大型发电机组健康档案系统研究范文

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摘要:概述了大型发电机组健康档案系统的研究背景，介绍了系统的总体设计与各模块功能，重点阐述了本系统在发电机数据管理上的优势和特色，结论认为本系统与传统的分散管理模式相比能够有效地提高发电机绝缘检测数据的管理水平。

关键词:发电机;健康档案;绝缘数据

0引言

大型发电机组是向电网提供电源、保障电力供应的重要设备，其健康状况直接关系到国民经济的健康发展。其中尤为重要的是发电机的绝缘状态，绝缘的好坏直接影响发电机的正常运行。目前针对同步发电机组存在多种检测手段和标准去评估发电机的绝缘状态。对于相关的检测机构来说，对不同的发电机组以及不同的检测项目经过长期的积累会产生大量的检测数据，这些数据大多是以纸质报告形式或者电子版文档形式存在，数据集中程度差，查询和统计、分析、共享都不方便。另外，检测报告的生成缺少统一的格式，报告自动化程度差，许多简单数据的处理需要手动进行，对于同一台机组的铭牌信息，不同的试验报告都要重复添加，增加了报告生成的工作量。对于发电机的绝缘故障诊断，往往由于所积累的各种试验数据不足、数据管理不到位、同类型机组数据无法方便获得而无法准确全面地提供评价建议。而对于众多发电机组构成的检测样本，由于数据量太大，依靠传统的人工查询报告数据的方式对发电机的参数特性进行统计分析也变得十分繁琐。检测机构长期积累的离线试验数据和在线运行数据对发电机组来说是一份健康档案，对其进行记录跟踪以及必要的统计分析能够反映发电机组的健康状况和参数特性，对于检测机构和发电厂客户来说都是非常有益的。在此背景下，本文基于服务器和数据库技术研制了一套大型发电机组的健康档案系统，以提高发电机绝缘检测数据的管理水平。大型发电机组健康档案系统基于浏览器/服务器结构(B/S结构)和发电机组绝缘检测数据的软件系统，通过前台界面与后台程序设计，实现用户与数据库的交互，从而实现发电机绝缘检测数据的管理、发电机绝缘检测任务管理和检测设备管理以及报告的自动生成、发电机绝缘数据的综合分析等功能。

1系统总体设计与各模块功能

1．1总体设计

大型发电机组健康档案系统的总体设计图，分为设备管理、过程管理、报告管理和档案管理4部分。设备管理实现设备的基础信息和校验信息的录入、校验期的自动更新、校验期内的可用设备状态查询、设备的添加与删除等功能;过程管理能够实现检测任务流程的管理，包括试验报告编号自动生成、试验原始记录模板下载、试验人员选择、试验任务的完成申请等功能;报告管理能够建立统一的试验数据录入界面，通过试验数据的预输入以及自动计算自动生成报告，实现试验报告的电子化审核与修改、特殊报告的上传与审核等功能;档案管理能够将相关的试验报告存入对应的机组档案并且组织有序，能够实现机组特定指标的趋势分析与样本统计功能，还能够实现发电机在线运行数据的上传、技术标准技术资料的共享等功能。从组织结构上看，系统分为数据层、操作层和应用层。数据层包括机组铭牌信息库、检测项目数据库、发电机绝缘数据库、发电机检测设备库、发电机绝缘试验标准库等;操作层主要包括数据录入界面、数据筛选界面、自动报告界面;应用层主要包括发电机绝缘数据的趋势分析和样本统计等综合利用模块。

1．2过程管理

过程管理主要分为项目申请、项目批准和已完成项目3部分。项目申请主要实现检测任务的申请和记录，能够增加试验任务各分项，同时实现各个分项的报告编号，提供客户、机组以及试验类型选择功能。项目批准和已完成项目分别实现已申请项目的批准通过功能和已完成项目的查询统计功能。

1．3报告管理

报告管理分为报告录入、报告推送和报告审核批准3部分。报告录入界面实现各种试验报告的数据录入。试验类型涵盖发电机的端部动态特性试验、交流耐压试验、直流耐压试验、手包绝缘的表面对地电位测量试验、定子铁心故障诊断试验、端部绕组表面放电缺陷定位试验、转子匝间短路故障诊断试验、空载短路特性试验、转子交流阻抗试验、定子绕组的老化鉴定试验、定子线棒耐压试验、发电机封闭母线耐压试验和发电机温升试验13种发电机常用的预防性试验报告。针对不同的试验报告，本系统设计了不同的录入界面，只需要录入相关试验数据，而不用去关心具体的报告格式，发电机定子绕组交流耐压试验的录入界面。另外，试验数据在录入的同时也存储于数据库服务器上，以便实现数据的存储和调用。报告录入模块还能实现不同试验所需的检测标准、检测设备的一键添加功能，保证检测设备信息与设备管理模块相关联，即添加到报告中的检测设备都在设备管理模块中，且均在校验期内，防止出现过期设备出现在最终的检测报告中，保证检测报告的质量。对于试验报告中的图形数据，本系统针对不同的报告也设计了图片上传功能，对于不同的报告给出了图形文件上传位置的说明，支持对上传的图形文件的排序及删除功能。报告推送界面能够对自动生成的报告文档进行预览，通过预览确认无误后，可以提交技术负责人进行审核和批准。

报告的自动生成采用自动嵌套的模式，后台程序会将一份Word文档中的固定不变的文字、标题、表格、图片所需的空间以数据行的方式存放于服务器的存储单元中，当前台程序发送命令生成报告时，程序自动把对应的报告录入界面输入的数据填充在相应的存储空间进行覆盖，然后将所有文档内容以Word形式展现在前台进行预览，生成报告。报告审核批准模块主要实现报告的电子化审批流程，报告编写人通过自动生成工具生成的报告推送至审核人账户中，审核人通过预览没有问题后，可以继续推送至批准人账户中。如果存在需要修改的地方，可以选择驳回操作，并附加修改意见，报告退回到编写人账户的报告推送界面，报告编写人进行数据修改后，可以再次执行此流程。报告批准人可以看到审核人推送过来的报告，可以选择驳回或者通过，驳回的报告会直接退回到编写人账户中，而通过的报告直接会出现在机组的健康数据库中。

1．4档案管理

档案管理模块主要实现机组健康数据的管理、技术资料的上传共享以及机组、试验项目、相关标准的信息维护。资料共享模块实现各种技术资料的上传下载功能，基础信息模块对相关客户资料、机组铭牌信息进行录入和维护，形成客户信息库，直接用于报告中客户信息的自动嵌套。标准库模块展示了发电机绝缘试验的相关国家和行业标准，方便查询下载。机组健康档案库提供所有批准的正式报告的下载列表，提供按照客户、试验类型、报告编写人等进行查询的功能，列表中包含试验的各种信息，包括客户信息和检测时间等辅助信息，通过筛选可以查到不同客户不同发电机在每个检修期内的报告档案。另外，此界面能够一键导出Excel列表，方便以通用的文档形式进行查看。

1．5设备管理

设备管理模块主要针对发电机绝缘试验所用设备的校验管理，如图5所示。对于检测机构来说，检测设备都有固定的校验期以保证数据的测量有效性，此模块构建了设备库，设备的型号、编号、校准指标、校准计划等详细参数可以直观的展现并将即将到期的设备醒目地展示出来，实现提醒功能。今年校准后的设备通过标定操作可以自动更新下一年的校准计划，保证设备更新至最新状态。

2健康档案系统的优势

与传统的人工/计算机分散管理相比，采用基于浏览器/服务器结构的大型发电机组健康档案系统具有以下明显优势:(1)数据管理效率高。本系统具有更方便快捷的数据查询、统计、归档模式，机组的健康数据或报告可以按客户、机组、试验类型、负责人、时间等组合查询，克服了人工逐年查询效率低的缺点，对于特定的数据可以导出列表，方便归档。报告生成工具自动化程度高，能够大大减少工作量，统一报告格式。系统中的机组铭牌库能够自动将对应机组的铭牌导入报告中，与传统的人工输入相比大大提高了报告生成效率。数据录入界面集成一些较为常用的计算功能，例如发电机温升试验中的温升计算，之前都是采用手动计算，每一份报告都要进行多个数值的计算，一年中往往要出具多份报告，采用本系统之后，通过自动计算，节省了数据处理的工作量。同样，发电机的交流耐压试验、定子铁心故障诊断试验等需要繁琐计算的报告也采用了自动计算功能。(2)数据集中程度高，共享能力强。本系统建立了客户机组信息库、检测设备库、机组健康数据库、检测标准库和技术资料库，几乎涵盖了整个专业工作中用到的数据，将分散的数据集中管理放到统一的平台进行共享，很大程度上提高了专业管理水平，这也是采用数据库技术的优势。(3)数据安全性高。传统的人工/计算机分散管理，机组的试验数据、试验报告、技术资料比较分散，随着时间的积累，数据的增多，很容易出现数据丢失的现象。本系统基于B/S结构，数据统一存放在大型的服务器上，与客户端/服务器结构(即C/S结构)相比，不需要在每台计算机上安装客户端，直接在网页进行访问，更加安全。(4)数据分析能力强。本系统以机组的绝缘检测数据为基础，对机组的各类数据都能进行提取和统计，经过大量数据的积累，通过前端设计，可以对试验数据进行有效地利用，从而反映机组的健康信息或者机组的参数特性。本系统针对发电机的老化鉴定试验设计了趋势分析和样本统计功能。趋势分析功能针对某台发电机历年的老化鉴定数据绘制出发电机定子绝缘的介质损耗因数和电容量的发展趋势，以便评估发电机的老化情况。

以某电厂2号发电机组2006年至2015年10年间的老化数据为样本，系统自动绘制出了发电机定子绝缘A相介质损耗因数和电容量的趋势图，以及A相介质损耗因数增量和电容量增量的趋势图。该机组额定电压下的介质损耗因数tanσn和电容量Cn及其增量Δtanσ，ΔC呈逐年上升趋势，其中介损增量和绝对值已接近或者超过了相关标准的要求，该机组的定子绕组绝缘已出现明显的老化趋势。另外，本系统还具备发电机组老化参数特性统计分析功能，用户可以按照电压等级、功率等级、冷却方式、制造厂家等条目进行特定机组老化参数的筛选，系统会自动统计出机组的介损及电容量增量、介损值和电容量值在不同区间的分布情况以及最大最小值等信息，如图8所示。通过数据的积累，样本数目的增多，该系统可以用来分析冷却方式与机组电容量的关系、不同厂家机组电容量对比、不同冷却方式对机组老化程度的影响等问题，从而可以掌握机组的老化状况以及设计参数的特点，得出有意义的结论，这些结论对于指导发电机的相关检测工作具有实际意义，例如定子绕组的电容量值对于发电机的谐振耐压试验的参数匹配具有重要作用。除此之外，以发电机绝缘检测数据和在线监测数据为基础，通过趋势图和在线监测数据波形显示等功能，可以更加方便地对发电机的绝缘状态做出评价，例如通过查询系统中发电机转子的重复脉冲法测试数据、发电机转子的历次交流阻抗测试趋势图以及发电机探测线圈法测得的在线波形数据，可以对发电机的转子匝间短路故障做出综合的判断。

3结论

大型发电机组健康档案系统是一套针对发电机绝缘检测专业的管理系统，它以检测工作中积累的大量试验数据为基础，以浏览器/服务器技术为支撑，融合了检测工作的客户信息、流程管理、报告管理、设备标准管理等内容，同时具备发电机绝缘数据的趋势分析和样本统计等分析功能，与人工/计算机的分散数据管理模式相比，具备数据管理效率高、集中共享程度高、安全性高和数据分析能力强的优点，可以显著提高发电机绝缘检测数据的管理水平。

参考文献

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作者:孙士涛；雷雨；龙飞；张杰 单位：国网冀北电力有限公司电力科学研究院(华北电力科学研究院有限责任公司)