互聯(lián)網(wǎng)+下電站設(shè)備遠程診斷系統(tǒng)研究

李立偉（1.上海電氣電站服務(wù)公司，上海 201600；2.上海交通大學 機械與動力工程學院，上海 200240）

互聯(lián)網(wǎng)+下電站設(shè)備遠程診斷系統(tǒng)研究

李立偉1.2
（1.上海電氣電站服務(wù)公司，上海 201600；2.上海交通大學 機械與動力工程學院，上海 200240）

本文首先分析了基于互聯(lián)網(wǎng)的電站遠程診斷系統(tǒng)的的建設(shè)可有效提升電廠對設(shè)備的運行及管理水平，并可擴展電站設(shè)備制造廠商的服務(wù)業(yè)務(wù)、提升設(shè)備設(shè)計水平，并指出電站遠程診斷系統(tǒng)的定位與應(yīng)承擔的職能。在此基礎(chǔ)上，對遠程診斷系統(tǒng)建設(shè)的硬件架構(gòu)與軟件功能進行詳細論述。

互聯(lián)網(wǎng)+ 電廠 遠程診斷 信息

國務(wù)院于2015年7月份發(fā)布了《關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》，指出“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源主要包括四個方面：推進能源生產(chǎn)智能化、建設(shè)分布式能源網(wǎng)絡(luò)、探索能源消費新模式、發(fā)展基于電網(wǎng)的通信設(shè)施和新型業(yè)務(wù)。在能源的生產(chǎn)領(lǐng)域，指導(dǎo)意見鼓勵能源企業(yè)運用大數(shù)據(jù)技術(shù)對設(shè)備狀態(tài)、電能負載等數(shù)據(jù)進行分析挖掘與預(yù)測，開展精準調(diào)度、故障判斷和預(yù)測性維護，提高能源利用效率和安全穩(wěn)定運行水平。

近幾年來，國內(nèi)各大電站設(shè)備制造廠商已逐步將發(fā)展戰(zhàn)略從傳統(tǒng)制造業(yè)向現(xiàn)代服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)變。電站設(shè)備遠程診斷平臺的建設(shè)基于對電廠設(shè)備大數(shù)據(jù)的挖掘、整理與分析，為電廠提供設(shè)備的提前預(yù)警與故障診斷等服務(wù)，并進一步擴展了如遠程技術(shù)培訓及技術(shù)交流服務(wù)、備品備件聯(lián)儲電子商務(wù)服務(wù)、國際業(yè)務(wù)拓展服務(wù)、移動互聯(lián)網(wǎng)宣傳服務(wù)等符合“互聯(lián)網(wǎng)+”內(nèi)涵的全方位服務(wù)。

1 遠程診斷系統(tǒng)建設(shè)目的及特點

1.1 遠程診斷的目的

建設(shè)電站設(shè)備遠程診斷系統(tǒng)，對電廠實現(xiàn)遠程管理和診斷維護的管理模式，不但能夠幫助電廠提高機組運行和管理水平，還能幫助電站設(shè)備廠商建立更有效、更科學的機組售后服務(wù)管理體系；全面提升企業(yè)的機組故障診斷和維護能力、機組大修和現(xiàn)場啟停機指導(dǎo)能力，同時可以幫助電站設(shè)備廠商加快對產(chǎn)品設(shè)計、工藝和制造水平的快速完善，不斷提高產(chǎn)品創(chuàng)新能力、盈利能力和競爭力，為進一步促進降本增效工作做出貢獻，最終實現(xiàn)電廠和設(shè)備制造廠商雙贏的局面。

1.2 遠程診斷的特點

與傳統(tǒng)的現(xiàn)場診斷相比，遠程診斷具有以下幾點特點及優(yōu)勢：消除了專家到達現(xiàn)場的地域差和時間差，快速反應(yīng)，及時處理；利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，實現(xiàn)頂級專家匯聚，共同會診；具備強大的數(shù)據(jù)庫，隨時調(diào)用；快速診斷故障設(shè)備，提高設(shè)備可靠性；降低計劃性維修成本等。

2 遠程診斷系統(tǒng)定位及職能

遠程診斷服務(wù)中心是電站設(shè)備制造廠商實現(xiàn)從傳統(tǒng)的設(shè)備服務(wù)向信息化服務(wù)延伸的重要平臺，主要承擔以下職能：

（1）實現(xiàn)電廠運行數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲、監(jiān)測、預(yù)警和診斷分析等功能。（2）通過電站設(shè)備制造廠商遠程監(jiān)測及診斷分析平臺，長期跟蹤電廠運行參數(shù)，發(fā)現(xiàn)機組運行中與設(shè)計參數(shù)不符、運行狀況不佳、可能存在的隱患，將結(jié)果及時反饋給電廠，避免和減輕非計劃停機給電廠帶來的損失。（3）基于長期運行數(shù)據(jù)的積累，通過電站設(shè)備制造廠商與電廠雙方配合，進行系統(tǒng)性的定量分析、方案比較，提供最合適于電廠、定制化的運行優(yōu)化建議，有效提高電廠運行水平和經(jīng)濟性。

（4）通過定期或不定期的報告、技術(shù)專家會診的形式，提供最準確、及時的判斷和建議意見給電廠，幫助電廠不斷提高機組運行和管理水平。（5）基于遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控及診斷平臺數(shù)據(jù)，不斷積累機組現(xiàn)場運行故障案例，逐漸完善專家診斷案例庫，最終實現(xiàn)平臺智能診斷功能。（6）基于長期運行數(shù)據(jù)的積累，總結(jié)分析同類型機組實際運行數(shù)據(jù)與設(shè)計參數(shù)的差異，幫助電站設(shè)備制造廠商各大廠不斷修正和優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，不斷提高設(shè)計和制造水平。（7）通過對電廠長期運行數(shù)據(jù)的綜合分析和判斷，及時上報備品備件采購、機組運維及檢修計劃給電廠，拓展平臺服務(wù)的廣度和深度。

3 遠程診斷系統(tǒng)總體設(shè)計

3.1 遠程診斷系統(tǒng)特性

遠程診斷系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)具備以下特性：

（1）先進性：在設(shè)計思想、實現(xiàn)方法以及算法理論等方面把握最新的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和軟件工程管理模式的發(fā)展方向，選擇先進的軟件和信息技術(shù)構(gòu)建應(yīng)用的支撐和運行環(huán)境，確保最大限度地提高軟件系統(tǒng)的使用壽命和擴展能力。

（2）實用性：軟件系統(tǒng)充分考慮各類使用人員的能力和素質(zhì)、專業(yè)結(jié)構(gòu)、部門業(yè)務(wù)需求等諸多因素對應(yīng)用產(chǎn)生的綜合影響。系統(tǒng)獲取的各類數(shù)據(jù)，在符合國家有關(guān)標準的前提下，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。軟件功能應(yīng)該易學易用、操作簡單。達到功能實用、用戶界面友好、使用方便靈活的要求。

（3）開放性：軟件系統(tǒng)堅持開放性原則，采用開放式體系結(jié)構(gòu)和功能分布式系統(tǒng)設(shè)計，遵循相關(guān)標準，滿足遠程診斷的發(fā)展及與其它系統(tǒng)集成的需求。保證本應(yīng)用與其他應(yīng)用的互聯(lián)互通，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)交換等應(yīng)用集成服務(wù)。

（4）可擴展性：軟件系統(tǒng)適應(yīng)遠程診斷發(fā)展的變化，適應(yīng)設(shè)備的升級換代和新技術(shù)發(fā)展的要求，在不影響原系統(tǒng)運行的情況下，實現(xiàn)系統(tǒng)的擴展。軟件系統(tǒng)建設(shè)前期就應(yīng)做好總體規(guī)劃，保證系統(tǒng)平臺、應(yīng)用平臺和應(yīng)用軟件不僅能夠滿足現(xiàn)在的要求，而且可以方便地擴展將來的業(yè)務(wù)需求，并具有向未來技術(shù)平滑過渡的能力。保障應(yīng)用具有良好的二次開發(fā)功能，滿足用戶對應(yīng)用進行自擴充的需求。

（5）可靠性：采用高可用性技術(shù)，保證應(yīng)用長期穩(wěn)定地運行；在網(wǎng)絡(luò)、主機、數(shù)據(jù)庫或應(yīng)用出現(xiàn)問題時，及時、快速地恢復(fù)，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性，保證應(yīng)用的穩(wěn)定性；系統(tǒng)硬件配置采用冗余的結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)的快速故障隔離與恢復(fù)。

（6）安全性：采用身份認證、訪問控制、數(shù)據(jù)加密等安全技術(shù)，構(gòu)建科學合理的安全防護體系和全方位的安全保障體系。

（7）可配置性：應(yīng)用的部署、使用及管理以簡便、易于操作、方便實用為準則。提供靈活的配置管理支持，靈活地調(diào)整業(yè)務(wù)流程，降低應(yīng)用管理、維護成本，提高應(yīng)用的可配置性。

3.2 遠程診斷系統(tǒng)硬件架構(gòu)：

電站設(shè)備遠程診斷系統(tǒng)的建設(shè)采用集中模式，在電站設(shè)備制造廠家建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸、存儲和處理的遠程診斷中心。在電廠的SIS或DCS系統(tǒng)配備數(shù)據(jù)采集接口機和單向隔離器，通過數(shù)據(jù)采集接口機抽取電廠實時數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化為實時數(shù)據(jù)庫所支持的格式，存儲到電廠的實時數(shù)據(jù)庫中，并通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)從電廠實時數(shù)據(jù)庫向設(shè)備制造廠家遠程診斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的遠程傳輸。設(shè)備制造廠商遠程診斷中心的實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采集、存儲、處理各生產(chǎn)單位發(fā)送來的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)，提供給各授權(quán)客戶端進行訪問。

3.3 遠程診斷系統(tǒng)軟件功能架構(gòu)

遠程診斷系統(tǒng)的軟件開發(fā)應(yīng)實現(xiàn)以下各種功能：

（1）自主穩(wěn)定的實時數(shù)據(jù)庫。采用先進的技術(shù)和構(gòu)架，實現(xiàn)實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)高效采集、遠程傳輸和存儲備份，保證電廠數(shù)據(jù)安全、保密、可靠。具備數(shù)據(jù)分析和歷史數(shù)據(jù)回放功能?；贐/S架構(gòu)，支持遠程訪問功能，可通過瀏覽器查看生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)。

（2）多元化的報警限值設(shè)定。按照設(shè)備的設(shè)計參數(shù)和運行現(xiàn)狀，結(jié)合專家經(jīng)驗和數(shù)據(jù)分析模型結(jié)果，設(shè)定設(shè)備報警限值，實現(xiàn) “三級報警”，以彌補目前電廠DCS數(shù)據(jù)處理能力的不足（報警參數(shù)單一，沒有考慮設(shè)備的設(shè)計參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)和運行狀態(tài)等）。

（3）故障診斷案例庫和知識庫。將電站設(shè)備制造廠商專家多年積累的在電力設(shè)備故障診斷方面大量的故障診斷案例和經(jīng)驗進行統(tǒng)一梳理，形成完備的故障診斷案例庫和知識庫，輔助專家快速、準確的定位問題。并可根據(jù)目標電廠的需求，建立電廠專屬的案例庫和知識庫，指導(dǎo)電廠人員合理的應(yīng)對和處理問題。

（4）融合設(shè)備設(shè)計參數(shù)與實時運行參數(shù)的數(shù)據(jù)分析模型。電站設(shè)備制造廠商擁有詳細的設(shè)備設(shè)計參數(shù)和熱力性能曲線，綜合考慮設(shè)備設(shè)計參數(shù)對設(shè)備性能、運行參數(shù)的影響，建立大數(shù)據(jù)分析模型，減小數(shù)據(jù)訓練模型的誤差。并以設(shè)備的熱力性能數(shù)據(jù)為依據(jù)，建立全電廠熱力仿真平臺，實現(xiàn)機組再行性能監(jiān)測和診斷，提高機組的經(jīng)濟性和安全性。

（5）系統(tǒng)模塊個性化定制。根據(jù)客戶需求為客戶個性化定制如鍋爐吹灰優(yōu)化分析模塊、燃燒優(yōu)化模塊、鍋爐結(jié)焦分析及煤質(zhì)變化引起鍋爐結(jié)焦預(yù)判模塊、煤質(zhì)偏差引起的空預(yù)器堵灰預(yù)判模塊、汽輪發(fā)電機組軸系振動和扭振在線監(jiān)測診斷模塊、汽輪發(fā)電機組性能計算優(yōu)化模塊、汽輪發(fā)電機組關(guān)鍵部件壽命管理和預(yù)測模塊等。

遠程診斷系統(tǒng)通過構(gòu)架多種數(shù)據(jù)分析工具，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在線和離線分析?；谪S富的專家經(jīng)驗和故障診斷案例，實現(xiàn)完備的故障診斷知識庫和案例庫。依托電站設(shè)備制造廠商配備的在設(shè)備設(shè)計、制造和調(diào)試方面經(jīng)驗豐富的故障診斷專家組成的專家團隊為電廠提供專業(yè)、準確的設(shè)備性能分析與優(yōu)化、異常預(yù)警與分析報告。

4 結(jié)語

經(jīng)過多年的積累，電站設(shè)備制造廠商已逐步形成了一套融合設(shè)備設(shè)計參數(shù)和運行參數(shù)的故障診斷方法，在狀態(tài)監(jiān)視、故障診斷、性能分析和提供維修決策方案等方面積累了大量經(jīng)驗。通過遠程診斷系統(tǒng)平臺的建設(shè)，可為客戶提供諸如日常監(jiān)控運行參數(shù)周期性報告、故障診斷報告、運行參數(shù)調(diào)整建議、診斷系統(tǒng)模塊個性化定制、啟停機協(xié)助等遠程支持。目前，國內(nèi)已有電站設(shè)備制造廠商與電廠合作采用這一先進的設(shè)備管理模式，并已取得了積極的效果。

［1］江浩.面向火電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)應(yīng)用和基于組件對象模型實現(xiàn)的決策支持系統(tǒng).中國電力，2004，37（1）.

［2］郭曉寧，畢小龍，王洪躍，姬文亮.火電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫平臺應(yīng)用實踐探討.電力設(shè)備，2006，7（2）.

李立偉（1979—），男，漢族，河北唐山人，本科，中級職稱，副主任工程師，主要研究汽輪機設(shè)計與改造，電站設(shè)備遠程診斷等方向。