水能是清洁的可再生能源，水力发电是构建新型电力系统的重要组成部分。针对目前多个水电机组不能在实时动态监控运行状态变化、效率曲面拟合误差及负荷分配不精准等问题，在省科技重大专项支持下，取得了多项重大原创性成果，并实现科技成果转化，研制的相关装置、系统平台已形成产品并在多个水电厂应用，通过基于水电机组实时状态感知的预警及优化控制，确保机组安全稳定运行、有效降低水电站整体耗水量。项目实施后新增产品销售收入1526.43万元，增发电量10854万kw.h，技术服务增加收入1000万元，扣除实施费用后共计经济效益约6000万元。项目授权发明专利22项，实用新型专利7项，软件著作权2项，发表论文12篇，其中Ei收录6篇，核心期刊2篇。项目成果可在行业内同类机组上推广应用，为我国水电机组的安全稳定经济运行提供坚强支撑。 创新点1：建立基于在线实测信号的水电机组故障诊断系统，实现了水电站主设备的重要故障全自动化实时在线智能诊断，为机组实时安全稳定运行提供保障。 通过在线监测小水电机组振动、摆度、压力脉动、位移等信息，实时诊断和评价水电机组的轴线弯曲、推力轴承故障、推力头松动故障、磁拉力不平衡故障、螺栓松动、小水电机架污秽等异常情况，及时发布异常预告警，确保机组安全稳定运行。 创新点2：建立基于实时动态自校正的逐次迭代“水头-负荷-效率”优化模型，实现了实时确定水电机组最优效率工况点，解决了机组有限效率和水头数据缺失及长期运行后效率迁移导致未实现最优效率运行的问题。 通过基于树莓派的水电机组功率、前池水位采集装置实时采集机组运行数据，对系统中异常数据进行实时监测，达到样本数量正条件之一时启动动态修正，采用三维最小二乘法实时迭代更新水头-负荷-效率之间的三维模型，实现机组最有效率运行，提升了水电资源利用最大化。 创新点3：提出了考虑机组综合稳定指标及动态振动区规划的水电站最优负荷分配方法，实现了机组临界振动区规划方法持续累积时间范围内，提升了全站负荷分配最优化。 通过包含机组振动、摆度、压力脉动、汽蚀噪声强度的综合稳定性指标，建立机组综合稳定性指标及临界振动区为基础的动态规划方法。在负荷分配中，通过对水电机组的运行工况分析，保证机组进行负荷分配时，不会被分配到机组不稳定运行负荷区域。 创新点4：研制基于水电机组实时状态感知的预警及优化控制平台，集成机组参与一次调频控制参数测试方法，实现了水电机组在“网-电站-机组”多级有功控制下的负荷最优分配，最大限度提高水电利用率。 提出了水轮机组主接力器反应时间常数测试、引水系统水流惯性时间常数、功率模式参数、功率模式适应性变参数等一次调频关键控制参数的精准测试方法，建设的基于水电机组实时状态感知的预警及优化控制平台，实现了基于实际水头的精准一次调频，同时集成基于在线实测信号的水电机组故障诊断、机组“水头-负荷-效率”优化模型和水电站最优负荷分配功能，经第三方测试，预警及优化控制平台能有效提升水能利用率2.684%，年度多发电能1809万kw.h。