【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解铝厂智能化控制，具体为一种电解铝厂整流机组全生命周期智能监控方法。
技术介绍
1、整流机组是电解铝厂供电的核心组成部分，整流机组能否稳定运行直接影响整个电解厂的生产，整流机组主要由配电装置、调压整流变压器、整流柜、冷却装置、控制系统（包括各整流机组稳流控制器和总控制器）、连接母线（包括阀侧母线、直流支母线和汇总母线）等组成，其中调压整流变压器及整流柜为主要设备，两者组合完成了交流电源转变为直流电源的过程，铝厂供电整流系统构成如图1所示。
2、随着电解系列产能的不断增加，整流机组的安全运行对电解铝厂起到至关重要的影响，一旦整流机组发生故障，轻则影响电力系统稳定运行，造成主要设备或部件损坏，重则引起全系列电解槽凝固，造成不可挽回的重大经济损失；现阶段，铝厂主要通过整流机组稳控系统调控保证整流机组稳定运行，没有进行数据分类存储和分析应用，只能针对实时发生的故障进行报警或跳闸动作来实现保护功能，保护动作时机组已经发生故障，对供电系统造成影响，无法实现整流机组的故障预测以及全生命周期的监控，以至于无法提前消除故障隐患。
技术实现思路
1、鉴于上述缺点与不足，本专利技术提供一种电解铝厂整流机组全生命周期智能监控方法，通过对每个整流机组设置现场参数数据采集模块，并在铝厂主控楼内设置历史数据存储服务器进行全系列机组的历史数据存储，在mes系统中增设整流机组全生命周期智能监控模块，采用机器学习方法利用历史数据进行数据建模，并通过实时在线监测，实现对整流机组的全生命周期状
2、为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案，包括数据采集模块、数据存储服务器和智能监控模块，所述每个整流机组均设置数据采集模块，数据采集模块对整流机组的实时参数数据、故障报警数据以及跳闸保护动作数据进行分组采集和存储，将采集的数据发送至数据存储服务器，进行全系列机组的历史数据存储；所述智能监控模块基于现有的mes系统增设，通过调取数据存储服务器中的数据，对整流机组各时段的参数数据进行查阅，并对一定时间段内的报警或跳闸次数进行记录，以及对报警或跳闸的原因进行追溯和分析。
3、基于存储的全系列机组的历史数据，采用机器学习方法进行数据建模，通过对整流机组的历史数据进行离线学习，建立整流机组故障检测模型，将建立的检测模型用于在线故障检测及整流机组状态评估。
4、建立整流机组故障检测模型，将建立的检测模型用于在线故障检测具体流程为：
5、基于存储的全系列机组的历史数据，对有故障发生的设备参数故障数据进行时域特征和频域特征的提取；
6、对特征数据进行聚类，将各类别中特征值的平均值设为特征中心，对特征中心值进行判断，特征中心值大于或小于平均值的对应的状态为故障预警和状态良好；最后输出有状态标记的样本数据，用于训练生成状态检测模型；
7、对有标记的样本数据进行学习，训练生成状态检测模型用于在线故障检测。
8、通过整流机组故障检测模型对整流机组进行状态评估具体为：
9、设定数据合格范围；
10、通过整流机组故障检测模型在线故障检测，一旦检测到故障预警，将故障预警时刻前1分钟内的参数数据与相应的合格数据范围进行比对；
11、通过分别比对配电装置数据、调压及整流变压器数据、整流柜数据、冷却装置数据、连接母线数据，判断及定位故障发生的设备；
12、设定调压及整流变压器、整流柜、配电装置、冷却装置、连接母线存在的每项不合格参数数据相应扣分权重，根据不合格参数数据分类和个数相应扣减；
13、各整流机组分别计算得分，进行整流机组的状态评估，得到生产状态评估报表。
14、所述对整流机组的实时参数数据、故障报警数据以及跳闸保护动作数据进行分组采集和存储具体为：为整流机组编号划分，按照对应整流机组内设备划分，所述整流机组内设备包括配电装置、调压及整流变压器、整流柜、冷却装置、连接母线，利用现有的检测传感器和数据采集终端，实现对各整流机组内设备实时参数数据的采集，以及对故障报警以及跳闸保护动作的数据记录。
15、所述配电装置参数数据包括sf6气体浓度、sf6气体泄漏报警、局放故障报警、回路保护动作信号、母线电压、回路电流。
16、所述调压及整流变压器参数数据包括调压变及整流变压器油风冷却器状态、整流变储油柜油位、调压变储油柜油位、整流变瓦斯气体浓度、整流变瓦斯气体报警、调压变瓦斯气体浓度、调压变瓦斯气体报警、整流变储油柜油温、调压变储油柜油温、整流变高压a相电流、整流变高压b相电流、整流变高压c相电流、整流变绕组温度、调压变绕组温度、油箱压力释放阀的状态及动作频次、油箱压力变化率、有载开关a相气体浓度、有载开关b相气体浓度、有载开关c相气体浓度、有载开关a相气压、有载开关b相气压、有载开关c相气压、有载调压开关档位、有载调压开关电源状态、高压零相电流、补偿装置a相电流、补偿装置b相电流、补偿装置c相电流、有载开关a相压力释放阀状态、有载开关b相压力释放阀状态、有载开关c相压力释放阀状态、充氮灭火控制信号、变压器油色谱分析报警信号。
17、所述整流柜参数数据包括桥臂温度、桥臂过热报警及跳闸、桥臂单快熔熔断报警、熔断报警并跳闸、整流柜柜门开关状态及开门报警、柜内进出正水温度、柜内进出负水温度、柜内进出正水温高报警、柜内进出负水温高报警、柜内进出水压、柜内进出水压低报警及跳闸、整流柜内温度、散热风机状态、散热风机过载报警、整流柜绝缘状态、整流元件换相过压击穿报警、整流柜过电压箱操作过压击穿报警、过电压箱直流过电压报警、整流柜控制电源状态、主电源状态、控制电源丢失报警。
18、所述整流柜冷却装置参数数据包括纯水冷却器运行状态、冷却塔运行状态。
19、本专利技术具有以下有益效果及优点：
20、1. 本专利技术通过对每个整流机组设置现场参数数据采集模块，并在铝厂主控楼内设置历史数据存储服务器进行全系列机组的历史数据存储，在mes系统中增设整流机组全生命周期智能监控模块，采用机器学习方法利用历史数据进行数据建模，并通过实时在线监测，实现对整流机组的全生命周期状态监测；
21、2.本专利技术投入成本低，只需在每个整流机组设置现场参数数据采集模块，利用现有的检测传感器和数据采集终端，不但可以实时监测整流机组的参数数据，还可以完成整流机组“大数据”的存储，为铝厂整流机组的智能化提供支持；
22、3.本专利技术可以实现整流机组的状态评估，为运维人员制定检修计划提供数据支持，实现整流机组的故障预测，为运维人员提前消除故障隐患提供帮助，进而保证电解厂生产供电的稳定性。
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1.一种电解铝厂整流机组全生命周期智能监控方法，包括数据采集模块、数据存储服务器和智能监控模块，所述每个整流机组均设置数据采集模块，数据采集模块对整流机组的实时参数数据、故障报警数据以及跳闸保护动作数据进行分组采集和存储，将采集的数据发送至数据存储服务器，进行全系列机组的历史数据存储；所述智能监控模块基于现有的MES系统增设，通过调取数据存储服务器中的数据，对整流机组各时段的参数数据进行查阅，并对一定时间段内的报警或跳闸次数进行记录，以及对报警或跳闸的原因进行追溯和分析。
2.根据权利要求1所述的一种电解铝厂整流机组全生命周期智能监控方法，其特征在于：基于存储的全系列机组的历史数据，采用机器学习方法进行数据建模，通过对整流机组的历史数据进行离线学习，建立整流机组故障检测模型，将建立的检测模型用于在线故障检测及整流机组状态评估。
3.根据权利要求2所述的一种电解铝厂整流机组全生命周期智能监控方法，其特征在于，建立整流机组故障检测模型，将建立的检测模型用于在线故障检测具体流程为：
4.根据权利要求2所述的一种电解铝厂整流机组全生命周期智能监控方法，
5.根据权利要求1所述的一种电解铝厂整流机组全生命周期智能监控方法，其特征在于，所述对整流机组的实时参数数据、故障报警数据以及跳闸保护动作数据进行分组采集和存储具体为：为整流机组编号划分，按照对应整流机组内设备划分，所述整流机组内设备包括配电装置、调压及整流变压器、整流柜、冷却装置、连接母线，利用现有的检测传感器和数据采集终端，实现对各整流机组内设备实时参数数据的采集，以及对故障报警以及跳闸保护动作的数据记录。
6.根据权利要求4所述的一种电解铝厂整流机组全生命周期智能监控方法，其特征在于，所述配电装置参数数据包括SF6气体浓度、SF6气体泄漏报警、局放故障报警、回路保护动作信号、母线电压、回路电流。
7.根据权利要求4所述的一种电解铝厂整流机组全生命周期智能监控方法，其特征在于，所述调压及整流变压器参数数据包括调压变及整流变压器油风冷却器状态、整流变储油柜油位、调压变储油柜油位、整流变瓦斯气体浓度、整流变瓦斯气体报警、调压变瓦斯气体浓度、调压变瓦斯气体报警、整流变储油柜油温、调压变储油柜油温、整流变高压A相电流、整流变高压B相电流、整流变高压C相电流、整流变绕组温度、调压变绕组温度、油箱压力释放阀的状态及动作频次、油箱压力变化率、有载开关A相气体浓度、有载开关B相气体浓度、有载开关C相气体浓度、有载开关A相气压、有载开关B相气压、有载开关C相气压、有载调压开关档位、有载调压开关电源状态、高压零相电流、补偿装置A相电流、补偿装置B相电流、补偿装置C相电流、有载开关A相压力释放阀状态、有载开关B相压力释放阀状态、有载开关C相压力释放阀状态、充氮灭火控制信号、变压器油色谱分析报警信号。
8.根据权利要求4所述的一种电解铝厂整流机组全生命周期智能监控方法，其特征在于，所述整流柜参数数据包括桥臂温度、桥臂过热报警及跳闸、桥臂单快熔熔断报警、熔断报警并跳闸、整流柜柜门开关状态及开门报警、柜内进出正水温度、柜内进出负水温度、柜内进出正水温高报警、柜内进出负水温高报警、柜内进出水压、柜内进出水压低报警及跳闸、整流柜内温度、散热风机状态、散热风机过载报警、整流柜绝缘状态、整流元件换相过压击穿报警、整流柜过电压箱操作过压击穿报警、过电压箱直流过电压报警、整流柜控制电源状态、主电源状态、控制电源丢失报警。
9.根据权利要求4所述的一种电解铝厂整流机组全生命周期智能监控方法，其特征在于，所述整流柜冷却装置参数数据包括纯水冷却器运行状态、冷却塔运行状态。
10.根据权利要求4所述的一种电解铝厂整流机组全生命周期智能监控方法，其特征在于，所述连接母线参数数据包括直流支母线直流刀开断状态、逆流互感器状态、直流支母线直流电流值、系列直流电压、系列直流电流、正极对中点电压、负极对中点电压、正极对地电压、负极对地电压。
...【技术特征摘要】
1.一种电解铝厂整流机组全生命周期智能监控方法，包括数据采集模块、数据存储服务器和智能监控模块，所述每个整流机组均设置数据采集模块，数据采集模块对整流机组的实时参数数据、故障报警数据以及跳闸保护动作数据进行分组采集和存储，将采集的数据发送至数据存储服务器，进行全系列机组的历史数据存储；所述智能监控模块基于现有的mes系统增设，通过调取数据存储服务器中的数据，对整流机组各时段的参数数据进行查阅，并对一定时间段内的报警或跳闸次数进行记录，以及对报警或跳闸的原因进行追溯和分析。
2.根据权利要求1所述的一种电解铝厂整流机组全生命周期智能监控方法，其特征在于：基于存储的全系列机组的历史数据，采用机器学习方法进行数据建模，通过对整流机组的历史数据进行离线学习，建立整流机组故障检测模型，将建立的检测模型用于在线故障检测及整流机组状态评估。
3.根据权利要求2所述的一种电解铝厂整流机组全生命周期智能监控方法，其特征在于，建立整流机组故障检测模型，将建立的检测模型用于在线故障检测具体流程为：
4.根据权利要求2所述的一种电解铝厂整流机组全生命周期智能监控方法，其特征在于，通过整流机组故障检测模型对整流机组进行状态评估具体为： 设定数据合格范围；
5.根据权利要求1所述的一种电解铝厂整流机组全生命周期智能监控方法，其特征在于，所述对整流机组的实时参数数据、故障报警数据以及跳闸保护动作数据进行分组采集和存储具体为：为整流机组编号划分，按照对应整流机组内设备划分，所述整流机组内设备包括配电装置、调压及整流变压器、整流柜、冷却装置、连接母线，利用现有的检测传感器和数据采集终端，实现对各整流机组内设备实时参数数据的采集，以及对故障报警以及跳闸保护动作的数据记录。
6.根据权利要求4所述的一种电解铝厂整流机组全生命周期智能监控方法，其特征在于，所述配电装置参数数据包括sf6气体浓度、sf6气体泄漏报警、局放故障报警、回路保护动作信号、母线电压、回路电流。
7.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘春昊，刘志元，祝赫名，杨博，
申请(专利权)人：沈阳铝镁设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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