2023水轮发电机组状态在线监测系统技术条件

水轮发电机组状态在线监测系统技术条件目 次范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1总则 2使用环境 2系统功能 3硬件要求 6软件要求 14性能指标 14试验和检验 15包装、运输与储存 19文件与资料 20附录A(资料性)水轮发电机组状态在线监测系统结构示意图 21附录B(资料性)水轮发电机组状态在线监测系统监测量采集处理 22附录C(资料性)状态报告示例 26附录D(资料性)大中型水轮发电机组状态在线监测系统测点配置示例 28附录E(资料性)水轮发电机局部放电在线测量概要 31参考文献 35IPAGEPAGE13PAGEPAGE10水轮发电机组状态在线监测系统技术条件范围本文件规定了水轮发电机组状态在线监测系统使用环境，系统功能，硬件要求，性能指标，试验和检验，包装、运输和储存以及文件与资料等内容。本文件适用于水电站水轮发电机组的状态在线监测系统。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T3482电子设备雷击试验方法GB/T4798.2电工电子产品应用环境条件(第2部分：运输)GB/T13384机电产品包装通用技术条件GB/T17626电磁兼容试验和测量技术GB/T20833旋转电机定子线棒及绕组局部放电的测量方法及评定导则GB/T28570水轮发电机组状态在线监测系统技术导则GB/T36572电力监控系统网络安全防护导则GB/T39324智能水电厂主设备状态检修决策支持系统技术导则DL/T476 电力系统实时数据通信应用层协议NB/T35050 水力发电厂接地设计技术导则术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1状态参数conditionmonitoringparameters反映水轮发电机组状态的参数，主要包括振动、摆度、轴向位移、压力脉动、空气间隙、磁通密度、局部放电、定子线棒端部振动、噪声等。3.2工况参数operatingparameters表征水轮发电机组各种运行工况特征的、与运行状态直接相关的参数，主要包括转速、有功功3.3缓变参数slowvaryingparameters水轮发电机组各部温度、压力、液位等变化相对较慢的参数。3.4摆度ShaftRun-out水轮发电机组主轴某部位相对于支撑部件的径向振动，又称为轴振动。总则包括：数据服务器、WEB服务器和工程师工作站；下位机包括：数据采集单元、传感器单元；网A。状态监测系统应采用结构式模块化软件，功能软件模块或任务模块应具备完整性和独立性。GB/T36572的相关规定。状态监测系统应具备时钟同步功能，实现各节点的时钟同步。状态监测系统应具备被监测设备的状态趋势分析和状态评价功能。使用环境在以下环境温度条件下应安全稳定运行：上位机设备： 0℃～35℃；且允许温度变化率5°C/h；数据采集单元： 0℃～50℃；且允许温度变化率5°C/h；在以下相对湿度条件下应安全稳定运行：a)上位机设备： 45%～65%；b)数据采集单元： 20%～90%(无凝结)。在下列振动和冲击条件下应能安全稳定运行：a）5Hz～200Hz5m/s2；b）b)10Hz～500Hz10m/s2。应能在以下电源电压范围内正常工作：交流电源：输入电压变化：220(85%～115%)V；PAGEPAGE3PAGEPAGE4输入频率变化：50(±4%)Hz；b）直流电源：输入电压变化：220(80%～115%)V；110(80%～115%)V。0.5μ18000粒/L。在施工初期和数据采集单元分期投运时应采取临时保护措施。2000m条件下应能安全稳定运行。系统功能数据采集B。/抽水工况开关位置等。缓变参数应包括水轮发电机组各部温度、压力、液位等。数据采集过程中，系统应能根据相关工况参数判断机组运行状态(稳态或为暂态，包括瞬态)512点，86kHz。机组暂态工况(包括瞬态1kHz，6kHz。数据处理（速度量纲时B。应能自动对采集的大轴轴向位置电压信号进行处理，实时计算获取大轴轴向位置参数。B。转子中心和定子中心的偏心量和偏心角等特征参数。QmNQNB。dBAdBL等噪声特征参数，并能计算提供噪声实时频谱。1。表1状态量及其特征量序号状态量特征量备注1振动、摆度、压力脉动、轴向位移峰峰值、频谱数据算法见附录B2局部放电Qm，NQN算法见附录B3噪声A级声强、L级声强、频谱4空气间隙5油膜厚度6推力负荷7螺栓应力应具备盘车数据计算、动平衡计算、相对效率及耗水率计算等功能。振动和摆度信号不应低频滤波。数据通讯应具备内部通讯和外部通讯的功能。内部通讯主要包括上位机与数据采集单元之间的通WEB方式向电厂(站)局域网(MIS系统)用户提供状态监测数据。上位机和数据采集单元通信时，应对响应有效信息或没有响应有效信息有明确肯定的指2～3次为止，当通道超过重发极限时，应发出警报。应采用开放系统互连(OpenSystemsInterconnection-OSI)协议或适于工业控制的标准协议。(停止通信)和报警；在有冗余通道的情况下应由主控侧自动完成主备通道的无扰切换。在通信协议规定的数据块传送结构中，报文类型定义宜按数据类型划分。通信交换数据量及其频度应满足功能要求和特性要求。PAGEPAGE5PAGEPAGE6通信故障时应保证水轮发电机组状态在线监测系统的稳定运行不受通信状态的干扰。10-9。数据管理应采用压缩技术存储数据，存储至少两年的机组稳态、暂态工况(包括瞬态)的特征数据和15min的原始采样数据，以满足系统状态分析需要。数据库应满足下列规定：具备多级权限认证功能，只有授权用户才能使用相关访问数据；应提供符合国际标准的开放的数据访问接口；应支持快速存取和实时处理；应保证数据的完整性和统一性；应能在线设定或修改数据；模拟输入量应具有测量死区、零读数死区、报警死区、越限限值和工程单位变换等属性；实时数据库应具有报警允许、数据质量码或控制闭锁等相关属性；历史数据库应提供历史数据存储、查询和备份功能；应具有交互式数据库编辑生成程序数据分析状态在线监测系统应具备数据分析能力，根据状态监测量及工况参数和过程量参数的变应具备自动分析轴向位移，计算大轴轴向位置变化的功能，轴向位移异常时应报警。QmNQN的功能，分析判断出局部放电的大致发生部位。应具备自动分析噪声信号，计算噪声信号声强和频谱的功能，噪声异常时应自动报警。趋势分析应提供规范的机组运行状态报告，报告应反映机组稳态、暂态工况(包括瞬态)各状态参数Excel、WordC。人机界面系统应能图形、图表和曲线等方式显示状态参数、运行工况参数及缓变参数。系统应能组态设置采集参数、报警逻辑、报警定值等参数。系统应能增减或修改数据定义、显示画面、图、表和系统配置。系统应编辑交互式画面、交互式报表。系统应提供不同安全等级的操作权限控制。自诊断与自恢复应具备对系统内的硬件及软件进行自诊断的功能。对于冗余设备，应自动无扰切换到备用设备。应提供离线诊断软件或工具，对系统中的计算机设备或组件进行查找故障的诊断应具备自恢复功能，包括软件及硬件的监控定时器(看门狗)及自启动功能。应具备掉电保护功能。硬件要求系统构架PAGEPAGE7PAGEPAGE8上位机单元宜包括数据服务器、工程师工作站、WEB服务器以及打印机等设备，必要时可配置专用通信服务器。D。传感器要求摆度和键相传感器应采用非接触式位移传感器，可选择电涡流传感器或电容式位移传感器。摆度和键相传感器主要性能指标要求如下：a）频响范围：0Hz～1000Hz；b）线性范围：≥2mm；c）幅值非线性度：±2％；d）温漂：≤0.1％/℃；e）工作温度：-10℃～60℃。振动传感器应根据机组额定转速选择采用位移型输出低频振动传感器或速度型输出低频振动传感器。300r/min频响范围：0.5Hz～200Hz；线性测量范围：0μm～1000μm(峰—峰值)；c）幅值非线性度：±5％；d）工作温度：-10℃～60℃；e）顶盖或特殊位置的传感器应具有防水功能。300r/mina）频响范围：1Hz～1000Hz；线性测量范围：0mm/s～20mm/s(0～峰值)；c）幅值非线性度：±5％；d）工作温度：-10℃～60℃；e）顶盖或特殊位置的传感器应具有防水功能。定子铁芯振动传感器宜采用防电磁干扰的速度或加速度型传感器。速度传感器主要性能指标要求如下：频响范围：1Hz～1000Hz；线性测量范围：0mm/s～20mm/s(0～峰值)0μm～1000μm(峰—峰值)；c）幅值非线性度：±5％；d）工作温度：0°C～125°C。加速度传感器主要性能指标要求如下：a）频响范围：1Hz～1000Hz；b）线性测量范围：±10g；c）幅值非线性度：±5％；d）工作温度：0℃～125℃。轴向位移(或抬机量)(或抬机量)限值的要求。a）精度：±0.2％；b）频响范围：0Hz～1000Hz；c）工作温度：-10℃～60℃；d）线性测量范围：0～1.5倍工作压力。测量范围：0.5～1.5倍设计气隙值；非线性度：＜2%；频响范围：0Hz～1000Hz；d）温度漂移：＜0.05%/℃。e）工作温度：传感器：0℃～125℃；前置器：0℃～55℃；f）相对湿度：＜95%；g）抗磁强度：1.5T。PAGEPAGE9PAGEPAGE10a）线性量程：±1.5T；b）非线性度：＜2%；c）工作温度：传感器：0℃～125℃；前置器：0℃～55℃。80pFGB/T24344标准要求(耐压、介损、耐电流，还要提出对机端设备的要求)，且在该电压下其本身无局部放电。局放E。性能指标要求如下：a）频率测量范围：40MHz～350MHz；b）标称电容值：80pF(±4pF)；c）工作温度：0℃～125℃；d）电压等级：与发电机电压相匹配。a）量程：检测范围峰峰值0～1000μm(112Hz)；b）工作温度：-20℃～210℃；c）频响范围：5～650Hz(±3bB)；d）加速度检测范围：0～50g；e）分辨率：0.1g；f）最大冲击加速度不小于70g；g）传感器灵敏度不小于15pm/g；800Hz50/60Hz噪音干扰；2UN+1000耐压试验和局放试验要求；a）工作温度： -40℃～75℃;b）工作湿度： ≤95%RH;c）温度测量范围：-50℃～200℃;d）温度测量精度：±0.5℃。机组结构部件、本体材质应无任何影响，应变片点焊融化影响应深度小于100µm、横截面小于1mm²，点焊后，钢体材料或应变片中无裂纹。性能指标要求如下：阻值：350Ω；引线连接：2-线连接；c）量程：±10000μm/m；d）40mm；e）引出线线径：0.2mm2；f）引出线型式：2芯；g）引出线保护：护套及固定保护；h）承受温度范围：-50～+250℃；i）加载周期:+/-2000μm/m下疲劳加载高达1000万次。a）分辨率：≤0.01%FS；b）准确度：0.5%FS；c）长期稳定性：≤±0.1%FS/年；d）温度漂移：≤0.05%FS/℃；e）工作温度：-10℃～﹢50℃；f）相对湿度：＜95%RH。噪声传感器应采用传声器，性能指标要求如下：a）开路灵敏度:不小于30mv/Pa；b）供电方式:24VDC；c）输出:ICP或4～20mA输出；d）频率范围：20Hz～16kHz；e）动态范围：＞135dB。超声波螺栓测力传感器性能指标要求如下：3%；关键受力螺栓，如顶盖-座环螺栓，宜采用独立通道式，每通道采样频率应能反映螺栓动态力的幅值和频率；非关键受力螺栓，如尾水管进人门螺栓，宜采用轮询式；旋转部件螺栓，如联轴螺栓，宜采用低功耗、无线数据传输方式。PAGEPAGE11PAGEPAGE12传感器安装应满足如下要求：传感器的安装和布置应不影响机组的安全可靠运行；用于键相、摆度、轴向位移等测量的非接触式传感器的安装，应根据机组被测部位和传感用于振动测量的速度传感器和加速度传感器的安装，应刚性连接在被测部件上。可根据传压力脉动传感器宜靠近被测点安装，测压管应尽可能短并安装检修阀门和配置排气装置；e）空气间隙传感器和磁通密度传感器宜采用粘贴方式固定在定子内壁，粘胶应能在发电机工作温度下长期稳定运行。传感器延伸电缆应贴近定子表面固定或从定子铁芯通风孔引出，不得碰及转动部件、不得影响机组通风冷却；传感器供电应采用线性电源，避免使用开关电源直接供电。数据采集单元数据采集单元应满足如下基本技术要求：a）数据采集单元内的部件应标准化、模块化，支持带电热插拔，易于扩展和替换；b）各数据采集模块应具有通道和模块状态指示灯；数据采集模块应能设定采样周期，以便对信号进行整周期采样；各数据采集模块之间应相互独立、互不影响，单个模块故障应不影响系统整体运行；4～20mA数据采集单元应配置彩色液晶显示屏。数据采集装置应具备数据存储和管理功能，应能存储机组稳态、暂态工况(包括瞬态)的原始采样数据，应具备数据回放功能。数据采集单元应满足如下主要技术指标：a）DL/T578的规定：——信号范围：电流型0~20mA；电压型-20V~20V，-20V~0V，0V~20V；——输入阻抗：电流型≤500Ω；电压型≥5kΩ；——频率范围：0~2kHz；——采样频率：≥2kHz；——精度：电流型±0.25%，电压型：±0.5%。b）72小时实时数据的存储；c）接口：USB接口、网口及其它标准接口；d）A/D分辨率：16位及以上；e）2000Hz；f）工作温度：-10℃～50℃。上位机设备上位机设备应是满足系统功能和性能要求的主流机型。设备配置要求如下：60%以上的余量；1T，可采用数据镜像实现系统软件、应用软件和数据的冗余；以太网接口：≥21000M；电源模块：服务器应至少采用双电源；图形显示卡：应支持多图形显示接口。显示器的技术要求如下：a)宜采用17英寸及以上显示器；b)分辨率不低于1920×1080；c)显示颜色：支持真彩色（32位。打印机的技术要求如下：宜采用激光打印机；计算机与打印机接口方式应采用以太网接口；缓冲存储容量：≥16MB；A3；打印速率：A3,≥10PPM；分辨率：≥600dpi。水轮发电机组状态在线监测系统网络设备应满足如下技术要求：100m时，应采用光纤通讯。100Mbps。系统选用的网络安全隔离装置和防火墙应通过国家相关检测部门的认证。PAGEPAGE13PAGEPAGE14机柜应适合水电厂使用环境、满足下列要求：机柜的电磁屏蔽特性应保证水轮发电机组状态在线监测系统能正常工作和不影响电厂其他设备的正常工作，盘柜应良好散热。IP42。系统相关电源应满足下列要求：所有设备用电电源应采用为厂内交、直流电源。30%裕度。电源输入回路应有隔离变压器。内部直流稳压电源/开关电源应有过压保护功能，并应提供电源故障报警信号。0.1Ω时，由水轮发电机组状态在线监测设备所产生的电噪音(1kHz～100kHz)1.5%。当输入电压下降到下限或正负极性颠倒时，设备不应遭到破坏。系统设备应具有良好的电气特性。绝缘电阻应满足下列要求：10MΩ；1MΩ。介电强度应满足下列要求：60V500V交流试验电压；60V500V2000V交流试验电压。GB/T17626的要求。当安装环境的辐射超过了设备允许的1m70dB；距离其它1m60dB。GB/T3482的要求。系统设备接地应满足下列要求：NB/T35050的要求。系统应使用水电厂公用接地网接地。设备外壳或裸露的非载流的金属部分必须接地；150V时必须接地：未隔离开的所有计算机直流回路(包括直流电源、逻辑回路、信号回路)中一般只应有一个接地点。任一机柜(或一套装置)内全部对外接口设备有隔离时，机柜外壳、交流电源、计算机直流在一个设备中，或在临近设备中的接地不应有两个独立的接地网；信号和电缆屏蔽层的接地应考虑相应传感器或其他连接设备的接地点，避免两点接地，并且尽可能选择水轮发电机组状态在线监测系统接收端接地。水轮发电机组状态在线监测系统所属设备柜内接地线应尽量短，柜内的公共接地板应采用50mm2的铜条。机柜或箱壳的接地点必须经良好耐久的金属接触点接地。l)被监测设备应为测试仪器提供电源连接和接地连接。软件要求Linux操作系统。系统软件应使用正版软件，使用的第三方软件应有合法的许可证。性能指标系统内所有设备的可靠性应满足以下要求：单个元件故障不应造成外部设备误动作。应防止设备或组件中的多个元件或串联元件同时发生故障。MTBF应满足如下要求：——上位机计算机(含磁盘)：＞10000h；——数据采集单元：＞16000h。状态在线监测系统内所有设备的可维修性应满足以下要求：a）MTTR不大于0.5h。b）可维修性的基本要求：——应按照现场可更换部件确定故障位置；——应有便于试验和隔离故障的断开点；——应配置合适的专用安装拆卸工具；PAGEPAGE15PAGEPAGE16——应有识别互换件或不可互换件的措施。水轮发电机组状态在线监测系统内所有设备应满足系统安全要求。 硬件、软件和固件设计安全的基本要求：a)应有电源故障保护和自动重新启动功能；b)应能预置初始状态和重新预置；c)应有自诊断能力，故障时能自动报警；d)硬软件中相关的标号(如地址)应统一；CPU30%；在重载情况下，其最大负载率不50%；30%50%；5min30%70%。水轮发电机组状态在线监测系统可扩性应满足以下基本要求：20%的备用点、布线点和空位点设备；40%以上的裕度；c)应留有扩充数据采集单元装置、外围设备或系统通信的接口。机械性能GB/T112871试验和检验一般要求a）应具备有效的型式试验证书；设备出厂前，应进行出厂试验和检验；在设备正式启用前，应进行现场试验和检验。试验和检验类别新产品设计定型时；已定型的产品，当设计、结构、关键材料、元器件、工艺有较大变化时，有可能影响产品性能时；停产五年后恢复生产时；出厂检验结果与上次型式试验结果有较大差异时；用户认为有必要进行时；除上述的情况外，产品在正常生产条件下，还应进行定期的型式试验，型式试验的周期一般为四年。出厂试验和检验项目一般包括：试验和检验文件的检查；设计文件、操作手册和维护手册的检查；水轮发电机组状态在线监测系统设备配置检查，包括组屏、设备安装、配线等的检查；d）e）水轮发电机组状态在线监测系统软件功能测试；f）水轮发电机组状态在线监测系统整体性能测试。现场试验和检验项目一般包括：随机资料完备性检查；水轮发电机组状态在线监测系统设备完备性检查；c）水轮发电机组状态在线监测系统静态试验；d）水轮发电机组状态在线监测系统网络通讯测试；e）水轮发电机组状态在线监测系统整体性能测试；f）水轮发电机组状态在线监测系统与电站计算机监控系统的网络安全隔离检查。试验和检验环境条件a）环境温度：15℃~35℃；b）相对湿度：25%~75%；大气压力：86kPa~106kPa。当不能在标准环境条件下进行试验时，应在试验报告书写明实际条件。气候环境试验应按照表2的规定进行环境试验，试验后装置应能够正常工作。表2环境试验序号试验类型试验方法参照标准1高温运行试验试验过程中装置通电，在规定极限运行高温（+55℃）条件下持续2hGB/T2423.2中5.4试验Be规定2低温运行试验在规定极限运行低温（负10℃）条件下持续2hGB/T2423.1中5.4试验Ae规定3高温贮存试验1h后测试GB/T2423.2中5.3试验Bd规定PAGEPAGE17PAGEPAGE184低温贮存试验25℃）48h，装置1h后测试GB/T2423.1中5.3试验Ad规定5恒定湿热试验装置断电处于温度+40℃，相对湿度95%条件下48h，然后在室温下恢复至少2hGB/T2423.3中试验Cab规定电源适应能力试验电源适应能力试验应安装按DL/T822的要求执行。机械性能和外观检查振动试验振动试验应按照GB/T2423.10的规定和方法进行。受检产品应分别对三个互相垂直的轴线方向进行振动，受检产品应能够正常工作。外观检查GB50171的规定。功能试验自诊断和自恢复给系统加电或重新启动，系统应能够正常启动；模拟应用系统故障，系统应能够自动恢复；信号采集与处理启动旋转试验台，系统应正确显示相应通道的工程值；启动标准信号发生器，系统应正确显示相应通道的工程值和状态的变化；信号处理和展示应满足本技术文件的相关要求；采用可编程信号发生器给装置输入通道同时输入由三种不同频率的正弦信号构成的混频信号，系统显示的的信号波形形态和周期应与输入信号一致，频谱图中显示的主频、次频和季频的频率、相位应与输入的频率、相位一致，幅值的误差应满足本技术文件的要求；也可采用常见的方波、三角波或锯齿波信号输入，输出的频谱图中显示的主频、次频和季频的频率、相位应与理论值一致，幅值的误差应满足本技术文件的要求。完成功能试验后，数据采集单元重新上电开机，存储的数据应满足本技术文件要求。数据输出报警继电器输出在报警继电器输出端口上接入监测输出状态的万用表或示波器等；在系统人机接口改变报警继电器输出状态；人机接口和报警继电器输出端口上的外接仪器检查出的状态改变应与设置一致。串行通信接口和以太网接口工具通信规约用计算机模拟外部系统和设备，或直接用实际系统和设备进行通信测试，应满足受检产品的本技术文件的规定。人机接口改变输入接口的信号状态或数据，检查画面显示和打印的正确性；检查参数、状态设置或修改的正确性、可靠性；检查各种功能界面调用、显示的响应和正确性；检查报警、提示、光字、记录、授权等正确性；检查各种报表显示、打印的正确性；检查各种数据、曲线、事件查询的正确性。应用软件功能对受检产品应用软件各项功能进行测试，应满足本技术文件和产品说明书要求。性能试验模拟量输入主要试验设备：标准信号发生器，振动、摆度校验仪，数字万用表；5Hz0~20V幅值范围内调节电压，R为采样电阻。对于接入慢变量的电流通道，0~20mA的直流电流信号幅值测试；2.5V0Hz~2000Hz范围内调节信号频率，测量结果满足本技术文件的要求；-20~20V0~20mA范围的直流电流测量误差应满足本技术文件的要求；模拟量越复限测试：装置输入通道接入正弦信号，调节电压进行越限和复限测试，人机接口和报警继电器输出端口上的外接仪器检查出的状态改变应与理论状态一致。电磁兼容性PAGEPAGE19PAGEPAGE20按照GB/T17626规定的电磁兼容性试验方法进行试验，并满足该标准的要求。安全性参照GB/T24343规定的绝缘电阻试验方法进行试验，并满足该标准的要求。有效接地持续性测试使用电阻测量仪进行验证，装置外露可导电部分与接地导体端子之间的电阻应不大于0.1Ω。连续通电试验完成厂内调试后应进行72小时的连续通电考机，装置应能正常工作。试验及检验项目试验及检验项目见表3。表3试验及检验项目项目型式试验出厂检验现场验收试验应符合本标准的章、条外观检验√√√10.6.2气候环境试验√--10.4电源影响试验√√-10.5机械性能试验√--10.6.1功能试验√√√10.7模拟量输入性能测试√√√10.8.1电磁兼容试验√--10.8.2安全性能试验√--10.8.3有效接地持续性测试√--10.8.4连续通电试验-√√10.8.5”包装、运输与储存标识每个设备应有识别标识。识别标识在整个系统中应该一致，识别标识可为色码、标签、部件号等。识别标识应固定在它所确定的部件上；应使用相应的警告标识或安全指示。包装按GB/T13384执行，设备有特殊要求的应在包装箱上注明。运输按GB/T4798.2执行，必要时应指明设备适用的运输工具和运输时的要求。储存储存要求：a)设备应储存在环境温度为-25℃～55℃，湿度不大于85%，无腐蚀性和爆炸性气体的室内；b)应指明设备储存期限及超过规定期限后应采取的措施。文件与资料一般要求出厂文件应满足下列要求：文件应包括设计文件、安装手册、使用手册、维护手册和试验文件；b)文件应内容详实、完整，格式统一；c)全部最终文件应反映设备现场验收时的情况。设计文件出厂时应提供下列设计文件：系统结构图(或配置图)及设备清单；b)机柜的设备布置图及布线图；c)软件系统结构设计文件；d)系统软件和应用软件清单；e)应用软件说明；全部外购设备所附文件；设计文件应有电子文档。安装文件出厂时应提供下列安装文件：系统布置方案；测点布置及安装图；系统施工方案及安装工艺要求；d)设备安装开孔和固定连接图；e)设备接地连接图；f.)安装说明书。使用手册出厂时应提供操作使用说明书。维护手册出厂时提供的维护手册应包括正常维护说明及故障检查及修复说明。试验文件出厂时应提供系统设备在工厂和现场各试验阶段的文件。PAGEPAGE21PAGEPAGE22附录A远程监测诊断中心水轮发电机组状态在线监测系统结构示意图远程监测诊断中心WEB服务器数据服务器放电

放电机组1

机组n附录B(资料性)水轮发电机组状态在线监测系统监测量采集处理峰峰值计算方法振动、摆度和压力脉动幅值常用其峰峰值来表征。由于水力等因素的影响，水轮发电机组的振动、摆度和压力脉动可能存在低频信号，从而导致不同的峰峰值计算方法将获得不同的计算结果。振动信号不应采用低频滤波过滤低频信号。振动摆度峰峰值计算方法时域峰峰值分析可采用如下二种方法：时段法，即把整个记录时间分成若干时段，计算出每一时段中的最大偏移量(从最低峰到最高峰)ΔXpp，即可得出峰峰值随时间的变化分析结果。分析结果可用表格或直方图示出。平均时段法，即取一定数量时段的峰峰值的平均值。对稳态工况的数据分析，每时段中至少应包含一个感兴趣的低频成分的完整周期。原则上，峰峰值是记录时间内最大值减去最小值所得。在实际计算中，为了避免测试过程中随机和干扰信号对测试精度的影响，通常先对数据进行置信度分析以消除信号干扰。置信度推荐B.1。图B.197％置信度振动位移峰峰值计算取值方法瞬态工况振动位移量峰峰值的计算，建议采用时段法。整个记录应包含瞬态全过程，各时段应至少包含一个旋转周期，各时段内波形应尽量平稳。稳态工况振动位移量峰峰值的计算，宜采用平均时段法，并设置置信区间以消除信号干扰，PAGEPAGE23PAGEPAGE2497%897%8周期为例)：8个旋转(7个旋转周期及后紧接着该计算区间的1个旋转周期)，依次类推。97%97%置信度后的最大值与最小值之间的差值，为该时段内的峰峰值。整个记录的峰峰值：取全部时段的峰峰值的平均值为整个记录时间内的峰峰值。振动、摆度的峰峰值单位应采用μm。压力脉动峰峰值计算方法97%，尽量与模型试验的置信度一致。压力脉动峰峰值单位可采用绝对值ΔH(单位kPa)或相对值ΔH/H(单位%)表示。相位角定义相位角是振动、摆度的重要参量，在对机组进行动平衡和分析某些故障时有重要意义。相位角的测量需利用键相信号作为参考基准，一般定义相位角φ为键相信号脉冲与后续振动/摆度信号的第一个正峰之间的角度，见图B.2。对主轴摆度测量而言，趋近传感器探头信号为正，远离传感器探头信号为负，在正峰值位置大轴和探头之间距离最近，见图B.2；对振动测量而言，远离测量面为正，如图B.3箭头所示方向为正。图B.2相角定义由于上述定义的相位角与键

图B.3振动方向

相关，因此在安装测点时要记相传感器和测振传感器之间的夹角录各振动测点的安装位置及其与键相传感器之间的夹角。为了便于数据交流和共享，状态在线监测系统显示的相位角应为加上振动测点安装位置与键相探头之间的夹角θB.2中的φ+θ。因此在安装测点时要记录各振动测点的安装位置及其与键相传感器之间的夹角。相传感器和测振传感器之间的夹角为准确测量相位角，状态在线监测系统应能在系统中自动消除由于测量环节造成的相角误差。QmNQN局放值Qm和局放量NQN是反映局部放电严重程度的两个综合性参数。Qm计算方法Qm10个时对应的局放脉冲幅值(B.4a)10个时对应多个局放脉冲幅值，Qm则取最大的局放脉冲幅值(B.4b)。QmmV。NQN计算方法在IEEE1434中有详细的定义，局放量NQN指以局放脉冲幅值为横坐标、每秒局放脉冲数的对数为纵坐标所绘制成的曲线的积分面积(图B.5)，其单位为无量纲。 a bB.4Qm

图B.5NQN计算方法状态监测参量单位B.1

表B.1状态监测参量单位监测参量特征值单位振动位移(峰-峰值)速度(峰值)加速度峰值μmmm/sg频率Hz，×(倍频)相位°(度)摆度幅值(峰-峰值)μm频率Hz,×(倍频)相位°(度)轴向位移位移值mm压力脉动幅值(峰-峰值)kPa(绝对值)，%(相对值)PAGEPAGE25PAGEPAGE26监测参量特征值单位频率Hz,×(倍频)空气间隙气隙值mm转子不圆度mm(绝对值)，%(相对值)定子不圆度mm(绝对值)，%(相对值)磁通密度幅值Tesla局部放电局放值QmmV局放量NQN无量纲附录C(资料性)状态报告示例性能评价报告设备信息至少应包含以下信息：项目 举例设备标识 机组编号设备型号 发电机型号水轮机型号额定功率 MW额定转速 r/min监测信息使用者可根据对设备及监测量的关注程度，选择报告的监测信息：项目 举例测点位置 描述、编号或图示数值 数量或数据范围单位 mm,mm/s,mm/s2,MPa,m3/s,℃等等限值 峰值，峰-峰值，平均值，均方根值，百分比值等传感器类型 涡流传感器，速度传感器，加速度传感器，压力变送器，温度变送器，流量计等采样时的运行参数 出力(MW)，转速(r/min)，流量(m3/s)等趋势图和相关趋势图使用者可根据对设备及监测量的关注程度，选择监测量的趋势变化信息：项目 举例测点位置 描述、编号或图示单位 mm,mm/s,mm/s2,MPa,m3/s,℃等等限值 峰值，峰峰值，均方根值，百分比值等等传感器类型 涡流传感器，速度传感器，加速度传感器，压力变送器，温度变器，流量计等趋势图 稳定性评价趋势图：各部摆度趋势图和相关趋势图；各部振动趋势图和相关趋势图；各部压力(脉动)趋势图和相关趋势图；抬机量趋势图和相关趋势图；振动、摆度随励磁电流相关趋势图；水力参数评价趋势图：PAGEPAGE27PAGEPAGE28有功随接力器行程相关趋势图；流量随接力器行程相关趋势图；流量随负荷、水头的相关趋势图；效率随负荷、水头的相关趋势图。其它：空气间隙全圆周的分布图及磁极形貌图；特定点空气间隙对负荷相关趋势图；空气间隙全圆周磁场强度分布图；磁场强度差异点趋势图和对负荷相关趋势图。发电机局部放趋势图。发电机线棒端部振动趋势图，对负荷，温度的相关趋势图。评估信息预、报警报告预警11周，当根据预测达到预警时间应以灯光音响显示提供预警。报警当分析量数值达到现场运行报警的规定时，发出灯光音响显示。附录D(资料性)大中型水轮发电机组状态在线监测系统测点配置示例表D.1立式机组机组型式测点名称立式混流式立式轴流式立式混流可逆式立式冲击式备注键相1111上导摆度2222290°+X、+Y布置。下导摆度2222同上水导摆度2222同上上机架水平振动2222290°径向布置，一般为+X+Y布置。测点应尽量靠近机组中心位置。上机架垂直振动1～21～21～21测点应尽量靠近机组中心位置。非承重机架可不设垂直振动测点。下机架水平振动2222290°径向布置，一般为+X+Y测点应尽量靠近机组中心位置。冲击式机组若没有下机架，则不设振动测点。下机架垂直振动1～21～21～2测点应尽量靠近机组中心位置。非承重机架可不设垂直振动测点。定子机座水平振动1～21～21～21～2定子机座垂直振动1111顶盖水平振动2222290°径向布置，一般为+X+Y测点应尽量靠近机组中心位置。冲击式机组布置在水导轴承座上。顶盖垂直振动1～21～21～21测点应尽量靠近机组中心位置。定子铁芯振动1～3组1～3组1～3组1～2组每组包括1个水平振动和1个垂直振动。轴向位移1～21～21～2测点布置按机组结构而定蜗壳进口压力脉动1111冲击式机组设置在配水环进口。活动导叶与转轮间压力脉动1～212轴流式设置在活动导叶后顶盖与转轮间压力脉动1～21～2PAGEPAGE29PAGEPAGE30表D.1立式机组(续)机组类型测点名称立式混流式立式轴流式立式混流可逆式立式冲击式备注转轮与泄流环间压力脉动1尾水管进口压力脉动222与模型试验测点位置相对应。尾水肘管压力脉动2与模型试验测点位置相对应。空气间隙4或84或88混流可逆式机组8个测点宜分两层均布。磁通密度111局部放电≥6≥6≥621个。定子绕组端部振动3～63～6容量100MW及以上机组，具体数量应根据发电机结构确定。定子汇流环温度6～106～10容量100MW及以上机组，宜在汇流环密集处、主中引出线附近、通风效果较差处设置，测点数量宜根据发电机结构确定。推力负荷44容量100MW及以上机组，推力瓦采用弹性支撑的可在下机架等间隔的支臂上布置，测点应布置在推力轴承中心体正下方。安装安装容量100MW及以上机组，推力瓦采用刚性支撑的测点可布置在每块推力瓦支柱螺栓内。轴承油膜厚度安装安装容量100MW及以上机组，宜在选定的推力瓦进油边和出油边安装。螺栓轴力安装安装安装安装100MW及以上机组，监测顶盖-座环把合螺-1/4。噪音2222容量100MW及以上机组，定子风洞内和水车室壁上各1个，具体数量根据机组尺寸大小确定转轮空化、尾水管空化安装安装容量100MW及以上机组，安装于尾水管进人门处的锥管壁非过流侧。铁芯螺栓绝缘安装安装容量100MW及以上机组，每个螺杆端部引出一根线，再分组汇集铁芯位移安装安装容量100MW及以上机组，安装在机座环板，测点数量宜根据发电机结构确定。表D.2灯泡贯流式机组机组型式测点名称灯泡贯流式备注键相1组合轴承摆度2水导轴承摆度2组合轴承径向振动2机组型式测点名称灯泡贯流式备注组合轴承轴向振动1水导轴承径向振动2水导轴承轴向振动1定子铁芯振动2组每组包括1个径向振动和1个轴向振动。轴向位移1～2流道进口压力脉动1转轮前压力脉动1转轮后压力脉动1尾水管进口压力脉动1～2空气间隙4或8局部放电6噪声2容量30MW及以上，灯泡头和水车室壁上各1个。PAGEPAGE31PAGEPAGE32附录E水轮发电机局部放电在线测量概要局部放电监测的必要性在高压绝缘系统中，在绝缘内部小空隙里或者在绝缘的表面都有可能发生局部放电。由于定子绕组长期受高温、高电压、振动以及油污、潮湿和化学物质的作用，绕组绝缘将会逐渐恶化，并最终导致发电机定子绕组绝缘故障。这个问题的解决一方面有赖于绝缘材料的改进和设计制造工艺水平的提高，另一方面则有赖于发电机绝缘监测技术的应用。通过在线监测发电机定子绕组局部放电，可及时评估发电机定子绕组的绝缘状态，提前发现故障早期征兆，避免恶性事故的发生。水轮发电机局部放电在线测量是指在水轮发电机运行状态下进行的局部放电测量。实施在线测量的优点在于测量数据是在水轮发电机承受着额定电压、不同负载和不同工况的情况下采集得到的。在线测量时,定子绕组承受着包括电压应力、热应力、机械应力和化学应力等作用，这些应力在离线(机组停机)状态测试时，是无法模拟的。因此，如果测量方法得当，对水轮发电机实施局部放电在线测量，将能及时评估定子绕组的绝缘状态，有效评价水轮发电机是否具有持续可靠运行的能力。局部放电脉冲信号特性局部放电脉冲为上升时间极快的小电流脉冲，即超窄脉宽的脉冲。在放电原点处，脉冲的上1～5nsf50MHz～250MHz噪声脉冲的频率通常小于20MHz，且幅值一般较大。所以，为获得较高的信噪比，局放信号宜50MHz～250MHz频段。图E.1局部放电脉冲特性 图E.2局放脉冲和噪声脉冲分布目前大型发电机局部放电在线监测方法主要有以下几种中性点耦合监测法大型发电机中性点一般均通过接地电阻、接地电抗器或接地变压器来限制中性点接地电流。由于中性点的对地电位很低，发电机内任何部位的电弧放电都会在中性点接地线内产生相应的射频电流，因而监测局部放电的传感器可以选择安装在中性点接地线上，从而提取局部放电的电磁信号。在实际应用中，由于信号衰减严重，中性点耦合监测法对信号处理技术要求较高。高压端耦合监测法(PDA监测法)高压端耦合监测法(PDA监测法)OntaioHydro70于在线监测水轮发电机内的局部放电。PDA是局部放电分析仪英文名称(PartialDischargeAnalyzer)(或偶数支数)对称绕组，则在每条支路(在发电机端部的环形母线上)永久性地安装两个耦合电容器，将两对称耦合电容器的输PDA的差分输入放大器。对于外部噪声信号，每相绕组的两个PDA的差分放大器无输出，噪声被抑制。对于内部放电信号，由于信号传播距离不同，在到达每相绕组的两个耦合电容器时将出现时延和幅值的差异，差分放大器的输出就是放电信号。基于埋置在定子槽内的电阻式测温元件导线的监测法这种监测方法是以埋置在定子槽内的电阻式测温元件(RTD)导线作为局部放电传感器。根据ANSIIECRFCT(10KHz～250MHz)RTD引线连接起来PD监测系统。该方法目前尚在试验阶段。PDA监测法技术要求局部放电传感器的选择局部放电传感器宜采用80pF的环氧云母电容耦合器，其实际上相当于一个高通滤波器，极易高频信号通过，特别易于40MHz以上的局放信号通过。为实现噪声信号和局部放电脉冲信号的进一步分离，每相应至少安装2个电容耦合器，有条件时每相每支路各安装一个电容耦合器。电容耦合器应能通过50Hz、不低于2倍发电机工作电压+1000V的交流耐压试验，且在该电压下其本身无局部放电。局部放电传感器的安装局部放电一般容易发生在定子绕组的高压端，所以