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| 标准编号 | GB/T 28570-2025 (GB/T28570-2025) | | 中文名称 | 水轮发电机组状态在线监测系统技术导则 | | 英文名称 | Technical guide of on-line condition monitoring system for hydraulic turbine and generator units | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K52 | | 国际标准分类 | 29.160.40 | | 字数估计 | 38,383 | | 发布日期 | 2025-08-29 | | 实施日期 | 2026-03-01 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 28570-2012 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB/T 28570-2025: 水轮发电机组状态在线监测系统技术导则
ICS 29.160.40
CCSK52
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 28570-2012
水轮发电机组状态在线监测系统
技术导则
2025-08-29发布
2026-03-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅴ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 通则 3
5 系统功能 4
5.1 数据采集与实时监测 4
5.2 数据分析 4
5.3 数据管理 5
5.4 报警功能 5
5.5 运行工况分析 6
5.6 辅助诊断 6
5.7 动平衡计算 6
5.8 状态报告 6
5.9 远程监测 6
5.10 其他功能 6
6 系统基本结构 6
6.1 系统构成 6
6.2 传感器单元 6
6.3 数据采集单元 6
6.4 上位机单元 7
7 测点布置 7
7.1 通则 7
7.2 键相测点 7
7.3 振动和摆度测点 7
7.4 轴向位移测点 8
7.5 压力脉动测点 8
7.6 定子铁心振动测点 8
7.7 发电机空气间隙测点 8
7.8 发电机磁通密度测点 9
7.9 发电机局部放电测点 9
7.10 定子绕组端部振动测点 9
7.11 定子线棒槽内振动测点 9
7.12 定子汇流环温度测点 9
7.13 转子磁极铁心表面温度测点 9
7.14 噪声测点 9
7.15 螺栓应力测点 9
7.16 碳刷滑环温度测点 9
8 传感器 10
8.1 摆度和键相传感器 10
8.2 振动传感器 10
8.3 定子铁心振动传感器 10
8.4 轴向位移传感器 11
8.5 压力脉动传感器 11
8.6 空气间隙传感器 11
8.7 磁通密度传感器 11
8.8 局部放电传感器 12
8.9 定子绕组端部振动传感器 12
8.10 定子线棒槽内振动传感器 12
8.11 定子汇流环温度传感器 12
8.12 转子磁极铁心表面温度传感器 13
8.13 噪声传感器 13
8.14 螺栓应力传感器 13
8.15 碳刷滑环温度传感器 13
8.16 传感器安装要求 13
9 数据采集设备 14
9.1 数据采集箱 14
9.2 状态监测屏柜 15
9.3 附属设备 15
10 上位机设备 15
10.1 通则 15
10.2 数据服务器 15
10.3 Web服务器 16
10.4 工程师工作站 16
10.5 辅助设备 16
11 试验和检验 16
11.1 一般要求 16
11.2 试验和检验项目 16
12 文件与资料 17
12.1 一般要求 17
12.2 设计文件 17
12.3 安装文件 17
12.4 操作文件 17
12.5 维护文件 18
12.6 试验文件 18
附录A(资料性) 水轮发电机组状态在线监测系统典型结构示意图 19
附录B(资料性) 水轮发电机组状态在线监测系统典型测点配置 20
附录C(资料性) 水轮发电机空气间隙传感器典型安装示意图 23
附录D(资料性) 水轮发电机局部放电在线测量概要 25
D.1 局部放电监测的必要性 25
D.2 局部放电脉冲信号特性 25
D.3 局部放电传感器的选择 26
D.4 局部放电传感器的安装 26
D.5 噪声分离技术 26
D.6 局部放电数据解译 27
附录E(资料性) 水轮发电机组状态监测参量技术规约 28
E.1 峰峰值计算方法 28
E.2 相位角定义 28
E.3 有效值计算方法 29
E.4 局放值(Qm)和局放量(NQN) 29
E.5 状态监测参量单位 30
参考文献 31
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件代替GB/T 28570-2012《水轮发电机组状态在线监测系统技术导则》,与GB/T 28570-
2012相比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:
a) 增加了定子绕组端部振动、定子线棒槽内振动、定子汇流环温度、转子磁极铁心表面温度、噪
声、螺栓应力和碳刷滑环温度等状态监测参量的在线监测要求,相应补充了新增状态监测参量
对应的数据采集和软件功能要求(见5.2);
b) 增加了新增状态监测参量的测点配置和传感器性能要求(见7.10~7.16、8.9~8.15);
c) 更改了部分传感器的个别技术指标(见第8章,2012年版的第8章);
d) 更改了上位机设备性能要求,采用目前主流配置(见10.2、10.4,2012年版的10.1、10.3)。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国电器工业协会提出。
本文件由全国大型发电机标准化技术委员会(SAC/TC511)归口。
本文件起草单位:哈尔滨大电机研究所有限公司、北京华科同安监控技术有限公司、哈尔滨电机厂
有限责任公司、东方电气集团东方电机有限公司、中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司、中国电
建集团成都勘测设计研究院有限公司、中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司、中国电建集团昆明
勘测设计研究院有限公司、中国水利水电科学研究院、中国三峡建工(集团)有限公司、国网新源集团有
限公司、南方电网储能股份有限公司、中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司、华电电力科学研究
院有限公司东北分公司、中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司、中国长江电力股份有限公司、
雅砻江流域水电开发有限公司、长江勘测规划设计研究有限责任公司、南方电网调峰调频发电有限公司
检修试验分公司、中铁水利水电规划设计集团有限公司、中水珠江规划勘测设计有限公司、中国电建集
团贵阳勘测设计研究院有限公司。
本文件主要起草人:孙玉田、朱玉良、王贵、郑松远、梁权伟、郑小康、陈家恒、郑应霞、陈祖嘉、
段宏江、陈泓宇、陈泽阳、周叶、李海军、孙永鑫、苟东明、王健军、罗云、郑涛平、李香华、宋旭峰、张梁、
李青、张建华、吴国颖、翁发根、刘国峰、唐蕾、李炳源。
本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为:
---2012年首次发布为GB/T 28570-2012;
---本次为第一次修订。
水轮发电机组状态在线监测系统
技术导则
1 范围
本文件规定了水轮发电机组状态在线监测系统的系统功能、基本结构、测点布置、传感器、数据采集
设备、上位机设备的技术要求,以及试验和检验、文件与资料等内容。
本文件适用于水轮发电机组(含抽水蓄能机组)的状态在线监测系统的设计、制造和运行管理。
2 规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件。
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
generatorunits
实时在线监测水轮发电机组各部位运行状态的测量系统。
3.2
键相信号 keyphase
水轮发电机组状态在线监测系统在主轴上的基准方位信号。
3.3
振动 vibration
机组各部件指定点相对于平衡位置随时间的往复位移变化。
3.4
摆度 run-out
水轮发电机组主轴某部位相对于该部位邻近固定部件的径向振动。
注:又称轴相对振动。
3.5
压力脉动 pressurepulsation
在选定时段内流道内液体压力相对于平均值的往复变化。
3.6
空气间隙 airgap
发电机转子磁极外缘与定子铁心内缘之间的最小径向距离。
3.7
磁通密度 magneticfluxdensity
垂直穿过单位面积的磁通量。
3.8
局部放电 partialdischarge
在水轮发电机定子绕组绝缘层内部或表面发生的导体间绝缘仅被部分桥接的电气放电现象。
注:包括导体与绝缘层间放电、绝缘内部放电、槽放电、端部放电。
3.9
被监测的振动、摆度、轴向位移、压力脉动、空气间隙、磁通密度、局部放电、定子绕组端部振动、定子
线棒槽内振动、定子汇流环温度、转子磁极铁心表面温度、噪声、螺栓应力和碳刷滑环温度等参数。
3.10
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。
注:包括机组水头/扬程、机组转速或频率、有功功率、无功功率、功率因数、定子电压、定子电流、励磁电压、励磁电
流、导叶开度、桨叶开度、喷针开度、机组流量、蓄能机组发电/抽水工况状态等。
3.11
过程量参数 processparameters
水轮发电机组定转子绕组温度、定子铁心温度、各部轴承瓦温、油温、油位以及冷却水流量和温度等
随工况参数或运行时间变化而改变的参数。
3.12
转频 rotationalfrequency
水轮发电机组主轴转动的频率。
注:也称为一倍频。
3.13
峰峰值 peaktopeakvalue
振动、摆度和压力等波形信号在一个或多个周期内波峰与波谷的代数差。
3.14
有效值 rootmeansquare;rms
一个周期或多个周期内振动信号幅值的平方的平均值再开平方根得到的值。
3.15
趋势图 trendchart
所测参数、参量随时间的变化曲线。
3.16
相关趋势图 relationtrendchart
所测参数、参量与另一被测参数、参量(通常为工况参数)之间的关系曲线。
3.17
瀑布图 waterfalchart
显示某一时间段内被测参量各种频率成分的幅值与频率的关系。
注:是该参量在不同时间或不同工况(通常为不同负荷)下的频谱图组成的三维谱图。
3.18
级联图 cascadechart
显示启停机过程中不同转速下被测参量各种频率成分的幅值与频率(转速)的关系。
注:是该参量在各转速下的频谱图组成的三维谱图。
3.19
电涡流传感器 eddy-currenttransducer
基于电涡流测距原理的位移传感器。
注:其输出量与传感器和被测量面之间的距离成正比。
3.20
速度传感器 velocitysensor
将振动速度转换为与其成比例的电信号输出的传感器。
3.21
加速度传感器 accelerationsensor
将振动加速度转换为与其成比例的电信号输出的传感器。
3.22
基于电容测距原理的位移传感器。
注:其输出量与传感器和被测量面之间的距离成正比。
3.23
电容耦合器 capacitycoupler
利用电容耦合原理拾取放电脉冲的高通电容器。
注:用于监测发电机定子绕组局部放电信号。
3.24
数据采集箱 dataacquisitionunit
用于信号采集与处理的集成装置。
注:一般由数据采集模块、系统模块和电源模块等组成。
3.25
局放值 PDmagnitude
Qm
局部放电脉冲数量为每秒10个时对应的局部放电脉冲幅值。
3.26
单位时间(规定时段为1s)内局部放电脉冲活动的总数量。
4 通则
4.1 水轮发电机组状态在线监测系统一般具备以下功能:
a) 应包括机组的振动、摆度、轴向位移、压力脉动、空气间隙、磁通密度、局部放电等状态监测参量
的实时监测;
b) 可包括定子绕组端部振动、定子线棒槽内振动、定子汇流环温度、转子磁极铁心表面温度、噪
声、螺栓应力和碳刷滑环温度等状态监测参量的实时监测;
c) 通过对上述状态监测参量的实时采集,结合相应工况参数及过程量参数,实现对水轮发电机组
运行状态的分析和辅助诊断;
d) 通过专用的分析软件或人工辅助的智能分析软件对监测结果进行智能化、逻辑化处理,提出故
障征兆的预报。
4.2 水轮发电机组状态在线监测系统数据包括状态监测参量、工况参数和过程量参数。状态监测参量
从现场传感器或信号器直接获取,工况参数宜采用4mA~20mA模拟量或开关量硬接线方式获取,过
程量参数宜采用通信方式从电站计算机监控系统获取。
4.3 水轮发电机组状态在线监测系统属于电站生产控制大区的安全Ⅱ区,与计算机监控系统以以太网
方式通信时应配置经国家指定部门检测认证的硬件防火墙或网络安全隔离装置。
4.4 水轮发电机组状态在线监测系统的设置应根据机组型式、单机容量、台数和电站运行方式等条件
和实际需要合理选择监测项目和系统规模,可以一次规划整体实施,也可以统筹规划、分步实施。
4.5 水轮发电机组状态在线监测系统应具有良好的扩展功能和系统升级功能,以不断满足水电站运行
管理的需要。
4.6 水轮发电机组状态在线监测系统应提供标准的通信接口和协议,可与电站其他系统共享实时数据
和信息。
5 系统功能
5.1 数据采集与实时监测
状态在线监测系统应能对水轮发电机组的状态监测参量以及相应的工况参数和过程量参数进行实
时采集和监测,并能以结构图、棒图、表格和曲线等形式进行显示。
5.2 数据分析
5.2.1 通则
状态在线监测系统应具备数据分析的能力,应能提供各种专业的数据分析工具,并根据监测参量的
变化,预测状态的发展趋势,提供趋势预报的功能。
5.2.2 振动摆度
系统应能自动对机组的不同运行状态(稳态运行、暂态过程)下的振动、摆度进行分析,提供波形、频
谱、轴心轨迹、空间轴线图、瀑布图、级联图、趋势图、相关趋势图等时域和频域分析工具。
5.2.3 轴向位移
系统应能自动对大轴轴向位置的变化进行分析,提供趋势图、相关趋势图等分析工具。
5.2.4 压力脉动
系统应能自动对各过流部位的压力脉动进行分析,提供波形、频谱、瀑布图、级联图、趋势图、相关趋
势图等时域和频域分析工具。并能提供分析压力脉动的时域特性、频域特性与工况参数关系的工具。
5.2.5 空气间隙
系统应能自动对发电机定转子之间的空气间隙进行监测分析,自动计算定子圆度、转子圆度、定转
子中心相对偏移量和偏移方位、定转子间气隙(最大值、最小值和平均值)及气隙最大值和最小值对应的
磁极号等特征参数,并能分析机组静态与动态下气隙参数的相对关系和气隙的变化趋势。
注:有关定子圆度、转子圆度的定义等信息,见GB/T 8564。
5.2.6 磁通密度
系统应能对发电机定转子之间的磁通密度进行监测分析,计算各磁极的磁通密度等特征参数,并能
提供磁通密度与工况参数的关系和相同工况下磁通密度的长期变化趋势,辅助分析转子磁极匝间短路、
磁极松动等故障。
5.2.7 局部放电
系统应能连续并自动检测水轮发电机在运行状态下定子绕组的局部放电脉冲信号,给出局部放电
脉冲的各相局放值Qm 和局放量NQN,提供长期趋势分析,分析判断出局部放电的大致发生部位。
5.2.8 定子绕组端部振动
系统应能自动对定子绕组端部振动进行分析,提供波形、频谱、瀑布图、级联图、趋势图、相关趋势图
等时域和频域分析工具。
5.2.9 定子线棒槽内振动
系统应能自动对定子线棒槽内振动进行分析,提供波形、频谱、瀑布图、级联图、趋势图、相关趋势图
等时域和频域分析工具。
5.2.10 定子汇流环温度
系统应能自动对定子汇流环温度变化进行分析,提供趋势图、相关趋势图等分析工具。
5.2.11 转子磁极铁心表面温度
系统应能对发电机转子磁极铁心表面温度进行监测分析,计算磁极表面温度的最大值、最小值和平
均值等特征参数,并能提供转子磁极铁心表面温度与工况参数的关系和相同工况下转子磁极铁心表面
温度的长期变化趋势。
5.2.12 噪声
系统应能自动对各部位的噪声进行分析,给出dB(A)等噪声特征参数,提供波形、频谱、瀑布图、趋
势图、相关趋势图等时域和频域分析工具。
5.2.13 螺栓应力
系统应能自动对螺栓轴向应力变化进行分析,提供应力变化趋势图,分析评估螺栓预紧力状态。
5.2.14 碳刷滑环温度
系统应能对碳刷滑环温度进行分析,提供温度变化趋势图,给出指定区域内的最高温度。
5.3 数据管理
数据管理要具备以下功能。
a) 数据服务器的数据库应采用高效数据压缩技术,应能存储至少一年的机组稳态、暂态过程(包
括瞬态)数据和高密度录波数据;能提供黑匣子记录功能,可完整记录机组出现异常前后的数
据,确保系统能提供完整详尽的数据用于分析机组状态。
b) 数据库应能自动管理数据,对数据进行检查、清理和维护;能实时监测硬盘的容量信息,当硬盘
容量不够时自动向使用者发出警告信息;能自动和手动备份数据。
c) 数据库应具备自动检索功能,用户可通过输入检索工况快速获得满足条件的数据;应提供回放
功能,能对历史数据进行回放。
d) 数据库应具备权限认证功能,只有经过权限认证的用户才能按照权限访问数据。
5.4 报警功能
系统应提供报警功能,报警定值可根据机组特性和运行工况设定,具体定值可参考GB/T 15468、
GB/T 7894、GB/T 8564、GB/T 22581、GB/T 32584以及主机合同保证值。出现报警时,系统应在监测
画面上以醒目的方式进行提示。
5.5 运行工况分析
系统应能自动分析不同水头和负荷下机组运行特性,为确定机组稳定运行区、限制运行区和禁止运
行区提供技术依据,供机组优化运行参考。
5.6 辅助诊断
系统应能对水轮发电机组常见的故障或异常现象进行人工辅助诊断,并通过趋势分析进行预警预
报,为机组进行故障处理或检修提供决策参考。
5.7 动平衡计算
系统应提供动平衡计算功能,计算出发电机转子配重的相位与重量。
5.8 状态报告
系统应提供规范的监测状态报告,报告应能反映机组稳态、暂态过程(包括瞬态)各状态监测参量的
数值和变化趋势,对机组运行状态提出初步评价,并附有相关的图形和图表。报告宜采用与Excel、
Word、WPS等兼容的文件格式。
5.9 远程监测
系统应具有通过网络实现远程实时在线监测分析的功能。
5.10 其他功能
系统还应具备系统设置、权限管理、打印以及在线帮助等功能。
6 系统基本结构
6.1 系统构成
水轮发电机组状态在线监测系统宜采用分层分布式结构,由传感器单元、数据采集单元和上位机单
元组成。典型系统结构示意图见附录A。
6.2 传感器单元
传感器单元是指状态在线监测系统所用到的各种传感器及其附属设备,是状态在线监测系统的基
础。水轮发电机组状态在线监测系统常用的传感器型式如下:电涡流传感器、电容式位移传感器、低频
速度传感器、加速度传感器、压力脉动传感器、空气间隙传感器、磁通密度传感器、电容耦合器、光纤加速
度传感器、光纤温度传感器、噪声传感器、红外热成像传感器、超声波应力传感器等。
6.3 数据采集单元
数据采集单元是指完成信号采集和处理的装置及其辅助设备,其核心设备是数据采集箱。机组数
据采集单元宜集中组屏,通常布置在机旁或机组单元控制室。
数据采集单元应具有现地监测、分析和试验功能,可对机组的振动、摆度、压力脉动、空气间隙、磁通
密度、局部放电、定子绕组端部振动、定子线棒槽内振动、定子汇流环温度、转子磁极铁心表面温度、噪
声、螺栓应力和碳刷滑环温度以及运行工况等参数进行数据采集、处理和分析,并能以图形、图表和曲线
等方式进行显示。数据采集单元通常包含数据采集箱、传感器供电电源、显示器、状态监测屏柜等设备。
6.4 上位机单元
上位机单元包括数据服务器、Web服务器、网络设备以及打印机等设备。网络传输应采用开放的
分层分布式以太网网络结构,满足电力系统二次安全防护的要求,并满足工业通用的国际标准规约。
总体要求如下:
a) 数据服务器:负责存储和管理电厂机组的状态监测数据,宜全厂配置一台;
b) Web服务器:负责状态在线监测系统与电厂局域网之间的通信,宜全厂配置一台;
c) 光纤传输设备:当上位机单元与数据采集单元之间距离超过100m时,应采用光纤通信;
d) 网络安全装置:状态在线监测系统与电站计算机监控系统、电站局域网等相连时,均应满足电
力系统二次安全防护的要求,配置相应的网络安全装置;
e) 附属设备:网络交换机和打印机等。
7 测点布置
7.1 通则
机组状态在线监测系统的测点布置应根据不同类型水轮发电机组的结构特点和特性参数进行合理
有效配置。
各种类型水轮发电机组状态在线监测系统的典型测点配置见附录B。
7.2 键相测点
每台水轮发电机组的状态在线监测系统应设置1个~2个键相测点。通常在被测机组主轴上设置
10mm~15mm宽的一个凹槽或凸键标记,与相应的非接触式位移传感器组成键相测量单元。为便于
确定测量相位与机组转动体方位的对应关系,标记宜布置在与转子励磁主引线同一方位上,键相传感器
宜布置在+X 或+Y 方位。
7.3 振动和摆度测点
各种型式的机组振动和摆度测点按如下布置。
a) 立式混流式、混流可逆式机组振动和摆度测点布置推荐如下。
1) 应分别在上机架、下机架和顶盖处,设置2个水平振动测点、1个~2个垂直振动测点,水
平振动测点宜在正对水流上游面及与其互成90°的径向设置(若水流方向与+Y 方向不重
合,则应布置在正对水流方向或与其成90°的方位),非承重机架可不设置垂直振动测点;
应在定子机座处设置1个~2个水平振动测点、1个垂直振动测点,水平振动测点宜布置
在机座外壁相应定子铁心高度2/3处,垂直......
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