SMA2000狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)在瀑布溝水電站的應(yīng)用研究

嚴(yán)映峰，黃天文，邱 華

(國(guó)電大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠，四川漢源 610041)

0 引言

瀑布溝水電站位于雅安市漢源縣境內(nèi)的大渡河干流，裝有6臺(tái)容量600 MW的特大型機(jī)組，作為四川電網(wǎng)內(nèi)主力調(diào)頻調(diào)峰水電站，四川電網(wǎng)對(duì)瀑布溝電站檢修的時(shí)間要求更加嚴(yán)格，客觀上要求設(shè)備檢修前精確定位需檢修的設(shè)備、明確故障原因，針對(duì)性在檢修中予以解決。同時(shí)，瀑布溝水電站將建成“無人值班(少人值守)”電站，客觀上要求運(yùn)行維護(hù)人員不在電站也能及時(shí)掌握電站運(yùn)行情況和需要關(guān)注薄弱點(diǎn)，而SMA2000狀態(tài)分析系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，將采集到的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)及其分析結(jié)果直接放置到開放式的網(wǎng)絡(luò)上，提供給不同地點(diǎn)但網(wǎng)絡(luò)互通的用戶。瀑布溝水電站SMA2000狀態(tài)分析系統(tǒng)以中水科H9000 V4.0為基礎(chǔ)，使用Oracle數(shù)據(jù)庫，采集電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中，并進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)、事故追憶、故障診斷、專家指導(dǎo)等工作，特別是在H9000逐步弱化事故追憶和歷史趨勢(shì)分析功能后，SMA2000的事故追憶和趨勢(shì)分析就顯得更加不可或缺。

1 瀑布溝水電站SMA2000系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

1.1 瀑布溝水電站SMA2000系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

1)先進(jìn)性:硬件設(shè)備的配置和設(shè)備選型代表當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展的國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平，保證在一定使用期內(nèi)設(shè)備型號(hào)性能等均不落后。

2)開放性:采用標(biāo)準(zhǔn)化及開放的硬件及軟件產(chǎn)品，可跨平臺(tái)運(yùn)行。

3)實(shí)用性:功能完善，操作維護(hù)方便，豐富的診斷分析手段。此外，系統(tǒng)還可以作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)研究，且有較詳細(xì)的使用操作和維護(hù)說明。

4)可擴(kuò)展性:數(shù)據(jù)信息可按批次接入，系統(tǒng)容量可擴(kuò)展。

1.2 瀑布溝水電站SMA2000系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

1.2.1 網(wǎng)絡(luò)及硬件設(shè)計(jì)方案

1)SMA2000是面向網(wǎng)絡(luò)的分布開放系統(tǒng)，瀑布溝系統(tǒng)由1臺(tái)服務(wù)器構(gòu)成，接入已有的開放的以太網(wǎng)。系統(tǒng)設(shè)置下列服務(wù)器:數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，WEB發(fā)布服務(wù)器，數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，數(shù)據(jù)分析服務(wù)器等。系統(tǒng)對(duì)外通訊連接配置必要的安全隔離設(shè)備。

圖1 瀑布溝狀態(tài)分析系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)示意圖

2)如圖1，利用已有的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)至生活區(qū)間的仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，將瀑布溝生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送至仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器。狀態(tài)分析系統(tǒng)應(yīng)用程序服務(wù)器再從仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀取歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3)采用此種設(shè)計(jì)，還將WEB發(fā)布服務(wù)器、數(shù)據(jù)分析服務(wù)器均合并到一臺(tái)WEB發(fā)布服務(wù)器上，達(dá)到了資源最佳共享。

4)深溪溝水電站作為瀑布溝水電站反調(diào)節(jié)電站，其計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與瀑布溝計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過縱向加密認(rèn)證裝置互連，通過該互連網(wǎng)絡(luò)，將深溪溝設(shè)備狀態(tài)信息送至狀態(tài)分析系統(tǒng)，在圖1基礎(chǔ)上增加對(duì)深溪溝數(shù)據(jù)的分析，形成如圖2的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

圖2 瀑布溝狀態(tài)分析系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)示意圖

5)瀑布溝計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在深溪溝電站設(shè)備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給狀態(tài)分析系統(tǒng)使用后，將導(dǎo)致瀑布溝計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、畫面、內(nèi)存、CPU等占用加大，故在瀑布溝計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中深溪溝數(shù)據(jù)不進(jìn)行歷史存儲(chǔ)，歷史存儲(chǔ)功能分別放在深溪溝電站現(xiàn)場(chǎng)和仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器，大大地減輕了瀑布溝計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。

1.2.2 瀑布溝狀態(tài)分析系統(tǒng)軟件方案

1)后臺(tái)處理軟件。如數(shù)據(jù)采集和報(bào)警自動(dòng)生成及處理軟件，數(shù)據(jù)查詢服務(wù)軟件，WEB服務(wù)分析子系統(tǒng)，自動(dòng)報(bào)警郵件系統(tǒng)等。

2)人機(jī)交互界面。包括用戶管理子系統(tǒng)，趨勢(shì)分析子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)選擇子系統(tǒng)，圖形生成與導(dǎo)出子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)報(bào)表子系統(tǒng)，系統(tǒng)功能子系統(tǒng)，功能設(shè)置子系統(tǒng)，報(bào)警子系統(tǒng)，等，供用戶各種需求。

2 瀑布溝水電站SMA2000系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理

2.1 瀑布溝水電站SMA2000系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與分析內(nèi)容

1)瀑布溝電站已有較為完整的設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來負(fù)責(zé)主機(jī)、主變、開關(guān)站設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)任務(wù)。SMA2000主要負(fù)責(zé)包括主輔設(shè)備啟停情況，開關(guān)動(dòng)作情況，油位、水位、氣壓、機(jī)組等各部溫度等模擬量趨勢(shì)，設(shè)備故障告警及在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)報(bào)警等信息的采集。

2)直接數(shù)據(jù)源為瀑布溝計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，只要計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能采集到的數(shù)據(jù)，狀態(tài)分析系統(tǒng)均能進(jìn)行采集。

2.2 瀑布溝水電站SMA2000系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析方式

1)模擬量數(shù)據(jù)特征值分析，通過分析模擬量最大值、最小值、平均值等，來表現(xiàn)數(shù)據(jù)變化特征，并采用表格、圖形等直觀方式表現(xiàn)出來，十分方便數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析，對(duì)時(shí)間精確度要求不高的數(shù)據(jù)分析效果尤其好。

如想要了解6F機(jī)組水機(jī)屏上導(dǎo)7號(hào)點(diǎn)某時(shí)間段瓦溫變化趨勢(shì)，只需選取該點(diǎn)在需要掉看的起始時(shí)間節(jié)點(diǎn)間的平均值，趨勢(shì)十分明顯。用戶可以方便選取、方便調(diào)看，還有各種圖表供導(dǎo)入導(dǎo)出，大大豐富了觀察手段。

2)比較分析。譬如，有橫向?qū)Ρ群涂v向?qū)Ρ鹊榷喾N對(duì)比手段。如想了解6F機(jī)組水機(jī)屏上到7號(hào)點(diǎn)在某時(shí)間段內(nèi)是否合格，可以將水機(jī)屏7號(hào)點(diǎn)與本地屏7號(hào)點(diǎn)對(duì)比，也可將之與其它機(jī)組相同位置測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，也可以與本機(jī)組該部軸承其它測(cè)溫點(diǎn)平均值對(duì)比、還可以與該點(diǎn)前段時(shí)間的值對(duì)比等等，使用者可以任意配置對(duì)比參數(shù)，以獲得詳盡的結(jié)論。

3)關(guān)聯(lián)分析。譬如，在分析機(jī)組瓦溫時(shí)，與機(jī)組振擺、軸電流大小、壓力脈動(dòng)、機(jī)組負(fù)荷同時(shí)分析，以獲得機(jī)組一個(gè)綜合性的分析結(jié)果，振擺過大必然導(dǎo)致軸電流過大和瓦溫高。軸電流過大必然會(huì)更進(jìn)一步損壞推力瓦等，關(guān)聯(lián)項(xiàng)可由使用者方便設(shè)置。

4)局部放大，整體縮小分析，參照物平移分析。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理時(shí)，可以認(rèn)為放大部分需要關(guān)系的數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)，可以調(diào)整各數(shù)據(jù)圖表顯示的上下限制值，以方便使用人員獲得最佳觀察和分析數(shù)據(jù)的視角。

5)模擬曲線功能。譬如要分析母線電壓是否合格，可以根據(jù)一定的設(shè)置，模擬電壓曲線限制值，對(duì)比實(shí)際值是否在模擬的限制曲線范圍內(nèi)。

6)統(tǒng)計(jì)分析功能。對(duì)告警頻率、越限次數(shù)等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，已獲得一定的趨勢(shì)，依此趨勢(shì)判定設(shè)備是否異常。

3 瀑布溝水電站SMA2000系統(tǒng)其它應(yīng)用

3.1 備用歷史庫功能

瀑布溝水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)多，數(shù)據(jù)量大，在設(shè)計(jì)初期，按照所分鐘級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)1 a，秒級(jí)數(shù)據(jù)3個(gè)月規(guī)劃的歷史庫，但在后期電站數(shù)據(jù)采集范圍擴(kuò)大，特別是新增有關(guān)AGC、AVC等需要大量存儲(chǔ)秒級(jí)數(shù)據(jù)逐步補(bǔ)充后，當(dāng)前分鐘級(jí)數(shù)據(jù)勉強(qiáng)維持1年，秒級(jí)數(shù)據(jù)只能保存10多天，造成歷史庫負(fù)擔(dān)極為重。在趨勢(shì)分析系統(tǒng)接入后，其可代替監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)大量諸如振擺報(bào)警、開關(guān)電流等不涉及影響設(shè)備安全穩(wěn)定地次重要數(shù)據(jù)，降低監(jiān)控系統(tǒng)歷史庫工作負(fù)擔(dān)。

3.2 事故追憶功能

瀑布溝水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)H9000的事故追憶功能使用不便，在SMA2000投運(yùn)后，由于直接與電廠辦公網(wǎng)絡(luò)互連，電廠員工可就地獲取事故發(fā)生時(shí)的相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行追憶分析。

3.3 實(shí)時(shí)趨勢(shì)監(jiān)視功能

瀑布溝水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)H9000的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)趨勢(shì)監(jiān)視功能較為粗糙，顯示范圍顯示框均不能調(diào)整，相關(guān)表格不能自動(dòng)生成文件或圖表。在SMA2000投運(yùn)后，可在該系統(tǒng)上自動(dòng)生成相關(guān)圖表。

4 結(jié)語

瀑布溝水電站SMA2000狀態(tài)分析系統(tǒng)即既可安裝客戶端訪問，也可直接訪問，充分融合了B/S和C/S兩種模式的特點(diǎn)，解決了原有的H9000系統(tǒng)難以解決的問題，方便了瀑布溝電廠對(duì)設(shè)備狀態(tài)的分析，基本滿足了瀑布溝水電廠數(shù)據(jù)分析工作的需求。自投運(yùn)以來，有力地支持了瀑布溝電站的數(shù)據(jù)分析工作，減輕了運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，取得了一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，對(duì)其他電廠有一定的借鑒意義。

［1］Simon Robinson ollie Comes［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2002.

［2］袁衛(wèi).統(tǒng)計(jì)學(xué)［M］.北京:高等教育出版社，2000.