一种消防设备健康监测方法及系统与流程

本发明涉及柔性直流换流站消防系统，具体为一种消防设备健康监测方法及系统。

背景技术：

1、柔性直流换流站作为我国特高压输电核心构成，是电力生产调度重要环节，阀厅作为柔性直流换流站的核心，一旦发生火灾且得不到有效控制，会导致电力传输中断，造成极大的经济损失。阀厅消防机器人是根据柔直换流站结构特点设计的一种巡检与灭火设备，可实现换流变油类灭火，阀厅封堵降温，阀塔电气设备灭火等多种场景的灭火。还可以实现多种辅助作业，如阀塔自动巡视，设备清洗，异物处置，冷却降温等。阀厅机器人主要由柴油发电机，增压泵组，主控箱，电控箱，缓冲水箱，作战部，行走部等部分组成。平时置于阀厅外，阀厅有需求时，在3分钟内可自动驾驶至阀厅门口预设停止位。

2、阀厅机器人的重要部件柴油发电机，各增压泵属于旋转电机部件，随着使用时间的增加，会出现振动增大，磨损积累、老化等问题。当这些旋转电机发生故障，会导致机器人断电，或无法喷淋灭火，如果在消防作业过程中失效，可能造成严重后果。

3、当前投入运行的阀厅机器人，其缺陷主要包括：其一，无法对旋转电机部件的健康度做出监测和评价功能，往往无法预知其健康情况。其二，缺乏对内部旋转电机部件运行频率的监测功能。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：现有的健康监测方法存在健康度评估准确度低，适应性低，缺乏监测功能，以及无法对旋转电机部件的健康度做出监测和评价功能的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种消防设备健康监测方法，包括采集电压数据输出模拟信号；通过对输出信号进行变换提取电压信号；基于增压泵坐标变换和引入pi控制预测增压泵运行频率；根据单个周期内增压泵预测运行频率的峰值，确定阀厅机器人各增压泵的健康度。

4、作为本发明所述的消防设备健康监测方法的一种优选方案，其中：所述采集电压数据输出模拟信号包括基于电压传感器获取各增压泵的三相电压量，，，采样周期为5ms，输出4-20ma信号。

5、作为本发明所述的消防设备健康监测方法的一种优选方案，其中：所述通过对输出信号进行变换提取电压信号包括对输入的4-20ma信号，进行clark变换，输出各增压泵直轴电压；

6、clark变换表示为：

7、 ；

8、其中，，，分别为α轴，β轴，0轴增压泵电压分量，，，分别为a相，b相，c相增压泵电压，为变换矩阵。

9、作为本发明所述的消防设备健康监测方法的一种优选方案，其中：所述通过对输出信号进行变换提取电压信号包括对输入的4-20ma信号，进行park变换，输出各增压泵交轴电压；

10、park变换表示为：

11、 ；

12、其中，，为d轴，q轴增压泵电压分量，，为α轴，β轴增压泵电压分量，为变换矩阵，为d轴与α轴的夹角。

13、作为本发明所述的消防设备健康监测方法的一种优选方案，其中：所述基于增压泵坐标变换和引入pi控制预测增压泵运行频率包括构建电压矢量函数，表示为：

14、 ；

15、其中，为考虑直轴和交轴电压后的综合电压值，为直轴电压，为交轴电压；

16、输出调整后角频率，表示为：

17、；

18、其中，为调整后的角频率，表示调整电压矢量后的系统频率；

19、预测增压泵运行频率，表示为：

20、 ；

21、其中，为预测的增压泵运行频率。

22、作为本发明所述的消防设备健康监测方法的一种优选方案，其中：所述基于增压泵坐标变换和引入pi控制预测增压泵运行频率包括所述基于增压泵坐标变换和引入pi控制预测增压泵运行频率包括若调节交轴电压为0，直轴电压的空间位置与增压泵电压矢量夹角为0°，通过对进行pi调节输出角频率，对角频率进行积分输出增压泵电压矢量位置，取模后作为反馈构成的闭环控制，对角频率乘以1/(2π)输出预测增压泵运行频率f。

23、作为本发明所述的消防设备健康监测方法的一种优选方案，其中：所述根据单个周期内增压泵预测运行频率的峰值，确定阀厅机器人各增压泵的健康度包括根据单个周期内增压泵预测运行频率的峰值；

24、若d小于等于限值l1，则健康度评价结果为a；

25、若d大于限值l1小于或等于限值l2，则健康度评价结果为b；

26、若d大于限值l2，则健康度评价结果为c；

27、所述限值l1，l2，l3，其特征在于，限值l1为2，限值l2为4，限值l3为6；

28、所述结果a为增压泵或柴油发电机转速波动峰值小于2，不需要检修；

29、所述结果b为增压泵转速波动峰值大于2而且小于4，继续观察增压泵和柴油发电机；

30、所述结果c为增压泵转速波动大于4而且小于6，需检修增压泵和柴油发电机。

31、本发明的另外一个目的是提供一种消防设备健康监测系统，其能通过对输出信号进行变换提取电压信号，解决了目前的健康监测方法含有评估准确度低的问题。

32、作为本发明所述的消防设备健康监测系统的一种优选方案，其中：包括初始化模块，clark变换模块，park变换模块，增压泵运行频率预测模块，健康度评价模块；所述初始化模块用于采集各增压泵的三相电压；所述clark变换模块用于输出各增压泵直轴电压；所述park变换模块用于输出各增压泵交轴电压；所述增压泵运行频率预测模块用于通过调节交轴电压和直轴电压的空间位置，预测增压泵运行频率；所述健康度评价模块用于确定阀厅机器人各增压泵的健康度

33、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序是实现消防设备健康监测方法的步骤。

34、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现消防设备健康监测方法的步骤。

35、本发明的有益效果：本发明提供的消防设备健康监测方法通过使用电压传感器采集增压泵的三相电压，确保数据的准确性和及时性，应用clark变换和park变换处理4-20ma输出信号，实现对增压泵电压信号的高效提取，为更准确地预测和评估增压泵健康度提供了关键信息，通过坐标变换和pi控制，预测了增压泵的运行频率，减少故障和停机时间，利用预测的运行频率峰值来评估增压泵的健康度，提高整体系统的可靠性和安全性本发明在评估准确度以及安全性方面都取得更加良好的效果。

技术特征：

1.一种消防设备健康监测方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的消防设备健康监测方法，其特征在于：所述采集电压数据输出模拟信号包括基于电压传感器获取各增压泵的三相电压量 ，，，采样周期为5ms，输出4-20ma信号。

3.如权利要求2所述的消防设备健康监测方法，其特征在于：所述通过对输出信号进行变换提取电压信号包括对输入的4-20ma信号，进行clark变换，输出各增压泵直轴电压；

4.如权利要求3所述的消防设备健康监测方法，其特征在于：所述通过对输出信号进行变换提取电压信号包括对输入的4-20ma信号，进行park变换，输出各增压泵交轴电压；

5.如权利要求4所述的消防设备健康监测方法，其特征在于：所述基于增压泵坐标变换和引入pi控制预测增压泵运行频率包括所述基于增压泵坐标变换和引入pi控制预测增压泵运行频率包括若调节交轴电压为0，直轴电压的空间位置与增压泵电压矢量夹角为0°，通过对进行pi调节输出角频率，对角频率进行积分输出增压泵电压矢量位置，取模后作为反馈构成的闭环控制，对角频率乘以1/(2π)输出预测增压泵运行频率f。

6.如权利要求5所述的消防设备健康监测方法，其特征在于：所述根据单个周期内增压泵预测运行频率的峰值，确定阀厅机器人各增压泵的健康度包括根据单个周期内增压泵预测运行频率的峰值；

7.一种采用如权利要求1~6任一所述的消防设备健康监测方法的系统，其特征在于：包括初始化模块，clark变换模块，park变换模块，增压泵运行频率预测模块，健康度评价模块；

8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的消防设备健康监测方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的消防设备健康监测方法的步骤。

技术总结本发明公开了一种消防设备健康监测方法及系统，涉及柔性直流换流站消防系统技术领域，包括采集电压数据输出模拟信号；通过对输出信号进行变换提取电压信号；基于增压泵坐标变换和引入PI控制预测增压泵运行频率；根据单个周期内增压泵预测运行频率的峰值，确定阀厅机器人各增压泵的健康度。本发明提供的消防设备健康监测方法通过使用电压传感器采集增压泵的三相电压，确保数据的准确性及时性，应用Clark变换和Park变换处理输出信号，更准确地预测和评估增压泵健康度，通过坐标变换和PI控制，减少故障和停机时间，利用运行频率峰值来评估增压泵的健康度，提高系统的可靠性和安全性，本发明在评估准确度以及安全性方面都取得更加良好的效果。技术研发人员：陈宇曦,高鹏,刘金革,谈云恺,李鑫,蔡峥,王成,王成斌,郑登升,张广泰,吴继平受保护的技术使用者：常州博瑞电力自动化设备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/6