水利机电设备过负荷运行状态自动辨识方法

水利机电设备过负荷运行状态自动辨识方法

孙序营 刘俊宏

山东省调水工程运行维护中心棘洪滩水库管理站

摘要：水利水电工程建设往往具有巨大的建筑规模、庞大的资金需求和质量要求高、数量要求大的人力需求，这三种特点的核心都是对资金的庞大需求，因此，对工程建设资金的节省是每个环节都必须加以考量的重要问题。这样的条件强化了对机电安装技术进行创新和优化的要求。在水利水电工程的诸多构成当中，最受重视的往往是水工枢纽和水工结构工程，机电安装工作的重要性虽然与经营效益和运营效果息息相关，但是往往得到重视的机会较少，因此，在水利水电工程中，要首先加强对机电安装技术的重视，对其进行优化和完善，提升工程质量，确保工程所产生的综合效益稳步提高。

关键词：水利工程；机电设备;过负荷运行状态;自动辨识;

引言

水利产业中的机电设备自引入自动化技术以来，便因其高效生产、节约成本等特点，而受到广泛使用，现阶段水利产业压力较大，承担国家能源输出重任，因此生产中会出现设备过负荷现象，从而影响生产效率，不利于企业营收。机电设备进行不良运行状态下的自动辨识操作，可有效改善机电设备的不稳定运行状态，通过与电子技术融合，自动辨识的相关实践办法已然具备了较为成熟的应用能力，可准确预测机电设备的运行隐患，并及时处理不良状态。

1机电设备安装过程中的不足

（1）施工方案、机械施工与土建之间的配合不到位。施工方案的制定应当经过严格的考察，全面收集施工信息，从而确定合理的方案用以指导施工的进行。但是，在实际操作中，施工方案的制定往往缺乏专业人员的指导，从而造成施工方案的可行性不强。另外，由于部分施工人员专业水平较低，无法完全掌握图纸信息，且在与土建部门协调时也容易出现各种矛盾，这为机电设备的安装埋下隐患，严重时还会延长工期。（2）基础工程施工阶段的要素配合不足。机电设备在安全前应确保桥架、电缆、支架等构件全部到位，同时土建部门与安装人员应相互配合，一旦构件或人员配合出现问题时都会为安装作业增加难度。（3）工期紧张导致安装问题。通常情况下，机电设备应在汛期前安装完成，并且对安装作业进行严格的质量检测。但是，当在工期紧张的情况下，施工人员劳动强度较大容易疲劳，因此无论是安装人员还是质量检测人员都有可能出现工作疏忽，导致安装的隐患未被及时发现。（4）安装人员的安全问题。水利工程的机电设备通常具有体积大、操作复杂的特点，在安装时较容易威胁到施工人员的人身安全，从而引发各种事故。除此之外，在安装作业中，如果操作人员未遵循相关制度或操作流程施工，也会导致各种安全问题。

2自动辨识过负荷运行状态的功能优势

2.1信息管理

机电设备一旦进入到过负荷的运行状态，则生产效率降低，不利于水利产业的产品输出速率，因此可采用自动辨识方法，对不良运行状态进行有效辨明、识别，从而提出处理对策。自动辨识可将设备运行时的各项信息进行高效读取，以此来将过负荷故障时的阀值做出管理，可实现良好的监测工作。

2.2远程处理

自动辨识功能所要实现的最终目的为处理过负荷部位，将整体机电设备的运行状态调整回正常使用模式，保障其高效产出，因此自动辨识在发现过负荷位置时，可利用计算机电子信号将故障隐患信息传递，计算机分析处理结果并研制出诊断报告，借由网络手段对设备做以远程控制处理，消灭不安定因素影响。

3过负荷运行状态的自动辨识方法分析

3.1综合负荷辨识功率

水利机电设备，其过负荷现象中使用的自动辨识应对方法，应将设备进行综合负荷的辨识功率分析，以此数据基础来讨论自动辨识方法的应用优势。设备电压稳定性研究中常采用一定比例的感应电动机和恒阻抗组成综合负荷模型。电动机设备在水利机电负荷中所占比例高达90%以上，是综合负荷中最主要的动态成分。当水利机电系统遭受大扰动后，随电动机机端电压跌落，转子滑差发生显著变化，其从电网吸收大量无功。受过渡期受端交流网架结构薄弱、支撑能力不足、配套电源建设滯后和直流输送功率大量馈入等因素影响，进而影响电网受扰后电压稳定特性。由综合功率的数据可知，采用自动辨识方法，可有效预警、监测该水利工程中的机电设备，并针对过负荷问题，进行高效处理。

3.2建立参数辨识模型

结合水利机电设备的应用模式，建立负荷参数辨识的模型，将静态、动态等模型聚合研究，得出参数辨识模型，该种模型建立方式拥有较广泛应用前景。在研究负荷参数模型时，应关注负荷电磁转矩的最大数值以及起动特性，从而忽略其功率中的特征，文章以序列二次的规划算法来进行参数辨识模型的搭建。序列二次规划算法，由于其强大的非线性处理能力和良好的数值稳定性，在求解非线性优化问题中得到广泛应用，很多的商业优化软件采用SQP算法作为其核心算法。SQP算法本质上是一种迭代算法，基本思想是在当前迭代点处通过求解一系列二次规划子问题逐渐得到一个更好的迭代点，使得迭代点逐步接近原优化问题的最优点。序列二次规划算法与序列线性规划算法的主要区别在于该方法对原问题的近似中包含有二阶导数信息，所以对于原问题的近似更加精确，并可得到快速收敛性能。

4水利水电机电设备管理的未来

4.1建立完善的设备技术档案管理

对水利水电中的所有机电设备都应该进行编号并进行详细的档案记录和存储管理，通过这种方式，能够对水利水电工程中的机电设备进行准确且有力的管理，方便技术人员对机电设备进行定期检查和养护，并经常更新机电设备的运行状况。

4.2建立健全设备点检和归档制度

1. 在水利工程日常运行过程中建立健全各项档案管理工作，严格贯彻落实岗位责任制，并做好相应的运行、修理、事故以及设备等档案的管理工作。（2）值得注意的是，在档案管理环节，相关工作人员应当坚持节约成本的理念，不断完善和优化增收节支、利润计划、维修保养以及油料消耗等指标，同时建立设备计提折旧、施工设备操作证件、施工设备技术以及固定资产等各类台账，并如实记录相关信息。（3）建立完善的设备配件采购制度和管理办法，并对设备管理维修进行明确的制度规定。

4.3制定科学的机电设备诊断程序

一套科学、有效的诊断程序能够高效率地对机电设备进行检查和维修，在经过长期的档案记录和长期的维修养护工作后，技术人员和管理部门要对机电设备的运行情况和故障规律、处治机制进行研究，发现其中存在的联系，针对性地进行程序制定，以便在出现同类情况时能够最快速地进行反应，保障机电设备的运行效率以及稳定性。

结束语

综上，水利产业中的机电设备，因产业需求量大、工期紧等问题，较为常见出现过负荷行为，导致机电设备在使用中不能发挥出原有优势，降低水利产业的实际功能展示。通过建立静态负荷、动态负荷、参数辨识等模型，分析自动辨识模型算法，然后得出综合负荷辨识功率，可发现采用自动辨识办法后，有效增强了机电设备的使用效率。对机电设备的过负荷状态进行自动辨识，可知其具备信息管理、设备监测、故障诊断、远程处理的应用功能，且有其应用优势。

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