將數據上傳至數據處理服務器，后由監(jiān)測與預警軟件進行數據處理和故障分析。油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠快速準確的進行油色譜分析，實現在線監(jiān)測油浸式電力設備的運行信息，為變壓器等油浸電力設備的長期穩(wěn)定運行提供了可靠保證。2）開展油色譜在線監(jiān)測裝置的校驗工作。油色譜在線監(jiān)測裝置校驗工作包括配油和檢定兩大部分，可以配置各種不同濃度的樣品油，從而實現模擬變壓器的效果。把樣品油取出分別在實驗室氣相色譜儀和在線監(jiān)測系統(tǒng)進行標定，用標定結果進行比對，判斷油色譜在線監(jiān)測裝置數據的準確性。.11.GIS絕緣狀態(tài)評估與缺陷診斷技術（1）建設內容 近年來，電力設備帶電檢測技術得到了快速的發(fā)展和廣泛的應用，主要包括超聲波法、特高頻法、高頻法、暫態(tài)地電壓法、振動檢測、紅外檢測、紫外檢測等。相對于以往的停電試驗，帶電檢測主要具有以下幾個特點：一是檢測時間靈活，設備不停電的時候可隨時進行檢測，有助于掌握缺陷發(fā)展趨勢，及時制定運維策略；二是相比設備停電狀態(tài)下外施激勵進行試驗，在設備運行工況下進行的帶電檢測，更有助發(fā)現各類設備潛伏性缺陷；三是帶電檢測作為狀態(tài)檢測手段的重要組成部分，是設備狀態(tài)評價的重要依據。隨著帶電檢測技術逐步普及，發(fā)現的缺陷逐漸增多，目前普遍采用人工定期復測手段跟蹤缺陷發(fā)展趨勢。但由此帶來的運維檢測工作量巨大，并且由于每次檢測存在時間間隔，無法實時監(jiān)控電力設備內部缺陷的發(fā)展情況及趨勢，存在缺陷突然增大未能及時發(fā)現從而威脅電網安全運行的風險。為彌補每次帶電檢測存在時間間隔盲區(qū)、無法有效發(fā)現并處置缺陷突然發(fā)展的情況，因此，開展GIS絕緣狀態(tài)評估與缺陷診斷技術研究及應用，及時評估和發(fā)現GIS設備運行隱患，確保GIS設備安全可靠運行。（2）技術原理及路線（含必須的智能設備）(a)系統(tǒng)結構框圖(b)系統(tǒng)構成圖4移動式多通道GIS局部放電綜合分析系統(tǒng)結構圖1）不同類型采集裝置對GIS局部放電量信號的實用性研究。①獲得對應的局部放電信號與故障類型，根據不同的環(huán)境，一次設備的安裝尺寸、設備型號、電壓等級等條件，通過試驗及現場應用，采集不同類型的放電信號，有效分析GIS絕緣缺陷。②對GIS內部出現的絕緣材料失效、污穢、異物等導致絕緣故障的典型缺陷所產生的局部放電信號量進行機理分析，提取典型特征指標；③對不同監(jiān)測原理及形式的局放采集裝置對不同類型放電信號的采集有效性進行分析，明確特高頻、超聲波、地電位等探頭對GIS不同絕緣缺陷探測的敏感性；④根據電站GIS尺寸參數、布置方式，研究探測裝置安裝、布點、拆卸方式，做到裝卸方便、布局合理、定位精確，實現一套裝備監(jiān)測不同結構GIS氣室局放信號的目的。⑤明確移動式多通道GIS局部放電監(jiān)測裝置，針對不同設備檢測時，自帶檢測傳感器的安裝標準，如探頭布置、類型選用及組合等，增加在線監(jiān)測裝置的實用性和數據準確性。2）GIS絕緣狀態(tài)差異化檢測、監(jiān)測技術研究。①采用便攜式局放巡檢儀對GIS局放量進行定期普測，提高采用便攜式局放巡檢儀發(fā)現GIS設備絕緣劣化、污歲、失效等初級階段或異常變化的能力，根據巡檢結果對全部GIS氣室局放水平進行評價分類，并根據歷次巡檢結果動態(tài)調整重點關注氣室名單；②根據便攜式局放巡檢評估結果，采用移動式多通道GIS局放電監(jiān)測裝置，對可能存在絕緣缺陷的氣室進行重點、長期監(jiān)測，實現對缺陷位置、缺陷類別、發(fā)展趨勢的判斷；③制定GIS絕緣狀態(tài)差異化檢測導則，提高采用便攜式局放巡檢儀發(fā)現GIS設備絕緣劣化、污歲、失效等初級階段或異常變化的能力，再通過該移動式多通道GPS局部放電監(jiān)測裝置對異常氣室進行重點監(jiān)測；④明確移動式多通道GIS局部放電監(jiān)測裝置，針對不同設備檢測時，自帶檢測傳感器的安裝標準，增加在線監(jiān)測裝置的實用性和數據準確性。3）基于GIS局部放電監(jiān)測的絕緣狀態(tài)診斷技術研究。①研究多點探測方式下局部放電點定位研究，根據不同位置、不同類型探測傳感器監(jiān)測數據，對GIS內部局放點位置精確定位；②收集各主流GIS設備廠家、試驗儀器廠在各種工況下局部放電圖譜特征數據庫，開展典型GIS缺陷下局部放電圖譜特征數據庫建設工作，通過智能識別技術將異常局部放電信號與故障類型對應，實現對GIS內部缺陷的智能判斷；③根據局放長期監(jiān)測數據，分析局放是穩(wěn)定型放電、緩慢增長型放電或是快速增長型放電，對不同類型和發(fā)展趨勢下的絕緣隱患給出不同的處理策略。.12.六氟化硫氣體在線監(jiān)測與診斷（1）建設內容 六氟化硫是一種無色、無味、無毒、不可燃的惰性氣體，其具有良好的絕緣性和滅弧性能，運行不受外界氣象和環(huán)境條件的影響，因此被廣泛應用于超高壓和特高壓的電力系統(tǒng)，作為高壓電器設備的絕緣介質。但六氟化硫氣體也有其缺點：強烈的電弧放電會產生一些含硫的低氟化物，會腐蝕某些絕緣材料和金屬；同時受電壓、電氣開關設備的制造和安裝的差異性影響，在長時間運行后會出現材料老化的現象，因此在電力運行中會出現六氟化硫氣體泄漏的現象。六氟化硫氣體的運行狀態(tài)、氣體性能、密度、微水含量等性能指標嚴重影響著設備、電網的安全運行，因此對電氣設備進行在線監(jiān)測已是當下流行的技術趨勢，電氣設備中的六氟化硫氣體的在線監(jiān)測則顯得越來越重要。六氟化硫氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)的搭建對電力系統(tǒng)具有重要作用，它不僅能解決六氟化硫濃度超標不能及時發(fā)現從而造成設備損壞或人員傷害的情況，還能提升對六氟化硫氣體的智能化、遠程話、安全化管理。（2）技術原理及路線（含必須的智能設備）1）開展六氟化硫氣體在線監(jiān)測與診斷。六氟化硫氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠準確地監(jiān)測六氟化硫電氣設備中的六氟化硫氣體密度值和內部微水含量，對六氟化硫電氣設備做出在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷，當六氟化硫電氣設備發(fā)生漏氣或微水超標時能夠及時報警及閉鎖；可現場顯示六氟化硫電氣設備內部六氟化硫氣體的微水含量和密度狀態(tài)，也可遠程監(jiān)測顯示，實現對六氟化硫電氣設備的六氟化硫氣體狀態(tài)的遙測、遙傳，進一步促進了無人值守變電站遙信、遙控、遙測、遙調的實現，確保了電網的安全穩(wěn)定運行。2）開展六氟化硫氣體在線監(jiān)測裝置的校驗工作。六氟化硫氣體在線監(jiān)測裝置在運行過程中可能發(fā)出誤報警信號或者裝置已失靈無法正常運行報警，成為了電站的一種擺設，沒有真正起到監(jiān)測作用，為企業(yè)生產埋下了極大的安全隱患?？裳邪l(fā)六氟化硫氣體在線監(jiān)測裝置的校驗裝置，選用高性能質量流量計，將高濃度六氟化硫標準氣體與空氣混合，稀釋為需要的各種濃度六氟化硫標準氣體和氧氣。對現場六氟化硫氣體在線監(jiān)測裝置進行校準，滿足校驗六氟化硫氣體在線監(jiān)測裝置準確性和重復性的需求，提高六氟化硫的檢測準確性，真正起到保護人身健康的作用，消除企業(yè)的安全隱患。.13.互感器在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)（1）建設內容 隨著社會經濟的發(fā)展，對電力系統(tǒng)運行的可靠性和經濟性的要求越來越高，推動了當前電力設備的檢修模式由“定期檢修”向“狀態(tài)檢修”發(fā)展，因此對電力設備的絕緣狀態(tài)進行在線監(jiān)測和帶電檢測勢在必行。對設備進行在線或帶電監(jiān)測能實時或根據需要簡便地監(jiān)測各種電氣絕緣參數，判斷設備的絕緣狀況，這對于保證電力設備的可靠運行及降低設備的運行費用都是很有意義的。隨著計算機技術及電子技術的飛速發(fā)展，實現電力設備運行的自動監(jiān)控及絕緣狀況在線監(jiān)測并對電氣設備實施狀態(tài)監(jiān)測和檢修已成為可能?；ジ衅魇怯呻娙莘謮浩鞯雀鲉卧M成的具有獨特結構的電器設備。其中，CVT因其絕緣性能優(yōu)良、耐雷電沖擊性能優(yōu)越，能夠避免鐵磁諧振等特點廣泛應用在110kV及以上的變電站。然而運行過程中發(fā)生的電容量變化、絕緣老化和介損偏移等問題直接影響到CVT測量結果的準確性，從而影響繼電保護工作的可靠性和計量的公正性。因此有必要定期測試CVT的絕緣性能，然而定期檢測時效性差，一方面很難發(fā)現設備在其周期內的故障缺陷，不能及時發(fā)現、及時檢修；另一方面也沒有充分考慮電氣設備的實際狀態(tài)，這樣就會導致不必要的檢修，費錢費力。因此對CVT絕緣性能進行在線監(jiān)測，能夠及時預測并診斷故障，對確保設備的正常運行、提高電網的可靠性以及保護設各和運行人員的安全都具有重要意義。（2）技術原理及路線（含必須的智能設備）1）電流信號采集電路電流信號采集電路普通單匝電流傳感器二次要二千匝以上才能達到需要的測量準確度，但CVT主電容電流僅有毫安級，匝數太大使得二次輸出信號很小，易受到干擾。且由于鐵芯中磁通的存在，致使所測信號存在相位誤差，不能滿足在線監(jiān)測要求。因此,需開發(fā)設計一種基于無源零磁通電流傳感器進行采集泄露電流。無源零磁通電流傳感器利用一個疊加在主互感器上的輔助互感器提供反電動勢來補償阻抗產生的壓降，從而不需要主互感器的磁通提供電動勢就可實現零磁通。相比有源式零磁通傳感器具有簡單、可靠性高的特點。電流信號采集電路圖2）電壓信號采集電路電壓互感器二次電壓額定輸出值為57.7V，而一般A/D芯片能接受的電平范圍是0~+3V，因此必須轉換成較低的電壓才能傳輸給AD采集。先采用高精度鉑電阻進行分壓，然后通過電壓跟隨器再將信號送往A/D，此外運放采用隔離電源設計，保證了電壓變換的準確度和信號的隔離。分壓電阻采用0.01級無感高精度鉑電阻分壓實現大電壓信號轉換成小電壓信號，保證信號轉換中的穩(wěn)定性。由于分壓電阻均有相同的溫度系數，因此整個電路對溫度變化不敏感。經過鉑電阻分壓后的信號驅動能力非常弱，無法直接給AD進行數字化，必須使用高精度儀用放大器對信號驅動能力進行增強放大。整個電阻的輸入阻抗為100kΩ。選擇低容值、低泄露電流的雙向TVS二極管對運放進行保護。電壓信號采集電路圖3）在線監(jiān)測系統(tǒng)總體設計變電站IEC61850綜合自動化采用分層分布式系統(tǒng)，由站控層、間隔層、過程層三大部分組成。其中過程層的數據監(jiān)測裝置接收到時鐘同步裝置發(fā)出的IRIG-B同步信號后啟動A/D采樣，并將采樣的信號就地數字化，并通過協(xié)議將信號傳輸給間隔層的數據處理裝置。數據處理裝置對數據進行解析計算，并匯集所有的信息轉換成符合IEC61850-9-2LE標準的信息格式上傳至網絡層交換機，服務器通過交換機從而實現與在線監(jiān)測模塊之間IEC61850標準通信功能。此外，服務器通過局域網將監(jiān)測的所有信息遠傳至相關單位，以便進行數據統(tǒng)計、分析和研究。其結構如下圖所示。在線監(jiān)測系統(tǒng)總體設計圖.14.全設備多維度溫度監(jiān)測（1）建設內容增強水電廠機電設備溫度監(jiān)測和檢查，及時發(fā)現異常發(fā)熱位置，是解決水電廠機電設備溫度異常的直接策略方法。綜合運用無源測溫裝置、紅外熱成像攝像頭、光柵岑問傳感器等，實現水電廠核心設備發(fā)熱在線監(jiān)測的需求，解決了水電廠帶電設備表面、內部溫度監(jiān)測困難的問題。先進和實用的溫度監(jiān)測技術可以實現更全面具體、更優(yōu)良的水電廠機電設備的運行維護管理。（2）技術原理及路線①采用無源視頻測溫裝置、紅外熱成像攝像頭，實現發(fā)電機轉子、碳刷、出口軟連接、中性點、開關柜等帶電部件在線監(jiān)測的需求，解決了水電廠帶電設備表面、內部溫度監(jiān)測困難的問題。②從水電廠設備的智能監(jiān)測邊緣計算架構開展研究，提出一種面向水電廠帶電設備溫度實時監(jiān)測的智能監(jiān)測邊緣計算架構技術以及傳統(tǒng)測點信號數據處理邊緣計算架構技術，解決了水電廠物聯網化帶來的海量數據實時處理困難的問題。③從水電廠機電設備溫度數據處理、利用開展研究，提出一種面向水電廠機電設備溫度數據云計算服務技術，實現水電廠設備實時監(jiān)測的可視化，增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高速度以及豐富系統(tǒng)的可擴展性。④實現水電廠機電設備溫度數據的實時智能監(jiān)測，實現水電廠設備溫度情況的就地處理、自動研判和自主分析，達到設備運行狀態(tài)數據實時監(jiān)測、趨勢預測和危險預警目的。.15.直流系統(tǒng)在線監(jiān)測與診斷（1）建設內容 廠站直流電源系統(tǒng)蓄電池組智能運維系統(tǒng)主要功能包括蓄電池全狀態(tài)參數監(jiān)測、手動/自動測量蓄電池全狀態(tài)參數、就地一鍵順控/遠控蓄電池智能核容放電。首先完善蓄電池在線監(jiān)測裝置功能，使其監(jiān)測參數涵蓋蓄電池全狀態(tài)參數；其次開發(fā)監(jiān)測裝置四遙功能，為實現遠程可視化管理提供條件。采用逆變電源技術對蓄電池進行放電和充電，使得蓄電池充放電全過程受控且可控。開發(fā)專用管理后天應用軟件，實現遠程可視化蓄電池管理，遠程智能維護蓄電池功能。交流串入直流系統(tǒng)治理，實時測記和報警交流竄入直流極性、支路、幅值，并根據直流饋線支路的重要性，有選擇性地迫跳交流侵入故障支路。（2）技術原理及路線1）研究蓄電池故障現象的原因；收集國內蓄電池故障問題的分析報告，歸納總結蓄電池的各種故障現象，分析這些故障電池外在參數如內阻、端電壓、由動勢的變化規(guī)律，找出引起故障的原因，為本項目研究創(chuàng)造條件。2）研究基于安全性遠程小容量放電的方法；基于雙向DC/AC有源逆變技術、蓄電池開路續(xù)流技術、開關互鎖技術和數據通信技術設計安全遠程在線放電方法。3）全自動遠程放電控制安全措施研究；建立完善的安全措施，保障蓄電池安全可靠的在線放電。4）研究基于小容量放電預測蓄電池容量方法；在蓄電池小容量放電情況下依據蓄電池參數變化趨勢預測蓄電池容量，實現項目目標“遠程小容量放電預測蓄電池容量”。5）在線放電成套設備研究與設計；依據理論研究，選取合適材料設計蓄電池在線放電成套設備。6）蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)后臺研究與設計；研究蓄電池各狀態(tài)各參數與蓄電池運行狀態(tài)關系，依據研究成果設計蓄電池監(jiān)控后臺軟件，實現遠程測控、管理蓄電池的功能。7）交流竄入迫跳裝置與直流電源絕緣監(jiān)測裝置自主配合，實現直流饋線網絡回路交流竄入故障的監(jiān)測及自愈技術。在交流竄入直流饋線支路時，實時測記和報警交流竄入直流極性、支路、幅值，并根據直流饋線支路的重要性，有選擇性地迫跳交流侵入故障支路，主動切除故障，提高直流系統(tǒng)抵御交流侵入的能力。.16.輔機系統(tǒng)在線監(jiān)測與診斷（1）建設內容建立了一套輔機在線監(jiān)測體系，以確保最大程度提前發(fā)現設備異常并進行預警，使得輔機設備的檢修方式逐步從計劃檢修向狀態(tài)檢修轉換，實現經濟效益最大化。（2）技術路線運用層次分析法將頂蓋排水系統(tǒng)剖析為系統(tǒng)層、部件層、指標層，依據系統(tǒng)歷史監(jiān)測數據，融合信息挖掘技術，提取可表征系統(tǒng)健康狀態(tài)的特征參數作為健康因子，結合AHP賦權法為健康因子賦權，借助歷史健康數據挖掘基準值和閾值，構建基于健康基準值偏離量的在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)。.17.關鍵螺栓安全狀態(tài)智能實時在線監(jiān)測評價（1）建設內容 1）建立螺栓軸力與超聲信號之間的理論模型基于材料的聲彈性特性，螺栓軸力對應螺栓狀態(tài)變化量，運用超聲技術精確測量螺栓狀態(tài)變化量，建立起螺栓軸力與超聲信號之間的理論關系。通過對實驗數據的分析和研究，可以量化二者之間的聯系，即軸力變化對應著超聲信號的變化。基于該理論模型可以在后續(xù)實時監(jiān)測中，通過對超聲信號的解析來推測螺栓軸力狀態(tài)，從而判斷螺栓的安全性。2）建立水輪機/發(fā)電機關鍵部件失效模型根據水輪機/發(fā)電機關鍵部件典型失效特征，借助于有限元仿真計算，綜合分析部件的結構參數、材料特性、運行受力等條件，并關聯螺栓載荷、失效數量、失效螺栓所處位置等要素，確定各要素對整個部件連接結構安全性的影響規(guī)律，確定邊界條件。用于指導系統(tǒng)在監(jiān)測過程中，根據監(jiān)測到的螺栓軸力變化情況來判斷該部件是否存在局部失穩(wěn)或整體失效的風險。3）制定關鍵螺栓安全狀態(tài)評價體系，并關聯對應的運行策略關鍵部件的螺栓安全狀態(tài)評價體系，是針對整個連接結構的安全狀況進行評估，并與運行策略相聯動，指導機組運行。該評級標準的建立，是在確保設備相對安全的前提下，讓運行方式更加科學合理。根據關鍵部件失效模型的結果，分為安全1級，對應螺栓結構全部安全，機組長期運行；安全2級，對應螺栓結構局部損傷，機組可實行監(jiān)督運行，適時停機檢查；安全3級，對應螺栓結構存在局部失穩(wěn)或整體失效的風險，機組應立刻停機檢查。4）開發(fā)關鍵螺栓安全狀態(tài)在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)涉及軟硬件的設計與開發(fā)，該系統(tǒng)需要結合前面建立的理論模型和失效模型，通過傳感器實時采集超聲回波信號等數據，并對這些數據進行實時處理和分析。系統(tǒng)可實現螺栓安全狀態(tài)的實時評價，即判斷螺栓是否處于安全狀態(tài)，是否存在失效風險。同時，系統(tǒng)還應能提供預警和報警功能，一旦發(fā)現異常情況，及時通知相關運維人員進行處理。（2）技術原理及路線評價系統(tǒng)是基于螺栓材料的聲彈特性，通過超聲技術測定螺栓軸力變化時對應的螺栓狀態(tài)變化量，對超聲信號的解析，反推得到對應的螺栓軸力值。結合對水輪機/發(fā)電機關鍵部件的失效模型計算結果，得到引起部件結構失穩(wěn)或整體失效的關聯螺栓的邊界條件。同時，將螺栓安全狀態(tài)評價結果與機組的運行方式關聯，指導機組安全、科學的運行。具體的技術路線如圖1所示。圖1技術路線提升優(yōu)化類.1庫區(qū)智能巡檢（1）建設內容通過庫區(qū)綜合智能巡檢系統(tǒng)的部署和應用，聯合采用無人機、傳感器、監(jiān)控設備等，實現巡檢任務的分配、執(zhí)行和數據分析等功能，監(jiān)測庫區(qū)的安全狀況，包括水位、水壓、泄漏等，及時發(fā)現和報警異常情況，如釣魚者和大型漂浮物等，以保障庫區(qū)的安全和正常運行。進行庫區(qū)清潔檢查，包括清理雜物、保持庫區(qū)道路的暢通，確保庫區(qū)環(huán)境可控，以提高水電站庫區(qū)的運行效率和安全性。最終實現對庫區(qū)和設備的全方位、全天候、高效率、精準度的監(jiān)控和管理。（2）技術路線通過部署智能化監(jiān)測設備、庫區(qū)無人機，并采用模式識別、人工智能、三維模型等手段，實現對庫區(qū)和設備的全方位、全天候、高效率、精準度的監(jiān)控和管理。智能化設備：采用傳感器、監(jiān)控設備等能夠對水電站庫區(qū)中各種設備進行實時監(jiān)測的智能化設備，通過不同的信號進行數據采集，實現數據的實時呈現和有效管理。無人機檢測：利用無人機技術對水電站的庫區(qū)區(qū)域進行檢測，可以實現對空間信息的獲取和分析，排除了水下障礙，大幅度提高了巡檢效率和精度。數據挖掘和處理：采用大數據技術對收集到的數據進行挖掘和處理，從而提高數據的價值和利用率，發(fā)現設備故障和庫區(qū)的異常情況，及時進行預警和干預，實現高效的管理和運行。人工智能應用：通過人工智能技術，實現對庫區(qū)內設備的自動識別、異常判定和變化檢測，提高設備巡檢質量和準確性。三維模型重建：利用先進的技術手段如激光掃描、云點數據等，對庫區(qū)進行三維重建，實現對庫區(qū)實時監(jiān)測、數據分析、智能判斷等功能。.2基于多源信息融合的勵磁系統(tǒng)在線監(jiān)測與故障診斷（1）建設內容作為發(fā)電機控制核心的勵磁系統(tǒng)，其性能的優(yōu)劣直接影響電能質量和供電可靠性。尤其是勵磁系統(tǒng)發(fā)生故障時，如果不能及時發(fā)現并排除故障，極有可能導致嚴重的電力事故發(fā)生，所以對勵磁系統(tǒng)進行在線監(jiān)測與故障診斷研究是非常有必要，通過平面拓撲建?？梢暬烧故緳C組勵磁系統(tǒng)實時工況。（2）技術路線1）采集機組：定子電壓、定子電流、機端電壓給定、PSS給定、勵磁電壓、勵磁電流、勵磁變壓器低壓側電壓、電流、各功率柜整流橋各橋臂電流、各功率柜輸出電流、功率柜實時溫度、滅磁電阻投入后最高溫度等多源數據。2）基于機理建模及數據挖掘，實現的功能包括：①記錄機組出現有功、無功、電壓波動時勵磁系統(tǒng)各個輸出及模擬量，包括機端電壓給定、PSS給定、勵磁電壓、勵磁電流、定子電壓、定子電流，判斷是勵磁系統(tǒng)控制內部原因導致異常還是外部，計算PSS投入下出現功率振蕩的振蕩頻率、阻尼比。②對勵磁系統(tǒng)功率柜出現異常工況進行預警，包括橋臂電流是否均衡，功率柜均流系數異常。③通過長期記錄不同工況下不同季節(jié)時間功率柜溫度變化、滅磁電阻投入后最高溫度的變化，判斷功率柜、滅磁電阻是否存在老化現象等。.3數字電廠沉浸式綜合信息展示（1）建設內容 水輪發(fā)電機是水電廠的核心設備，其安全性關乎整個電站的穩(wěn)定運行。通過數字電廠沉浸式綜合信息展示，可以展示出水輪發(fā)電機的運行狀態(tài)，可以對水輪發(fā)電機的各項狀態(tài)參數的監(jiān)測、預測及分析結果進行擬真化的呈現，包括溫度、振動、壓力等。一旦發(fā)現狀態(tài)異常，系統(tǒng)將自動預警，提醒運維人員及時采取維護和檢修措施，降低設備故障風險，避免因未及時處理而造成嚴重損失。傳統(tǒng)的水輪發(fā)電機故障診斷通常需要專業(yè)技術人員通過繁瑣的檢測和分析來判斷問題所在。而數字電廠沉浸式綜合信息展示通過大數據和人工智能，可以自動化、智能化地進行故障診斷，快速準確地定位問題，并提供相應解決方案，并進行精準的展示。（2）技術原理及路線1）實地觀測和數據收集：研究人員在大型水電站等現場進行實地觀測，安裝傳感器和在線監(jiān)測裝置，收集設備的運行數據，以獲取真實設備的狀態(tài)信息和行為數據。2）數字孿生建模數據：通過激光掃描、攝影測量等技術，對設備進行高精度三維建模，將圖紙模型轉換為數字化的三維模型，并對模型數據進行預處理和對象化處理。3）狀態(tài)預警與診斷平臺開發(fā)：根據數字孿生技術的理論和在線監(jiān)測數據的實際情況，開展算法研究和軟件開發(fā)，實現狀態(tài)預警與診斷平臺的功能，以支持設備狀態(tài)參數的預測和故障原因的輔助分析。智能控制體系建設自主可控改造（1）建設內容 跟設備廠家一起研發(fā)水電智能分散控制系統(tǒng)（簡稱“HICS”）、開放式PLC系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供滿足國家要求的自主可控硬件、軟件，同時提供滿足集團要求的電站控制策略。（2）技術原理及路線（含必須的智能設備）1）一體化的控制系統(tǒng)在水電站安全落地，實現原有監(jiān)控系統(tǒng)所有功能，全部硬件、軟件滿足自主可控要求，全廠控制策略實現模塊化、透明化。力爭盡快落地項目，驗收后馬上完成成果鑒定并具備大規(guī)模推廣的條件。2）吸收和積累資深運行、維護人員經驗，將智能化模塊初步部署在電站側，如智能報警、多變量組合報警、針對考核進行控制策略優(yōu)化等，助力無人值班水電廠建設。3）水電院發(fā)揮現場技術和經驗優(yōu)勢，繼續(xù)開發(fā)HICS系統(tǒng)、開放式PLC系統(tǒng)，兼容所有控制系統(tǒng)的基礎上實現智能化控制。采集電站所有信息，進行建模分析和預操作，實現無人值班的同時，盡量減少人員操作。4）將HICS系統(tǒng)的高級功能在電站實地應用，高質量實現水電控制系統(tǒng)的完全自主可控。5）對于采用傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)進行自主可控改造的電站，水電院全程現場調試、驗收。確?？刂葡到y(tǒng)安全、穩(wěn)定投產。智能控制發(fā)電廠兩個細則考核診斷（1）建設內容針對發(fā)電廠被電網以“兩個細則”為依據進行考核的問題，發(fā)電廠兩個細則考核診斷系統(tǒng)著重于分析電廠的一次調頻、AGC、AVC等重要控制功能的投運情況和對應的調頻、調壓，有功調節(jié)，無功調節(jié)等調節(jié)過程的性能指標。具體而言，考核診斷系統(tǒng)通過實時數據采集和分析，對發(fā)電廠的一次調頻、AGC、AVC的動作響應過程進行評價，找出不滿足“兩個細則”考核要求的具體指標，自動生成分析報表，以圖形化的方式展示完整的計算考核過程，降低對于考核細則的理解難度；考核診斷系統(tǒng)帶有專家知識庫，可以根據診斷結果提出對于控制策略的優(yōu)化建議和對控制系統(tǒng)硬件的檢查方案；考核診斷系統(tǒng)通過大數據分析技術，可建立發(fā)電廠內各臺機組的一次調頻特性模型和全廠的AGV\AVC運行特性模型，可以為運行人員進行控制策略優(yōu)化調整提供輔助決策支持。（2）技術原理及路線（含必須的智能設備）兩個細則內針對一次調頻的考核要求主要包含一次調頻投入率和一次調頻合格率：一次調頻投入率：一次調頻功能投入時間與并網運行時間的百分比統(tǒng)計為一次調頻投入率。一次調頻合格率：一定時段內一次調頻的動作不合格次數與應動作次數的百分比為一次調頻的不合格率，一次調頻合格率=1-一次調頻不合格率。一次調頻的動作不合格的情況：以一分鐘為一個考核時段，系統(tǒng)頻率超出一次調頻死區(qū)期間，實際出力變化量與系統(tǒng)頻率偏差數值的正負號相同（高頻增出力或低頻減出力）或一次調頻實際動作的積分電量與理論動作積分電量的比值小于門檻值的計為不合格。兩個細則內針對AGC的考核主要針對機組AGC月可用率和AGC調節(jié)性能，AGC調節(jié)性能包含響應時間、調節(jié)速率和調節(jié)精度。機組AGC月可用率：單機AGC月可用率=（AGC月可用小時數/機組月并網小時數）×100%；廠級AGC可用率=〔AGC月可用小時數/（全月日歷小時數-全廠停運小時數）〕×100%，廠級AGC月可用率按全廠統(tǒng)計。因系統(tǒng)原因，機組負荷低于機組AGC投入下限的時間豁免考核。響應時間：水電、抽水蓄能機組AGC的響應時間應小于20秒。調節(jié)速率：常規(guī)水電、抽水蓄能機組標準調節(jié)速率為額定容量的20%/分鐘。調節(jié)精度：AGC調節(jié)精度不超過1％。兩個細則內針對AVC的考核主要針對AVC投運率和AVC調節(jié)合格率。AVC投運率：AVC投運率的統(tǒng)計按照發(fā)電側并網主體AVC子站、各AVC機組分別統(tǒng)計，AVC子站投運率不得低于90%，各機組AVC投運率不低于85%。AVC調節(jié)合格率：電力調度機構AVC主站電壓或無功指令下達后，AVC裝置在按指令調整到位為合格，AVC子站調節(jié)合格率=子站執(zhí)行合格點數÷主站下發(fā)調節(jié)指令次數。水文水資源監(jiān)測分析（1）建設內容本模塊主要為水電智慧優(yōu)化調度提供基本的水文水資源監(jiān)測數據分析與評估，實現實時數據的采集、計算、存儲及調用。具體來說，通過對降水、蒸發(fā)和徑流等水文過程的監(jiān)測，可以了解水循環(huán)變化和水資源供需狀況，為水文預測提供基礎數據。通過對流域水資源獲取和利用進行定量測量，為水權分配提供依據。通過對庫水位、時段負荷、機組狀態(tài)、閘門開度與啟閉時間等數據收集和分析，為水資源分配和防洪調度提供精準數據基礎。對收集到的水文水資源數據進行分析、處理和建模，揭示流域水文過程變化規(guī)律和趨勢，為水資源管理和決策提供科學依據。（2）技術原理及路線通過在目標流域設置水文監(jiān)測點和對應監(jiān)測儀器獲取監(jiān)測信息，結合高速光纜與流域數據庫對接，使用MySQL對數據庫進行建庫、備份、讀取數據（電站、機組、水庫特征參數類；時序數據類；曲線類等）。根據讀取的數據，計算水庫調度所需的基本參數，并建立水資源分析評估模型，揭示流域水文過程變化規(guī)律和趨勢。技術流程圖見下圖1。圖1水庫參數精準計算分析流域梯級水電優(yōu)化調度(1)建設內容本模塊旨在實現長中短期發(fā)電計劃的制定以及方案對比分析。具體來說，分別利用發(fā)電量最大模型、梯級蓄能最大模型、混合控制模型和棄水概率模型對流域內水庫進行優(yōu)化調度。其中，針對發(fā)電量最大模型，通過輸入來水過程，水庫初、末水位，各類約束包括最大、最小負荷，最大、最小流量，最低、最高水位等，生成區(qū)域內各水電站年度電量總額、及年度電量月度分解計劃，輸出并保存電量最大的發(fā)電過程與發(fā)電量。針對蓄能最大模型，通過輸入來水過程，水庫初水位，各時段發(fā)電量，各類約束包括最大、最小負荷，最大、最小流量，最低、最高水位等，生成區(qū)域內各水電站年度電量月度分解計劃，輸出并保存滿足總電量要求且期末水庫蓄能最大所對應的發(fā)電過程。對于參與電力現貨市場的區(qū)域，對以上2個主要模型，除考慮上述約束外，還需引入電力市場交易規(guī)則約束、區(qū)域風光功率預測、電價變化約束等。（2）技術原理及路線水庫調節(jié)計算是指輸入水庫初始狀態(tài)、入庫流量、時段水位、負荷、流量約束以及時段內的調度方案，輸出水庫末狀態(tài)以及時段內的出庫流量、發(fā)電流量、負荷、發(fā)電量等。主要優(yōu)化模型有：發(fā)電量最大模型和梯級蓄能最大模型。1）發(fā)電量最大模型模型目標函數：式中表示個水電站在調度周期（12個月）內的總發(fā)電量；為第個水電站的出力系數；、分別是第個水電站在第個時段內的發(fā)電流量和發(fā)電水頭；為時段間隔。模型約束條件包括：水量平衡約束、梯級水力聯系約束、各電站的水位、發(fā)電水頭、發(fā)電流量、出庫流量、負荷約束等。2）梯級蓄能最大模型模型目標函數式中，SumN(t)表示電網給定的梯級電站第t時段應發(fā)出力；h(i,t)表示第m級電站第t時段發(fā)電水頭；其余符號含義與上述模型相同。該模型約束條件同發(fā)電量最大模型。水電機組實時運行優(yōu)化（1）建設內容本模塊根據調度意圖以及當前負荷情況，進行站間電量的合理轉移，并搭建事中和事后評估單元，完成發(fā)電計劃的跟蹤與評估。具體來說，根據最高水位、最低水位、洪水預報數據、接入電網方式、發(fā)電優(yōu)先順序、96點計劃、當前負荷及調度意圖，確定機組實時負荷站間轉移方案；根據日電量計劃、已發(fā)電量、當天來水情況、后期來水預測等資料，對正在執(zhí)行的發(fā)電計劃進行實時跟蹤、評估、實時生成日電量完成率、預計當日完成總量、日剩余完成電量及平均負荷、昨日實發(fā)高峰負荷、低谷負荷、平均負荷；根據前日發(fā)電計劃、前日實際發(fā)電量、調度意圖等資料，對已經完成的前日發(fā)電計劃進行綜合評估，生成來水偏差導致的電量偏差和水位偏差；根據機組運行時間、運行工況、機組NHQ曲線等，生成開停機順序。（2）技術原理及路線水電機組的實時運行優(yōu)化需要對電網下達的負荷及時反饋，完成梯級電站間的電量轉移，并給出機組的開停機信息。此外還需搭建事中評估單元對發(fā)電計劃進行實時跟蹤與評估，搭建事后評估單元對當天電量完成情況進行綜合評估。水電機組的實時運行優(yōu)化是對電網下達負荷的及時反饋，需要綜合考慮電網、水庫、機組等多方面的約束條件，在優(yōu)化廠間負荷分配同時需要兼顧以下幾個方面：①避免負荷的大規(guī)模轉移，造成電網頻繁的較大波動；②盡可能發(fā)揮梯級電站的電力聯系，聯合躲避機組振動區(qū)；③為了避免電站機組的頻繁啟停，同時能夠協(xié)調原發(fā)電計劃，轉移電量應可由電站現有機組組合承擔，不需要額外增減機組；④考慮梯級水電站的旋轉負荷備用。1）站間轉移電量分配模型站間轉移電量分配用于響應電網下達負荷變化，并及時將變化負荷分配到各個電站。為了避免原出力計劃的大幅度調整，同時為節(jié)省計算空間，滿足實時優(yōu)化的效率需求，站間轉移電量分配采用單時段調整模式，由于單時段的調整模式忽略了梯級水電站余留期的效益，為此采用期末總蓄能為目標函數，具體如下：假定負荷轉移時段，上式中為時段末，第級水庫的可用水量；為第級水庫期末的耗水率，可由時段內的平均耗水率計算；電站編號從下游往上依次為；分別是第級水庫下游的編號與總數。約束條件包括水量平衡、負荷平衡、電站出力、水位流量約束、電站出力爬坡約束以及振動區(qū)約束等。2）站內經濟分配站內經濟分配是在站間轉移電量計算的基礎上，將電量進一步細化分至各機組。實時的站內經濟分配按空間最優(yōu)準則進行，即指根據給定的負荷要求，選擇最優(yōu)的機組組合并進行各機組的優(yōu)化負荷分配，使得廠內機組空間耗水量最少。目標函數如下：式中：為時段廠內機組的耗水流量；為號機組在時段的開機狀態(tài)，開機取1，停機取0；為水頭為時，第臺機組承擔負荷的耗水流量，可由機組的曲線查得。約束條件包括：機組出力、流量、振動區(qū)約束、最短開停機時間約束等。3）開停機順序分析A.開停機策略為避免負荷在開停機臨界波動造成機組頻繁啟閉，根據如下原則判斷機組開停。①開機條件上式中為時段電網要求的梯級有功負荷；是梯級要求的旋轉備用負荷；全梯級處于發(fā)電狀態(tài)機組的可調節(jié)容量。②停機條件上式中為第個電站的停機系數；是第個電站的單機最大容量。梯級電站運行的開機臺數是根據站內經濟運行最少機組需求而定的，其中機組的開停歷時要求（至少30min）需要預測未來時段的負荷變化趨勢，若未來負荷下降迅速且變化幅度大，則需要取消當前開機操作；若未來負荷回升迅速并有超過當前負荷水平的趨勢，則要中止停機操作。B.開停機順序確定機組開機順序需要綜合考慮多個影響因素，根據多個影響因素賦予機組不同的優(yōu)先權系數，最后按照機組優(yōu)先權重從大到小順序確定開機次序，停機次序相反。各機組的優(yōu)先權重計算公式：式中為第臺機組的優(yōu)先權重；為第臺機組的狀態(tài)維持系數，開停機狀態(tài)30min以上為1，否則為0；為影響第臺機組開停機的第個因素，為對應的權重系數，影響因素主要包括開停機時間、累計運行時間、綜合出力系數等。4）事中、事后評價A.事中評估事中評估需要對發(fā)電計劃進行跟蹤與評估，通過輸入日電量計劃、已發(fā)電量、當天來水情況、后期來水預測等數據，確定日電量完成率、預計當日完成總電量、日剩余完成電量及平均負荷、昨日實發(fā)高峰負荷、低谷負荷、平均負荷。日電量完成率是已發(fā)電量占日計劃電量的百分比，用于指導后續(xù)發(fā)電過程。預計當日完成總電量是根據后期的預測來水，按照日電量計劃進行水庫調度的后期電量加上已發(fā)電量。日剩余完成電量即計劃電量與已發(fā)電量的差。根據昨日實際發(fā)電過程，可計算最大負荷，平均負荷以及最小負荷，高峰負荷是最大負荷與平均負荷間的區(qū)域，低谷負荷是平均負荷與最小負荷間的區(qū)域。B.事后評估事后評估是對當天電量的完成情況進行綜合評估，通過比較前日的發(fā)電計劃以及實際的發(fā)電過程，確定因來水偏差導致的水位偏差、因來水偏差導致的電量偏差以及因電量偏差導致的水位偏差。水位、電量偏差的來源有兩個部分，一是由于來水的偏差，二是由于調度意圖的變化，因電量偏差導致的水位偏差就是因為調度意圖的改變，使得發(fā)電過程變化，進而影響水庫水位。因來水偏差產生的水位、電量偏差可根據實際來水情況，按照前日發(fā)電計劃進行水庫調度，計算末水位、發(fā)電量。根據預測來水，按照前日發(fā)電計劃進行水庫調度的末水位為、發(fā)電量為，實際發(fā)電過程后的末水位為、發(fā)電量為。水位與電量的實際偏差分別是、，偏差來源包括了來水偏差以及調度意圖的變化，而因來水偏差導致的水位、電量偏差分別是、，則因電量偏差導致的水位偏差為。水電機組負荷智能優(yōu)化分配（1）建設內容水電機組負荷分配，是指電站需要在滿足電網負荷偏差的前提下，同時考慮多重約束條件諸如流量約束、啟停次數約束、最小運行時間約束等，根據“以水定電”或是“以電定水”等原則，協(xié)調機組間的啟停狀態(tài)與功率大小以完成機組負荷分配。有效平抑與削弱因需求負荷、機組組合發(fā)生變化所帶來的機組出力波動以及運行非穩(wěn)定性，更好地實現機組輸出功率最優(yōu)化分配，最小化耗水量。（2）技術原理及路線為更好地解決水電機組負荷分配過程中機組振動區(qū)穿越次數過多的情況，考慮多重約束的同時進行合理、高效的機組負荷分配，兼顧經濟性與安全性、機組啟停、穿越振動區(qū)、機組運行壽命等。1）目標函數模型在水電機組負荷分配過程中，往往選擇以耗水量作為負荷分配的優(yōu)化目標，遵循以耗水量最小為模型目標函數模型。2）約束條件基本約束條件：考慮流量、庫容、最大最小出力約束、穿越振動區(qū)風險系數約束機組振動區(qū)約束、機組啟停時間與機組開停機次序約束、電網負荷偏差約束等。出力波動約束：在負荷最優(yōu)分配當中，為避免連續(xù)時段內需求負荷小范圍波動時出現機組出力波動較大的情況，因此需要添加機組出力波動約束。3）波動評價指標機組出力過程中的負荷變化的非穩(wěn)定性、波動性，需要借助定性分析指標評判整體變化曲線的平穩(wěn)程度，主要包括平均波動幅度、功率分布偏度、波動出力比等。平均波動幅度，表征連續(xù)曲線在相鄰周期內的變化和波動，曲線的波動程度與變量數值成正比，能在一定程度上反應連續(xù)數據的離散程度；功率分布偏度，反應機組出力曲線波動與傾斜程度的有效指標，其值大小與曲線波動劇烈程度成正比關系；波動出力比，表征負荷分配期內的機組出力波動的平均值比上機組總出力作波動趨勢的指標。技術供水智能調整（1）建設內容水電站技術供水又稱生產供水,與消防供水、生活供水共同組成水電站的供水系統(tǒng),其主要作用是對設備進行冷卻,有時也用于潤滑及水壓操作。當前水電站技術供水管理十分粗放，通過技術供水智能調整供水模塊部署，可以實現技術供水精準監(jiān)測與精細供水調控，保障不出現供水間斷，實現供水的溫度、流量以及壓力的精準控制。（2）技術原理及路線通過部署技術供水監(jiān)測系統(tǒng)，對技術供水總管、各個軸承冷卻器、空冷器支管全部安裝流量計，結合計算機監(jiān)控數據，實現溫度、流量、壓力等參數的精準監(jiān)測。狀態(tài)特征提取模型，根據狀態(tài)評估和智能調整需求，將特征分為：1.供水對象；2．供水方式；3．供水流量；4．供水溫度；5．供水壓力。主要實現的功能包括：1、供水流量分析，綜合分析個參數特征，實現技術供水總管取水流量最小等模型建立;2、供水溫度分析，分析冷卻水進出口溫度等參數;3、供水壓力分析，分析冷卻水進出口壓力等參數。通過分析功能，基于技術供水總管取水流量最小、保證供水不間斷以及溫度、壓力等邊界條件，實現技術供水智能調整功能。閘門本質安全智能控制建設內容隨著自動控制技術和通信技術的發(fā)展，水閘自動化監(jiān)控系統(tǒng)(簡稱閘控系統(tǒng))的應用越來越廣泛。但是，由于設計方案缺陷、硬件設備故障、軟件系統(tǒng)不穩(wěn)定及運行管理不善等原因，閘控系統(tǒng)還存在著一些不安全因素。本模塊通過分析及解決閘控系統(tǒng)常見問題，實現閘門本質安全智能控制，保障在誤操作或發(fā)生故障的情況下不會造成事故。技術原理及路線通過安全監(jiān)測以及優(yōu)化閘門控制系統(tǒng)，可實現閘門本質安全智能控制。安全監(jiān)測方面，可分別使用GNSS位移傳感器、振弦式滲壓計和測縫計等對包括位移、揚壓力、裂縫等進行在線監(jiān)測，并實現越限報警和趨勢分析；智能控制方面，應包括優(yōu)化閘門控制系統(tǒng)架構、啟閉機電源、數據采集與控制、通信方式、數據處理、控制邏輯以及反饋監(jiān)測等多方面。數據處理上，閘門到達上下限位點、啟閉機電機接觸器吸合等信號是以開關量方式輸入PLC的，這些開關在開閉時會出現抖動，應進行防抖處理，水位、閘位等模擬量信號，應進行濾波處理，確保閘門數據準確可靠；控制邏輯方面，通過程序設計避免不安全和違反規(guī)程的操作，如正反轉互鎖，禁止不經過停止流程而改變閘門運動；反饋監(jiān)測方面，當輸出控制信號時，要對控制對象的狀態(tài)進行檢測，通過監(jiān)測相關數據變化以及視頻監(jiān)測狀態(tài)識別，以跟蹤反饋輸出控制信號的實際效果。水電廠事故停機智能決策（1）建設內容水電廠事故停機智能決策系統(tǒng)是利用事故仿真分析平臺建立足量完備的典型事故數據庫，基于該典型事故數據庫訓練事故智能識別模型，實現對水電廠事故停機原因的識別，避免人為判斷與識別事故困難且不準確的問題；同時，基于該識別結果自動篩選處理策略，根據識別結果、實際運行情況和可行處理策略，對事故處理進程進行模擬，通過對事故處理進程預測的反饋更新，不斷優(yōu)化最優(yōu)處理策略，實現事故處理策略的快速智能決策，獲取最優(yōu)處理策略。（2）技術原理及路線首先基于水電廠安全分析和工程判斷，確定水電廠事故停機典型原因，包括但不限于軸承溫度過高，振擺過大，事故低油壓等。針對每一類事故原因，設定相應的特征參數采用事故仿真分析平臺進行模擬運算，得到多種事故原因導致的模擬事故，構建典型事故工況。構建事故停機智能識別模型，利用機器學習智能算法構建事故停機與事故關鍵變量特征之間的邏輯關系，以標注典型事故停機類型的事故關鍵變量所對應的數據為樣本數據，對樣本數據進行特征提取得到事故特征，以此構成訓練樣本集，用于訓練事故智能識別模型，建立水電廠可測量參數和事故停機之間的聯系模型，實現智能判斷事故停機發(fā)生的初始時刻以及智能識別事故停機發(fā)生的原因及事故的具體信息?；谧R別的事故停機類型，在事故停機處理策略庫中自動篩選出可行處理策略，將識別的事故停機類型、水電廠中各種設備的實際投入情況及選取的處理策略輸入事故仿真分析平臺中進行事故處理進程的模擬預測；根據事故處理進程的預測分析，實時動態(tài)評估不同處理策略所產生的定量化正負效應，輸出最優(yōu)緩處理策略。實施規(guī)劃 項目總體實施流程 根據智慧電廠建設規(guī)劃內容和目標，以目前智能化現狀及需求分析為出發(fā)點，堅持“總體設計、分步實施、按需建設、先易后難”的原則，智慧電廠建設分為二期規(guī)劃階段實施。第一期：實現智慧電廠數據賦能數據賦能是智慧電廠的本質特征。通過大數據平臺、云計算平臺、三維可視化平臺、移動應用平臺、安全管控一體化平臺等基礎平臺建設，完成數據-知識-智慧的躍遷，利用數據資源為電廠賦能，為設備運行及檢修、經營管理等提供科學決策。第二期：實現智慧電廠人機協(xié)同人機協(xié)同是智慧電廠的主要運行特征。通過智能巡檢機器人、大數據運行優(yōu)化、智慧經營決策等人工智能、大數據應用將進一步解放人的體力和部分腦力，更加“聰明”的人工智能能夠自主配合環(huán)境變化和人的工作。人將與各類人工智能系統(tǒng)在認知學習、分析決策、知識交流、自主執(zhí)行等方面實現深度交互迭代，共同提升電廠整體智慧能力。項目總體實施計劃 序號智慧體系建設內容類型推薦等級一一期建設項目（基礎設施建設、智慧基建等在基建期后向生產運營期過渡）基礎設施建設超融合-通信網絡-網絡安全-狀態(tài)評價子系統(tǒng)（廠站側）智慧管理體系優(yōu)先推薦智慧管理系統(tǒng)（分子公司側）智慧管理體系優(yōu)先推薦基于智能感知的狀態(tài)評價機組運行重要參數自巡盤（智能巡盤）智慧管理體系推薦機組控制系統(tǒng)適應性分析（智能巡盤）智慧感控體系推薦監(jiān)控系統(tǒng)報警信息輔助分析（智能巡盤）智慧管理體系推薦智能監(jiān)盤專家系統(tǒng)（智能巡盤）智慧管理體系推薦壓力鋼管安全狀態(tài)在線監(jiān)測、診斷及預警系統(tǒng)（重大安全類）智慧管理體系優(yōu)先推薦發(fā)電機涉網控制與保護網源協(xié)調評價管理系統(tǒng)（重大安全類）智慧管理體系優(yōu)先推薦大壩及庫區(qū)高邊坡實時在線監(jiān)測與智能預警系統(tǒng)（重大安全類）智慧管理體系優(yōu)先推薦鋼閘門安全狀態(tài)在線監(jiān)測（重大安全類）智慧管理體系優(yōu)先推薦水電棄水預警預報（提質增效類）智慧管理體系推薦流域徑流中長期預測預報（提質增效類）智慧管理體系推薦水輪發(fā)電機組穩(wěn)定性故障智能診斷與預警系統(tǒng)（設備健康評價類）智慧管理體系可選水電機組內部缺陷監(jiān)測及診斷（設備健康評價類）智慧管理體系可選推力油盆滲漏油故障（設備健康評價類）智慧管理體系可選基于重復脈沖法（RSO）的大型水輪發(fā)電機轉子匝間短路檢測技術（設備健康評價類）智慧管理體系可選發(fā)電場站諧波監(jiān)測與診斷（設備健康評價類）智慧管理體系可選電力電纜局放在線監(jiān)測與預警系統(tǒng)（設備健康評價類）智慧管理體系可選變壓器綜合在線監(jiān)測信息集成及診斷預警系統(tǒng)（設備健康評價類）智慧管理體系可選基于尾端電流監(jiān)測的避雷器狀態(tài)監(jiān)測與評估系統(tǒng)（設備健康評價類）智慧管理體系可選斷路器機電特性評估及在線監(jiān)測關鍵技術研究系統(tǒng)（設備健康評價類）智慧管理體系可選油色譜在線監(jiān)測數據分析及裝置校準（設備健康評價類）智慧管理體系可選GIS絕緣狀態(tài)評估與缺陷診斷技術（設備健康評價類）智慧管理體系可選六氟化硫氣體在線監(jiān)測與診斷（設備健康評價類）智慧管理體系可選互感器在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)（設備健康評價類）智慧管理體系可選全設備多維度溫度監(jiān)測（設備健康評價類）智慧管理體系可選直流系統(tǒng)在線監(jiān)測與診斷（設備健康評價類）智慧管理體系可選輔機系統(tǒng)在線監(jiān)測與診斷（設備健康評價類）智慧管理體系可選關鍵螺栓安全狀態(tài)智能實時在線監(jiān)測評價系統(tǒng)（設備健康評價類）智慧管理體系可選庫區(qū)智能巡檢（提升優(yōu)化類）智慧管理體系可選數字電廠沉浸式綜合信息展示（提升優(yōu)化類）智慧管理體系可選基于多源信息融合的勵磁系統(tǒng)在線監(jiān)測與故障診斷（提升優(yōu)化類）智慧管理體系可選智能控制（廠站側）自主可控改造智能控制體系優(yōu)先推薦智慧基建施工安全管理智慧管理體系施工質量管理智慧管理體系施工進度管理智慧管理體系數字化移交智慧管理體系智能決策智慧管理體系二二期建設項目（智慧運行、智慧經營等需在投產發(fā)電后收集部分運行數據才可持續(xù)優(yōu)化）智能控制（廠站側）發(fā)電廠兩個細則考核診斷智能控制體系優(yōu)先推薦水文水資源監(jiān)測分析智能控制體系優(yōu)先推薦流域梯級水電優(yōu)化調度智能控制體系優(yōu)先推薦水電機組實時運行優(yōu)化智能控制體系優(yōu)先推薦水電機組負荷優(yōu)化分配智能控制體系推薦技術供水智能調整智能控制體系推薦閘門本質安全智能控制智能控制體系推薦智慧診斷（分子公司側）上位管理功能模塊智慧管理體系推薦智能控制（集控側）自主可控改造智能控制體系推薦流域梯級調度智能控制體系優(yōu)先推薦智慧安全先進技術和設備智慧管理體系風險辨識智慧管理體系應急處置智慧管理體系兩票管理智慧管理體系外包工程管理智慧管理體系重大危險源管理智慧管理體系隱患管理智慧管理體系事故事件管理智慧管理體系智慧運行運行值班智慧管理體系定期工作智慧管理體系運行資料管理智慧管理體系生產過程監(jiān)視智慧管理體系設備參數監(jiān)測智慧管理體系綜合報表管理智慧管理體系機組啟停智能分析智慧管理