TN8000狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在潘口水電站的應(yīng)用

【摘要】潘口水電站單機(jī)容量達(dá)250MW，要適應(yīng)電站水頭變化幅度大、運(yùn)行條件復(fù)雜的特點(diǎn)，其穩(wěn)定性問(wèn)題受到各方面的廣泛關(guān)注，因而決定對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施在線監(jiān)測(cè)分析，以便實(shí)時(shí)掌握機(jī)組的運(yùn)行特性，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文詳細(xì)介紹了潘口水電站TN8000機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成、特點(diǎn)、功能，以及自投運(yùn)以來(lái)，在機(jī)組運(yùn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、掌握機(jī)組運(yùn)行特性、捕捉和分析事故等方面發(fā)揮的重要作用。

【關(guān)鍵詞】水電站；水輪發(fā)電機(jī)組；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；振動(dòng)

1.潘口水電站機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述

潘口水電站地處堵河干流上游河段，壩址位于湖北省十堰市竹山縣境內(nèi)，下距竹山縣城13km（公路里程）。大壩正常蓄水位355.0m，死水位330.0m，總庫(kù)容23.53億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容11.20億m3，具有完全年調(diào)節(jié)能力。電站以發(fā)電為主，兼有防洪、航運(yùn)等綜合利用效益。電站總裝機(jī)容量500MW，年利用小時(shí)數(shù)2157 h，保證出力86.7MW，多年平均發(fā)電量10.8億kW·h。

目前，潘口水電站兩臺(tái)機(jī)組全部安裝了北京華科同安公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的TN8000機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析故障診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)針對(duì)潘口水電站機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及運(yùn)行特點(diǎn)，在測(cè)點(diǎn)布置、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、信號(hào)分析及狀態(tài)分析診斷等方面作了針對(duì)性的開(kāi)發(fā)，并在機(jī)組安裝階段進(jìn)行了安裝，目前該系統(tǒng)自2012年5月先后在潘#1機(jī)組、潘#2機(jī)組上投運(yùn)以來(lái)，對(duì)掌握機(jī)組的不穩(wěn)定工況區(qū)、機(jī)組變負(fù)荷特性、變水頭特性，進(jìn)行機(jī)組性能試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故和分析事故原因，起到了重要的作用。

２.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)采集站由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜和機(jī)柜內(nèi)相關(guān)設(shè)備組成，放置在每臺(tái)機(jī)組的機(jī)旁盤(pán)，主要負(fù)責(zé)各種信號(hào)的采集、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)采集站內(nèi)安裝有TN8001穩(wěn)定性數(shù)據(jù)采集箱、液晶顯示器及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、分析和報(bào)警，并可實(shí)現(xiàn)機(jī)組的各種常見(jiàn)試驗(yàn)功能。

狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器用于存儲(chǔ)和管理從各數(shù)據(jù)采集站傳送過(guò)來(lái)的各種數(shù)據(jù)，可同時(shí)管理多臺(tái)機(jī)組的數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理，可實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和讀取。狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器安裝在主控室內(nèi)，由于與就地?cái)?shù)據(jù)采集站之間距離較遠(yuǎn)，因此采用光纜通訊。

WEB服務(wù)器安裝在電廠在線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)與電廠MIS網(wǎng)之間，負(fù)責(zé)發(fā)布狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器中的各種數(shù)據(jù)及分析診斷結(jié)果。

3.監(jiān)測(cè)內(nèi)容

4.系統(tǒng)主要功能

潘口水電站TN8000機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可提供以下主要功能：

4.1穩(wěn)定性參數(shù)監(jiān)測(cè)分析

本系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集機(jī)組振動(dòng)、擺度、壓力脈動(dòng)等穩(wěn)定性參數(shù)，并在相關(guān)終端上以結(jié)構(gòu)示意圖、棒圖、數(shù)據(jù)表格、曲線等形式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)。TN8000系統(tǒng)還提供時(shí)域波形分析、頻域分析、軸心軌跡圖、空間軸線圖、瀑布圖、相關(guān)趨勢(shì)分析等多種專(zhuān)業(yè)分析工具，分析機(jī)組的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，以評(píng)價(jià)機(jī)組在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)：

4.2過(guò)渡過(guò)程參數(shù)分析

TN8000系統(tǒng)提供了連續(xù)波形、波特圖、級(jí)聯(lián)圖、多軸心軌跡圖、相關(guān)趨勢(shì)圖等多種的分析工具，為分析和評(píng)價(jià)機(jī)組在啟停機(jī)、甩負(fù)荷、變勵(lì)磁、變負(fù)荷等過(guò)渡過(guò)程中的狀態(tài)提供有效分析手段。

4.3報(bào)警預(yù)警功能

針對(duì)潘口電站機(jī)組運(yùn)行水頭變幅較大、運(yùn)行工況復(fù)雜的特點(diǎn)，TN8000系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于工況的報(bào)警預(yù)警技術(shù)，根據(jù)水頭、負(fù)荷、導(dǎo)葉開(kāi)度等工況將機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)分成不同工況，在各工況下自動(dòng)建立標(biāo)準(zhǔn)樣本數(shù)據(jù)和各工況報(bào)警值，提供限值報(bào)警、趨勢(shì)報(bào)警和樣本靶圖報(bào)警，可以有效實(shí)現(xiàn)機(jī)組異?，F(xiàn)象的早期預(yù)警提示和故障報(bào)警。

4.4事故追憶

TN8000系統(tǒng)提供強(qiáng)大和完備的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能，可記錄機(jī)組出現(xiàn)異常信息前后的完整數(shù)據(jù)，確保機(jī)組發(fā)生事故時(shí)能提供完整、詳盡的數(shù)據(jù)供分析診斷。系統(tǒng)提供各種專(zhuān)業(yè)工具實(shí)現(xiàn)對(duì)事故數(shù)據(jù)的回放和分析。

4.5故障診斷

TN8000系統(tǒng)提供了一套針對(duì)潘口電站機(jī)組的故障診斷專(zhuān)家分析系統(tǒng)，可對(duì)水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等設(shè)備的常見(jiàn)故障進(jìn)行診斷。

4.6性能試驗(yàn)

利用TN8000系統(tǒng)，可以方便地輔助現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行各種試驗(yàn)，并生成機(jī)組動(dòng)、穩(wěn)態(tài)性能的試驗(yàn)報(bào)告。

4.7優(yōu)化運(yùn)行

系統(tǒng)通過(guò)一定時(shí)間的數(shù)據(jù)積累，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)各個(gè)工況下的穩(wěn)定性參數(shù)，逐步得到機(jī)組運(yùn)行的良好工況區(qū)域，明確危險(xiǎn)或不良工況區(qū)，從而指導(dǎo)機(jī)組盡可能避開(kāi)危險(xiǎn)工況區(qū)運(yùn)行。

4.8狀態(tài)報(bào)告

TN8000系統(tǒng)全面支持狀態(tài)報(bào)告的制作，全面提供反映機(jī)組動(dòng)穩(wěn)態(tài)特性和機(jī)組各部件運(yùn)行狀態(tài)變化的運(yùn)行報(bào)告，所有報(bào)告采用與Excel、Word等標(biāo)準(zhǔn)處理程序兼容的文件格式存儲(chǔ)。

4.9遠(yuǎn)程分析診斷

TN8000系統(tǒng)可方便地利用電廠局域網(wǎng)構(gòu)建廠級(jí)機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)。設(shè)備管理工程師在網(wǎng)絡(luò)可及的范圍內(nèi)，即可方便地實(shí)現(xiàn)機(jī)組的在線監(jiān)測(cè)分析和診斷，隨時(shí)掌握機(jī)組的狀態(tài)，使其狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作更加有效。用戶(hù)可以通過(guò)WEB瀏覽方式對(duì)機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析。

5.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略

對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理策略是需解決的核心技術(shù)。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理基本采用具有強(qiáng)大的檢索功能的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)如Oracle、SQL Server來(lái)進(jìn)行管理，但由于這些關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于解決并發(fā)查詢(xún)性能上，且數(shù)據(jù)不經(jīng)任何壓縮手段，因此用于存儲(chǔ)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的大容量數(shù)據(jù)將會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)可靠性降低、數(shù)據(jù)讀取和存儲(chǔ)速度較慢。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)適合于大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)性要求較高場(chǎng)合，因而適用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理。本系統(tǒng)針對(duì)邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)，采用了具有高效壓縮比的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，可有效管理潘口電站機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)的大容量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取。

TN8000系統(tǒng)可根據(jù)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的變化形成不同的數(shù)據(jù)庫(kù)：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、黑匣子數(shù)據(jù)庫(kù)、過(guò)渡過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)和樣本數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)采用了高效的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，可以長(zhǎng)期存儲(chǔ)機(jī)組穩(wěn)態(tài)、過(guò)渡過(guò)程數(shù)據(jù)及高密度錄波數(shù)據(jù)。提供黑匣子記錄功能，可記錄機(jī)組出現(xiàn)異常信息前后的完整數(shù)據(jù)，確保機(jī)組發(fā)生事故時(shí)能提供完整、詳盡的數(shù)據(jù)供分析診斷。系統(tǒng)可自動(dòng)建立各種工況下的樣本數(shù)據(jù)，并提供基于樣本的各種專(zhuān)業(yè)分析和診斷工具。

6.應(yīng)用情況

TN8000系統(tǒng)自2012年5月在潘口電站投運(yùn)以來(lái)，積累了大量歷史數(shù)據(jù)，對(duì)掌握機(jī)組不穩(wěn)定工況區(qū)、機(jī)組變負(fù)荷特性、變水頭特性，進(jìn)行機(jī)組性能試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故和分析事故原因，起到了重要的作用。

7.結(jié)束語(yǔ)

7.1潘口水電站機(jī)組運(yùn)行工況復(fù)雜，水頭變幅較大，在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只有做針對(duì)性的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，才能滿(mǎn)足電廠的實(shí)際需要。

7.2現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，TN8000機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在掌握機(jī)組運(yùn)行特性、捕捉和分析事故等方面可提供重要指導(dǎo)作用。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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