水口集控中心狀態(tài)監(jiān)測人機界面應用

翁雨艷

摘 要：文章介紹了國網(wǎng)福建水口集團公司集控中心為監(jiān)測所屬各子電站機組狀態(tài)而開發(fā)的人機界面的應用。電站側(cè)數(shù)據(jù)傳至集控中心側(cè)二區(qū)服務器進行儲存，同時將數(shù)據(jù)向三區(qū)服務器轉(zhuǎn)發(fā)，三區(qū)服務器與辦公網(wǎng)絡連接，使各類技術人員可以根據(jù)自己的需求隨時隨地掌握各電站機組的運行狀況。供同類工程參考。

關鍵詞：機組狀態(tài)監(jiān)測；人機界面；實時數(shù)據(jù)監(jiān)測；三區(qū)服務器

2015年6月，國網(wǎng)福建水口集團公司集控中心正式投入運行。水口集控中心功能定位是所屬各水電站控制和調(diào)節(jié)功能的延伸和集中，也就是將水口、嵩灘埔、水東、雍口、街面“兩江五站”共17臺機組和4座水庫全部納入統(tǒng)一監(jiān)控。

基于上述情況，我們選擇了GMH550-P-RAC系統(tǒng)軟件對各電站的機組狀態(tài)進行實時監(jiān)測與分析診斷。此軟件是專門為水力發(fā)電機組集控中心監(jiān)測平臺開發(fā)的一套可遠程狀態(tài)監(jiān)測電站機組設備運行情況，同時對機組狀態(tài)進行分析診斷的軟件平臺系統(tǒng)。該軟件通過匯總各不同監(jiān)測系統(tǒng)之間的各類數(shù)據(jù)，通過光纜等方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊刂行姆掌鳎瑢崿F(xiàn)數(shù)據(jù)匯總儲存、實時監(jiān)測與分析診斷。并且可以通過集控專用工作站、電站內(nèi)網(wǎng)已安裝客戶端軟件的電腦上直接進行訪問。

各類技術人員可根據(jù)實際工作情況隨時隨地及時、直觀地對各子電站機組運行狀態(tài)情況有所掌握。

1 系統(tǒng)布置

1.1 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)包括：主/備歷史數(shù)據(jù)服務器、主/備實時監(jiān)測服務器、主/備隔離裝置、主/備WEB服務器、主/備通信服務器、主/備數(shù)據(jù)服務器、交換機、集控中心工作中、各電站側(cè)測點數(shù)據(jù)。

1.2 通信協(xié)議及數(shù)據(jù)傳輸規(guī)則

在系統(tǒng)內(nèi)各電站上位機服務器與集控中心通信服務器之間的通信采用TCP/IP協(xié)議通信，各電站的通信服務器采用雙網(wǎng)口（不在同一網(wǎng)段）。

國網(wǎng)水口集團公司電站的機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸采用的是主網(wǎng)絡與備網(wǎng)絡雙通道傳輸系統(tǒng)，將各電站機組狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳至集控中心側(cè)二區(qū)服務器進行儲存，同時將數(shù)據(jù)向三區(qū)服務器轉(zhuǎn)發(fā)，三區(qū)服務器與水口辦公網(wǎng)絡連接，終端用戶可通過辦公網(wǎng)絡內(nèi)任何已安裝客戶端GMH550-P-RAC系統(tǒng)軟件對機組狀態(tài)進行實時監(jiān)測與分析。

水口集控中心平臺狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)則如下：主、備網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸規(guī)則相同（見圖1）。

機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)在同一網(wǎng)絡內(nèi)共儲存3份，分別在電站側(cè)數(shù)據(jù)服務器，集控中心側(cè)二區(qū)數(shù)據(jù)服務器，集控中心側(cè)三區(qū)Web服務器；主、備網(wǎng)絡共有6份數(shù)據(jù)儲存，保證中間任意一臺服務器在故障的情況下數(shù)據(jù)不會丟失并可以斷點續(xù)傳[1]。

2 機組監(jiān)測測點信息

機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)對以下監(jiān)測內(nèi)容的綜合分析診斷：發(fā)電機組振動、擺度、壓力脈動監(jiān)測；發(fā)電機空氣間隙、磁通量監(jiān)測；轉(zhuǎn)輪空化噪聲（汽蝕）監(jiān)測；發(fā)電機定子線棒振動監(jiān)測；發(fā)電機局部放電監(jiān)測；變壓器油中氣體含量監(jiān)測；變壓器套管介質(zhì)損失監(jiān)測；油壓裝置監(jiān)測；低壓、高壓空氣壓縮機監(jiān)測；調(diào)速器狀態(tài)監(jiān)測。

3 人機界面

本系統(tǒng)功能設計遵從了自動化、智能化和針對不同使用人員設計不同層次功能的原則，實現(xiàn)功能的實用化、易用性和靈活性、豐富性、使用復雜性、專業(yè)性之間的平衡。

各類技術人員可根據(jù)實際工作情況，連入集控中心的每一臺計算機，既可以通過電廠狀態(tài)數(shù)據(jù)服務器中的數(shù)據(jù)進行分析診斷，也可以直接訪問集控中心服務器的數(shù)據(jù)進行分析和診斷[2]。

3.1 監(jiān)測畫面

狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)提供豐富直觀的、可組態(tài)的多個監(jiān)測畫面，從不同的角度、分層次展現(xiàn)機組的狀態(tài)信息。監(jiān)測畫面中將各種監(jiān)測狀態(tài)以圖表、圖形、數(shù)據(jù)等形式展示出來。

監(jiān)測畫面中可展示的內(nèi)容包括：（1）機組。穩(wěn)定性監(jiān)測、氣隙監(jiān)測、電氣參數(shù)監(jiān)測。（2）升壓站。主變出線、主變聯(lián)合出線、主變監(jiān)測。（3）開關站。母線監(jiān)測、水聯(lián)監(jiān)測、水閩監(jiān)測等。（4）輔機。機組輔機狀態(tài)、公用輔機狀態(tài)。

3.2 數(shù)據(jù)查看功能

人機界面的開發(fā)主要就是方便各類人員根據(jù)各自的需求在不同的地點對設備運行情況進行監(jiān)測、數(shù)據(jù)收集分析等功能。

在本體系結(jié)構(gòu)下，每個電站的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)自成體系，可獨立運行，便于系統(tǒng)調(diào)試和現(xiàn)場工程師應用。無論在電站還是辦公大樓區(qū)域，通過應用服務器與管理信息系統(tǒng)（Management Information System，MIS）或計算機局域網(wǎng)相連，可以充分利用MIS網(wǎng)上的每一臺計算機進行狀態(tài)監(jiān)測分析和診斷。

打開軟件，登錄后，可以看到功能區(qū)里包括了實時監(jiān)測、趨勢分析、子站狀態(tài)監(jiān)測、統(tǒng)計狀態(tài)報告、系統(tǒng)維護這5個功能。各類人員可以從這5個功能中，進行自己需要的操作。

（1）集控運行人員。

實時監(jiān)測功能：對5個電站的機組狀況進行實時監(jiān)測。

趨勢分析功能：可以選擇任意的時間段進行趨勢分析，包括機組擺度趨勢、溫度趨勢、氣隙趨勢等，以便于運行人員及時發(fā)現(xiàn)機組缺陷。

（2）系統(tǒng)維護人員。

子站狀態(tài)監(jiān)測：選中“機組→運行穩(wěn)定性→水平振動統(tǒng)計評價報告”，再選擇時間，便可自動生成診斷報告。

統(tǒng)計狀態(tài)報告：可生成各電站機組運行狀態(tài)報告、各電站預報警狀態(tài)報告等。

系統(tǒng)維護：新建、刪除、修改用戶及密碼等。

（3）專責及其他技術人員：可通過辦公電腦安裝客戶端使用這5個功能。

3.3 人機界面實用性

該系統(tǒng)人機界面的實用性主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)管理統(tǒng)一化和分析診斷功能。

數(shù)據(jù)管理統(tǒng)一化：每個電站的所有主設備、輔助設備的監(jiān)測內(nèi)容被傳送到集控中心的同一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中集中統(tǒng)一存儲和管理。這樣，在各個電站側(cè)都可以調(diào)用集控中心的數(shù)據(jù)庫對其他各個電站機組狀況進行數(shù)據(jù)查看。

分析診斷功能：該功能主要面向分析中心的運行人員和專業(yè)檢修人員，以自動生成的分析診斷報告的形式提供實用化的分析診斷。具備以下特點：

（1）易于操作。“一鍵完成”式的軟件操作，省去了進行設置、選擇數(shù)據(jù)等繁雜的操作。

（2）數(shù)據(jù)選擇、計算、判定過程自動化。根據(jù)故障或缺陷模型計算的過程、分析推理、判定的過程由計算機完成，無需操作人員中間交互操作。

（3）報告中提供明確的分析診斷結(jié)論和可能的檢修建議。

（4）以報告的形式輸出到用戶界面，而且報告可以自動轉(zhuǎn)換為Word等格式。

3.4 報警功能

當系統(tǒng)檢測到監(jiān)測測點的測值越限時，系統(tǒng)會自動記錄越限報警前后各若干分鐘的原始數(shù)據(jù)，并記錄報警事件，同時還會在監(jiān)測畫面上以醒目的方式進行提示。此記錄能在事件日志中瀏覽查詢和分析，并且推送和發(fā)布到所有運行中的監(jiān)測客戶端，Web服務器的客戶端會發(fā)出警報聲，提醒運行人員或?qū)I(yè)檢修人員及時發(fā)現(xiàn)缺陷并及時處理。

4 結(jié)語

國網(wǎng)福建水口集團機組狀態(tài)監(jiān)測集控平臺，主要是將水口集團下5個電站各臺機組狀態(tài)（包括振擺、主變及輔機等監(jiān)測數(shù)據(jù)）傳至福州水口大廈集控中心進行集中監(jiān)控，同時建立機組狀態(tài)分析診斷系統(tǒng)，以便能夠?qū)崟r了解各電站運行情況。

GMH550-P-RAC利用各種分析、診斷策略和算法，針對水電站的每臺機組，建立功能全面、實用性強的故障診斷分析系統(tǒng)，提供實時監(jiān)測、報警、故障診斷分析、智能診斷報告等一系列工具和手段。它強大的人機界面功能，易懂的操作，簡潔的畫面，讓各類技術人員可以根據(jù)自己的需求隨時隨地掌握各電站機組的健康狀況，為安全運行，優(yōu)化調(diào)度和檢修指導提供有力的技術支持。

[參考文獻]

[1]梁鵬超，林曉龍，吳少將.水口集團遠程監(jiān)測與分析中心建設研究[J].通訊世界，2014（20）：50-51.

[2]何永勇，任繼順，陳偉，等.水電機組遠程狀態(tài)監(jiān)測、跟蹤分析與故障診斷系統(tǒng)[J].清華大學學報（自然科學版），2006（5）：629-632.