SMA2000水電廠狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)在五凌電力集控中心的應(yīng)用分析

曹德勤　朱盛

摘 要：隨著五凌發(fā)電集控中心積累的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)日益龐大，這些數(shù)據(jù)往往本身是雜亂無章的，其特征并不明顯。如何對這些監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、加工、提煉，快速有效地獲得所需要的有用信息，是集控中心設(shè)備運(yùn)行情況分析需面臨的關(guān)鍵問題。本文結(jié)合五凌電力發(fā)電集控中心成立以來對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析情況，提出SMA2000水電廠狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)的優(yōu)勢，并深入分析了SMA2000水電廠狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)在五凌發(fā)電集控中心具體應(yīng)用情況，希望對同行業(yè)在設(shè)備狀態(tài)分析方面提供一定的參考建議。

關(guān)鍵詞：SM2000；集控；趨勢；應(yīng)用分析

中圖分類號：TV736 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）22-0164-02

五凌電力發(fā)電集控中心成立于2010年3月，目前公司12座常規(guī)水電廠、54臺機(jī)組已全部接入遠(yuǎn)程集控，電廠個數(shù)及機(jī)組臺數(shù)居國內(nèi)第一。集控中心將12個電廠劃分為5個區(qū)域，實(shí)行“一人一席多廠”的區(qū)域值班模式。中心一直致力集控電廠設(shè)備運(yùn)行情況分析和研究，期建立一套確實(shí)可行的分析系統(tǒng)，減輕運(yùn)行人員工作負(fù)擔(dān)。本文結(jié)合實(shí)踐，對五凌集控的SMA2000水電廠狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)做出如下闡述。

1 設(shè)備運(yùn)行情況人工分析的難點(diǎn)

1.1 人工分析工作量繁重

五凌發(fā)電集控中心集控12個常規(guī)水電廠，一個運(yùn)行人員負(fù)責(zé)監(jiān)控2-3個電廠的設(shè)備運(yùn)行情況，而一個水電廠僅輔助設(shè)備就有約100臺包括：冷卻水泵、壓力油泵、消防水泵、沙漏檢修排水泵、高低壓氣機(jī)等等，同時不同設(shè)備啟停時間不一致，有大部分設(shè)備啟停時間較短，有的設(shè)備一天啟停150次左右。人工抄錄和分析電廠輔助設(shè)備的運(yùn)行情況需要大量的人力和物力，成為了五凌發(fā)電集控中心運(yùn)行人員工作的一大難點(diǎn)。

1.2 人工分析數(shù)據(jù)比較和相關(guān)量分析困難

人工分析時對不同的設(shè)備以及不同數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析時，較難找出數(shù)據(jù)的差異，在數(shù)據(jù)量特別龐大時，更容易出現(xiàn)差錯。一臺設(shè)備如按10分鐘啟停一次，一小時6次，一天144次，而一個季度的運(yùn)行數(shù)據(jù)可達(dá)12000多組。在如此繁雜無序的數(shù)據(jù)中，找出有用的數(shù)據(jù)，且準(zhǔn)確無誤，人工分析很難辦到。

2 SMA2000水電廠狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)介紹

2.1 SMA2000系統(tǒng)概述

SMA2000系統(tǒng)是一個海量歷史數(shù)據(jù)存儲、管理分析系統(tǒng)。對歷史數(shù)據(jù)庫記錄的大量設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和追憶，可為設(shè)備檢修提供豐富的狀態(tài)信息。由于它是面向網(wǎng)絡(luò)的分布開放系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可通過局域網(wǎng)/廣域網(wǎng)絡(luò)傳輸，在網(wǎng)絡(luò)可及之處均可對電站設(shè)備狀態(tài)的進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測與安全分析，很好地滿足了水電站運(yùn)行監(jiān)視與事故分析的實(shí)際需要[1]。

2.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)與配置

SMA2000系統(tǒng)是面向網(wǎng)絡(luò)的分布開放系統(tǒng)，系統(tǒng)一般由若干臺服務(wù)器構(gòu)成，由開放的以太網(wǎng)連接。系統(tǒng)可設(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)對外通訊連接應(yīng)配置必要的安全隔離設(shè)備。SMA2000系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖1所示。

3 SMA2000水電廠狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)特點(diǎn)

3.1 系統(tǒng)有良好的人機(jī)交互界面

比如數(shù)據(jù)查詢可以分為分類查詢和模糊查詢，同時還可以記錄存取。人機(jī)界面內(nèi)數(shù)據(jù)查詢分類如圖2所示。

在分類查詢模式下，通過改變界面右上角的“電站”、“機(jī)組設(shè)備”、“數(shù)據(jù)類型”進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選/查詢，選中所需要的數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊添加按鈕，添加數(shù)據(jù)。選好所需查詢數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊查詢即可，相當(dāng)便捷。數(shù)據(jù)分類查詢具體方式如圖3所示。

在模糊查詢模式下，可以通過輸入查詢關(guān)鍵字進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，多個關(guān)鍵字請以空格分隔。方便運(yùn)行人員在不知道設(shè)備詳細(xì)名稱或參數(shù)下進(jìn)行快速查找。

3.2 設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)異常時可報警、預(yù)警

SMA2000系統(tǒng)具有先進(jìn)的數(shù)據(jù)即時報警系統(tǒng)，當(dāng)任何一個數(shù)據(jù)出現(xiàn)故障或越限等異常情況時，系統(tǒng)將自動向所有客戶端發(fā)送報警信息，系統(tǒng)還可對歷史/實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷分析，及早發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，提前預(yù)警，提示運(yùn)行人員注意并采取相關(guān)措施。

3.3 數(shù)據(jù)特征值分析

SMA2000系統(tǒng)以圖形、報表等豐富的表現(xiàn)形式展示數(shù)據(jù)的各種狀態(tài)值的特征值，例如最大值、最小值、平均值等。

3.4 數(shù)據(jù)比較分析、相關(guān)量分析

SMA2000系統(tǒng)對不同數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，找出數(shù)據(jù)差異，幫助運(yùn)行人員對設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行分析判斷。在趨勢分析系統(tǒng)中，一般運(yùn)行人員對數(shù)據(jù)比較分析、相關(guān)量分析的需求較多。SMA2000系統(tǒng)將比較分析、相關(guān)量分析進(jìn)行了通用化開發(fā)，可定義任意數(shù)據(jù)為相關(guān)數(shù)據(jù)，操作簡單，使用方便。

3.5 虛擬曲線分析

當(dāng)數(shù)據(jù)庫采集的數(shù)據(jù)不滿足數(shù)據(jù)分析需求時，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行二次加工。本系統(tǒng)具有多功能虛擬曲線分析功能，即對任意若干曲線進(jìn)行組合式運(yùn)算而產(chǎn)生新的曲線。

4 SMA2000水電廠狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)在五凌發(fā)電集控中心的應(yīng)用情況

（1）系統(tǒng)能幫助運(yùn)行人員從繁雜無序的數(shù)據(jù)中，得出數(shù)據(jù)規(guī)律，找出設(shè)備運(yùn)行趨勢，設(shè)備有無異常情況或者缺陷，提醒運(yùn)行人員是否要采取措施[2]。例如：五凌集控中心的某集控電廠2017年1月份#1機(jī)組振動和擺度數(shù)據(jù)分析表1所示。

五凌集控中心的某集控電廠2017年1月份#1機(jī)組振動和擺度曲線如圖4所示。

共性分析：隨著電廠庫水位的持續(xù)消落，水頭亦隨著降低，振動幅度和密度在后期明顯加強(qiáng)，在低水頭下需更加密切關(guān)注機(jī)組振動、擺度情況。機(jī)組開機(jī)半小時以內(nèi)，機(jī)組逐步增加負(fù)荷至滿負(fù)荷，增加負(fù)荷過程中運(yùn)行水頭暫未完全穩(wěn)定，機(jī)組抬機(jī)量擺度值、上機(jī)架水平振動會有明顯異常升高的情況。應(yīng)待運(yùn)行水頭穩(wěn)定后，再觀察機(jī)組抬機(jī)量擺度值、上機(jī)架水平振動是否在正常范圍。

異常分析：從02月16日至02月28日07時-08時，#1機(jī)開機(jī)后負(fù)荷逐步增加至滿負(fù)荷過程中，機(jī)組抬機(jī)量A擺度、抬機(jī)量B擺度異常升高。在機(jī)組運(yùn)行過程中，振動擺度數(shù)據(jù)最大值均出現(xiàn)在機(jī)組開機(jī)后一小時內(nèi)。分析原因：機(jī)組開機(jī)后半小時內(nèi)，機(jī)組調(diào)整負(fù)荷穿越振動區(qū)，水頭發(fā)生波動導(dǎo)致機(jī)組振動擺度偏大，待水頭穩(wěn)定后，各數(shù)據(jù)均處于允許范圍內(nèi)。（20日后運(yùn)行水頭開始低于130m）；在水頭低于130m之后，機(jī)組運(yùn)行工況在逐步變差，#1機(jī)組抬機(jī)量擺度值和上機(jī)架振動值都有超允許值的情況出現(xiàn)。建議在水頭越來越低的情況下，運(yùn)行人員加強(qiáng)重點(diǎn)部位巡視，危險點(diǎn)（源）排查及“四件一體”的檢測，以確保#1機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）系統(tǒng)能在人員給定的限制內(nèi)，找出數(shù)據(jù)的規(guī)律，給出設(shè)備異常情況是不是偶發(fā)現(xiàn)象或者是數(shù)據(jù)傳輸問題等，幫助運(yùn)行人員鑒別某些數(shù)據(jù)是否需進(jìn)行處置。例如：五凌集控中心的某電廠2月22日07：00-22：00，該電廠上游水位242.48-242.94米之間，下游水位204.69-204.84米之間，水頭37.66-38.25米之間，#1機(jī)組負(fù)荷在71-76MW之間，負(fù)荷進(jìn)行頻繁細(xì)微調(diào)整，#1機(jī)組頂蓋Z向振動存在瞬時超標(biāo)現(xiàn)象。2月22日07：00-18：00#1機(jī)頂蓋Z向振動數(shù)據(jù)總計39600個（該數(shù)據(jù)每秒采集一次）進(jìn)行分析，其中大于80μm的超標(biāo)振動數(shù)據(jù)900個，振動超標(biāo)數(shù)據(jù)占比為2.27%，振動在20-60μm之間的數(shù)據(jù)31624個，占比為79.86%，其它振動數(shù)據(jù)為7076個，占比為17.87%。（數(shù)據(jù)表因數(shù)據(jù)量太大，故略）2月22日07：00—22：00機(jī)組出力運(yùn)行情況圖5所示。

分析：#1機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行時，#1機(jī)頂蓋Z向振動數(shù)據(jù)維持在20-60μm之間。檢查大于80μm的超標(biāo)振動數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)均在機(jī)組調(diào)整負(fù)荷期間，特別是機(jī)組在系統(tǒng)要求下進(jìn)行調(diào)頻的情況時，機(jī)組的振動數(shù)據(jù)存在超標(biāo)，為瞬時波動，不具備持續(xù)性，以上超標(biāo)數(shù)值僅需觀察即可。

5 結(jié)語

五凌發(fā)電集控中心在多年的實(shí)踐中，結(jié)合SMA2000 水電廠狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)組件功能全，結(jié)構(gòu)體系先進(jìn)，性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，認(rèn)真對中心集控電廠設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析和研究。滿足了集控中心安全運(yùn)行及事故分析的需要，為集控電廠分析設(shè)備運(yùn)行趨勢、查找事故原因提供了強(qiáng)有力的技術(shù)手段。

參考文獻(xiàn)

[1]陳小松，王崢瀛，梅林，等.SMA2000狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)開發(fā)及其應(yīng)用[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2008，（6）：69-71.

[2]陳小松，王桂平，王崢瀛，等.SMA2000狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)在三峽右岸電站的應(yīng)用[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2009，（3）：94-95.