一种水电站运行故障动态监控系统的制作方法

专利检索2022-05-11  1



1.本发明涉及水电站故障监测技术领域,尤其涉及一种水电站运行故障动态监控系统。


背景技术:

2.水电厂全称水力发电厂,是把水的位能和动能转换成电能的工厂。它的基本生产过程是:从河流高处或其他水库内引水,利用水的压力或流速冲动水轮机旋转,将重力势能和动能转变成机械能,然后水轮机带动发电机旋转,将机械能转变成电能。电站一般主要由挡水建筑物(坝)、泄洪建筑物(溢洪道或闸)、引水建筑物(引水渠或隧洞,包括调压井)及电站厂房(包括尾水渠、升压站)四大部分组成。
3.水电厂中的电力设备众多,当其中任一部件产生故障,其对电力生产过程的影响都是巨大的,为此,电厂中都需要建立一套用于水电站内运行故障的监控系统,用于帮助降低电厂中故障对电力生产的影响。
4.但是现有的电站中,一般都具有不少于2个机组在运行,机组运行时需要监测的数据众多,为此,需要针对性的对水电站内的机组运行进行动态监控。


技术实现要素:

5.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
6.鉴于上述现有水电站运行故障动态监控系统存在的问题,提出了本发明。
7.因此,本发明目的是提供一种水电站运行故障动态监控系统,其目的在于如何对水电站中各水轮发电机组的运行进行实时的动态监测,以确保对故障及时处理。
8.为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种水电站运行故障动态监控系统,此监控系统包括数据采集单元、监控处理单元和中间传输单元,数据采集单元,其包括数量不少于1组的数采控制模块以及与所述数采控制模块电性相连的数据汇集模块、传感器模块和数据发送模块,所述传感器模块的输出端与所述数据汇集模块的输入端相连,所述数据汇集模块汇集的信号经由所述数据发送模块输出;监控处理单元,其包括处理模块以及与所述处理模块电性相连的数据接收模块、输出模块和存储模块,所述输出模块包括显示输出模块和控制输出模块;以及,中间传输单元,其连接于所述数据发送模块的输出端与所述数接收模块的输入端之间。
9.作为本发明所述水电站运行故障动态监控系统的一种优选方案,其中:所述传感器模块包括流量传感器、流速传感器、转速传感器、温度传感器和功率传感器,所述流量传感器和流速传感器设置于水电站水轮机蜗壳进水口及出水口处,用于监测蜗壳进水口及出水口的水流量和水流速;所述转速传感器设置于水轮机及发电机的转轴处,监测二者转轴的转速;所述温度传感器分布于发电机的机舱内,用于监测发电机机舱内的温度;所述功率
传感器设置于发电机的线路输出端,用于监测发电机的输出功率。
10.作为本发明所述水电站运行故障动态监控系统的一种优选方案,其中:所述数据汇集模块单向汇集所述传感器模块监测的传感信号,转换为统一的电信号输出给所述数据发送模块。
11.作为本发明所述水电站运行故障动态监控系统的一种优选方案,其中:所述数据发送模块的输出端具有输出接口。
12.作为本发明所述水电站运行故障动态监控系统的一种优选方案,其中:所述监控处理单元还包括无线收发模块以及与其进行无线连接的服务器;所述无线收发模块与处理模块连接,且所述无线收发模块能够通过服务器与智能终端进行无线连接,所述处理模块能够将其获取的数据信息通过所述无线收发模块实时发送至所述服务器进行储存,并能够通过所述智能终端进行访问或者下载;所述智能终端还能够向所述服务器发送指令信号,并通过所述服务器将所述指令信号下发至所述处理模块,所述处理模块能够将所述指令信号经由所述控制输出模块输出控制指令,控制执行的各模块工作。
13.作为本发明所述水电站运行故障动态监控系统的一种优选方案,其中:所述显示输出模块包括视频显示、音频显示,以及灯光显示,其输出的信息包括预警信息,用于信息警示;所述控制输出模块的输出端连接有执行模块,所述执行模块的输出端与位于蜗壳进水处、水轮机及发电机的转轴处,以及发电机机舱内及发电输出端的执行器件相连。
14.作为本发明所述水电站运行故障动态监控系统的一种优选方案,其中:所述中间传输单元包括传输器、设置于所述传输器上的输入接口,以及设置于所述传输器上的发送端;所述输出接口配合连接于所述输入接口内,所述发送端与数据接收模块的输入端相连。
15.作为本发明所述水电站运行故障动态监控系统的一种优选方案,其中:所述输出接口包括端壳、设置于所述端壳中部的触头,以及设置于所述端壳两侧的限位件;所述端壳的两侧壁中对称设置有l型槽,且两所述l型槽的两侧保持相通;所述触头包括导电筒、设置于所述导电筒内的张紧件,以及一端限位于所述导电筒且与所述张紧件接触的导电触头;所述限位件包括l型夹板和张紧扭簧,所述l型夹板对称设置,且设置于所述l型槽内,所述张紧扭簧的两侧各自连接于一所述l型夹板的背部侧壁上;所述l型夹板位于所述导电触头的一端具有卡钩。
16.作为本发明所述水电站运行故障动态监控系统的一种优选方案,其中:所述传输器中还具有数量不少于1个的连接器,所述传输器及连接器的侧壁上均开设置有所述输入接口。
17.作为本发明所述水电站运行故障动态监控系统的一种优选方案,其中:所述连接器包括连接壳、设置于所述连接壳内的导电组件和调节组件,所述调节组件与导电组件配合相连;所述连接壳的壳体侧壁上设置有卡扣,与之相对的侧壁上设置有卡槽,二者相互配合扣紧,所述连接壳侧壁中与所述输入接口轴向垂直的侧壁中设置有连接槽;所述导电组件设置于连接槽内,其包括导电柱和滑动套设于所述导电柱一端的套管,所述套管的外侧壁上设置有外齿槽,所述套管能够延伸出所述连接槽;所述调节组件包括转动于所述连接壳内的转轴、设置于所述转轴顶部的驱动帽,以及设置于所述转轴下端的驱动齿,所述驱动
齿能够与所述外齿槽啮合转动;所述输入接口包括插接槽和设置于所述插接槽内的导电座,所述导电座与导电柱连接于一体;所述插接槽的两侧开设有钩槽,所述卡钩能够配合卡接于所述钩槽内。
18.本发明的有益效果:本发明中的数据采集单元通过采用多种不同的传感器实时动态监测各水电设备的运行状态,通过中间传输单元扩展传输各机组的传感监测数据至监控处理单元,由监控处理单元实时处理监控数据,及时处理,保障水电站运行过程的安全性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:图1为本发明水电站运行故障动态监控系统框架示意图。
20.图2为本发明水电站运行故障动态监控系统的连接流程示意图。
21.图3为本发明水电站运行故障动态监控系统的整体示意图。
22.图4为本发明水电站运行故障动态监控系统的输出接口与传输器连接示意图。
23.图5为本发明水电站运行故障动态监控系统的输出接口与传输器连半剖平面结构示意图。
24.图6为本发明水电站运行故障动态监控系统的连接器外部结构示意图。
25.图7为本发明水电站运行故障动态监控系统的连接器内部结构示意图。
26.图8为本发明水电站运行故障动态监控系统的输出接口整体结构示意图。
27.图9为本发明水电站运行故障动态监控系统的输出接口半剖结构示意图。
具体实施方式
28.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
29.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
30.其次,此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
31.再其次,本发明结合示意图进行详细描述,在详述本发明实施例时,为便于说明,表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大,而且所述示意图只是示例,其在此不应限制本发明保护的范围。此外,在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
32.实施例1参照图1~3,为本发明第一个实施例,提供了一种水电站运行故障动态监控系统,此监控系统包括数据采集单元100、监控处理单元200和中间传输单元300。其中,数据采集
单元100用于数据采集,即通过各种传感器将水电站中各水电机组的状态进行动态监控;对监测的数据,通过中间传输单元300汇集并集中传输至监控处理单元200中,由监控中心统一对数据进行分析,并产生最终的控制指令,对故障进行预警并执行解决。
33.具体的,数据采集单元100,其包括数量不少于1组的数采控制模块101以及与数采控制模块101电性相连的数据汇集模块102、传感器模块103和数据发送模块104,传感器模块103的输出端与数据汇集模块102的输入端相连,数据汇集模块102汇集的信号经由数据发送模块104输出;其中,数采控制模块101用于对此数据采集单元100进行主动控制,即控制传感器模块103动态采集数据,采集得到的传感数据汇集至数据汇集模块102,并通过数据发送模块104集中发送出去。需要说明的是,此为一个发电机组的监测单元,每个发电机组均配备一个数据采集单元100。
34.监控处理单元200,其包括处理模块201以及与处理模块201电性相连的数据接收模块202、输出模块203和存储模块204,输出模块203包括显示输出模块203a和控制输出模块203b;其中,监控处理单元200中的处理模块201既包括软件分析,也包括人员处理,数据接收模块202用于实时收集各数据采集单元100采集输送的数据,由处理模块201处理后的数据经输出模块203输出,并对所有数据保存在存储模块204中,此所有数据保持原始数据和处理后的数据。
35.中间传输单元300,其连接于数据发送模块104的输出端与数据接收模块202的输入端之间。此为线路连接的中间段,用于数据的中间传递,用于将数据发送模块104发送的数据传输给数据接收模块202。
36.进一步的,传感器模块103至少包括流量传感器103a、流速传感器103b、转速传感器103c、温度传感器103d和功率传感器103e,其中,流量传感器103a和流速传感器103b设置于水电站水轮机蜗壳进水口及出水口处,用于监测蜗壳进水口及出水口的水流量和水流速;转速传感器103c设置于水轮机及发电机的转轴处,监测二者转轴的转速;温度传感器103d分布于发电机的机舱内,用于监测发电机机舱内的温度;功率传感器103e设置于发电机的线路输出端,用于监测发电机的输出功率。
37.进一步的,数据汇集模块102单向汇集传感器模块103监测的传感信号,转换为统一的电信号输出给数据发送模块104。
38.数据发送模块104的输出端具有输出接口400。各组数据采集单元100的数据发送模块104均通过输出接口400与中间传输单元300相连,将监测数据上传至监控处理单元200的处理模块201中。
39.监控处理单元200还包括无线收发模块205以及与其进行无线连接的服务器206;无线收发模块205与处理模块201连接,且无线收发模块205能够通过服务器206与智能终端500进行无线连接,处理模块201能够将其获取的数据信息通过无线收发模块205实时发送至服务器206进行储存,并能够通过智能终端500进行访问或者下载;智能终端500还能够向服务器206发送指令信号,并通过服务器206将指令信号下发至处理模块201,处理模块201能够将指令信号经由控制输出模块203b输出控制指令,控制执行的各模块工作。
40.进一步的,无线收发模块205可以采用现有的无线通信模块(如485通信),其与处理模块201连接,且无线收发模块205能够通过服务器206与智能终端500进行无线连接;处理模块201能够将其获取的数据信息(通过各个传感器监测得到的监测数据)通过无线收发
模块205实时发送至服务器206进行储存,并能够通过智能终端500进行访问或者下载。
41.智能终端500还能够向服务器206发送指令信号,并通过服务器206将指令信号下发至处理模块201,处理模块201能够根据指令信号控制线路监控单元中除处理模块201以外的其他各个模块的工作,因此能够实现远端操控。智能终端500可以为远端的计算机、智能手机、平板电脑等智能通讯设备。
42.显示输出模块203a包括视频显示、音频显示,以及灯光显示,其输出的信息包括预警信息,用于信息警示;控制输出模块203b的输出端连接有执行模块h,执行模块h的输出端与位于蜗壳进水处、水轮机及发电机的转轴处,以及发电机机舱内及发电输出端的执行器件相连。
43.进一步的,输出模块20区分为显示输出和控制输出;其中,显示输出中视频显示即监控中心的屏幕显示,音频显示可以为扬声器、蜂鸣器等声音设备,而灯光显示则为警示灯输出,均用于提示警示信息。控制输出则需要通过监测数据分析得到最佳的问题解决方案,由处理模块201发出,由设置在各水电机组对应位置的执行模块h动作,以执行处理模块201发出的控制指令。
44.实施例2参照图4~9,为本发明的第二个实施例,该实施例具体介绍中间传输单元300的结构,不同于第一个实施例的是:中间传输单元300包括传输器301、设置于传输器301上的输入接口302,以及设置于传输器301上的发送端;输出接口400配合连接于输入接口302内,发送端与数据接收模块202的输入端相连。
45.具体的,中间传输单元300为此系统的中间传输结构,由于各电厂中均具有多个发电机组,需要汇集各数据采集单元100的采集数据,数据采集单元100的数据发送模块104具有输出接口400,此用于与中间传输单元300中的输入接口302插接适配,导通数据传输线路用于数据的传递。
46.进一步的,输出接口400包括端壳401、设置于端壳401中部的触头402,以及设置于端壳401两侧的限位件403;端壳401的两侧壁中对称设置有l型槽401a,且两l型槽401a的两侧保持相通;触头402包括导电筒402a、设置于导电筒402a内的张紧件402b,以及一端限位于导电筒402a且与张紧件402b接触的导电触头402c;限位件403包括l型夹板403a和张紧扭簧403b,l型夹板403a对称设置,且设置于l型槽401a内,张紧扭簧403b的两侧各自连接于一l型夹板403a的背部侧壁上;l型夹板403a位于导电触头402c的一端具有卡钩403a-1。
47.其中,端壳401的一端与导线d相连,导线d中的导体与端壳401中的触头402相连,端壳401为绝缘材料制成,其远离导线d的一端为插接端,触头402位于此插接端的中部,而限位件403分布在插接端的两侧;具体的,端壳401两侧壁中l型槽401a用于容纳限位件403,限位件403用于帮助输端壳401卡合在传输器303的输入接口302内。而触头402为导电的连接部分。
48.触头402为伸缩式的结构,即导电筒402a为内部中空的筒式结构,筒底与导线d相连,筒内设置有张紧件402b,具体可为能够导电的弹簧,导电触头402c的一端限位滑动限位于导电筒402a内,初始时,张紧件402b为张开状态,将导电触头402c撑起在导电筒402a的敞口端,连接时可导电触头402c可被压缩,且依然能保持良好的导电接触状态。
49.限位件403中,两l型夹板403a为对称设置,且l型的短边相互远离,在l型夹板403a的长边端部设置有卡钩403a-1,如附图8和9中所示;两l型夹持板403a通过张紧扭簧403b相连,初始状态下,张紧扭簧403b保持两l型夹持板403a相互远离,且在卡钩403a-1保持卡合的状态下,能够保持连接稳定。
50.进一步的,在传输器301中还具有数量不少于1个的连接器303,传输器301及连接器303的侧壁上均开设置有输入接口302。
51.传输器301为一个装配组合体,其中,具有初始传输功能的传输器301,而为了适配更多接口,即对应多组数据采集单元100的输出接口400,在传输器301上增设有连接器303,每个连接器303可延展传输器301的一个接口,且连接器303之间可彼此相连。初始状态下,在传输器301的侧壁上即有一个用于配合连接器303的接口。
52.具体的,连接器303包括连接壳303a、设置于连接壳303a内的导电组件303b和调节组件303c,调节组件303c与导电组件303b配合相连。
53.其中,连接壳303a的壳体侧壁上设置有卡扣303a-1,与之相对的侧壁上设置有卡槽303a-2,二者相互配合扣紧,连接壳303a侧壁中与输入接口302轴向垂直的侧壁中设置有连接槽303a-3;此连接槽303a-3贯穿连接壳303a的侧壁。
54.导电组件303b设置于连接槽303a-3内,其包括导电柱303b-1和滑动套设于导电柱303b-1一端的套管303b-2,套管303b-2的外侧壁上设置有外齿槽303b-21,套管303b-2能够延伸出连接槽303a-3;导电组件303b中的导电柱303b-1固定于连接槽303a3内,且连接槽303a-3的径向直径大于导电柱303b-1的径向直径,在导电柱303b-1的一端侧壁上滑动套设有套管303b-2,套管303b-2由能够导电的材料制成,其外侧壁上具有平行于轴线外齿槽303b-21,需要说明的是,外齿槽303b-21的长度短于套管303b-2的总长度。且套管303b-2的端部能够延伸出连接槽303a-3,并延伸入相邻连接壳303a的连接槽303a-3内,并可套接于其中的导电柱303b-1外侧壁上。
55.进一步的,调节组件303c包括转动于连接壳303a内的转轴303c-1、设置于转轴303c-1顶部的驱动帽303c-2,以及设置于转轴303c-1下端的驱动齿303c-3,驱动齿303c-3能够与外齿槽303b-21啮合转动;调节组件303用于套管303b-2的驱动,用于实现相邻连接器303的通电相连。具体的,调节组件303c中的驱动帽303c-2位于连接壳303a的顶部,可手动转动,通过转轴303c-1可带动驱动303c-3的转动,即可驱套管303b-2产生运动。
56.进一步的,输入接口302用于与输出接口400配合相连,其包括插接槽302a和设置于插接槽302a内的导电座302b,导电座302b与导电柱303b-1连接于一体;插接槽302a的两侧开设有钩槽302a-1,卡钩403a-1能够配合卡接于钩槽302a-1内。其中,导电触头402可配合抵接于导电座302b内。
57.其余结构与实施例1的结构相同。
58.结合附图4~9中所示,在使用过程中,如中间传输单元300需要增设连接口,无需更换设备,只需将一个连接器303安装于传输器301的端部即可。具体过程为,将连接器303放置于传输器301的端部,将二者的壳体相对应,保持卡扣303a-1能够扣合于钩槽302a-1内,而后,通过手动转动驱动帽303c-2,通过驱动齿303c-3驱动套管303b-2运动,自一个连接壳303a的连接槽303a-3内伸出,套设至相邻连接器303或传输器301内的导电柱303b-1上,从而保持线路相连通。
59.而在将数据采集单元100的输出接口400插接在连接器303和/或传输器301的输入接口302时,将触头402深入插接槽302a内,两侧的l型夹板403a滑动在插接槽302a的两侧,由于插接槽302a的宽度小于初始状态下两l型夹板403a之间的间距,则两l夹板403a被挤压,当触头402完全插入时,此时,l夹板403a端部的卡钩403a-1恰好配合卡接于钩槽302a-1内,实现稳定连接。而当需要拆除时,只需挤压两侧l型夹板403a的短边,使得卡钩403a-1从钩槽302a-1内退出,再将触头402整体从插接槽302a内退出即可。整体结构简单,操作方便,实用性高。
60.应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
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