監(jiān)控系統(tǒng)智能化報警應(yīng)用分析

肖學(xué)友

（五凌電力有限公司洪江水電廠，湖南 長沙 410004）

1 概述

洪江水電廠安裝有6臺燈泡貫流式水輪發(fā)電機組，機組單機額定出力45 MW，總裝機容量270 MW，設(shè)計水頭20 m，最高水頭27.3 m。電廠于2012年接入五凌集控中心，由五凌集控中心遠(yuǎn)程監(jiān)控運行，實行集控中心實時監(jiān)控、電廠定期查盤及現(xiàn)場應(yīng)急處理值守模式。電廠監(jiān)控系統(tǒng)采用H9000系統(tǒng)，日報警信息量大，監(jiān)盤查盤任務(wù)繁重，大量無效報警信息分散了值班人員的精力，遺漏關(guān)鍵報警信息的風(fēng)險較高。隨著接入五凌集控中心的電廠數(shù)量增加，五凌集控中心側(cè)事件信息量大幅增加。在目前五凌集控中心“一值一臺多廠”的運行模式下，過多的事件信息加大了集控值長的監(jiān)盤壓力，易造成重要報警信息遺漏。通過智能化報警設(shè)置，可有效緩解運行值班人員監(jiān)盤壓力，快速鑒別報警信息，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行異常狀況，及時干預(yù)應(yīng)對，保證設(shè)備安全穩(wěn)定。

2 智能報警信號模型建立

2.1 基本思路

在電廠原監(jiān)控系統(tǒng)下位機新增虛點，新增的下位機虛點不參與PLC的順控流程，僅作為報警使用。主要增加的智能化報警虛點分為機組LCU、開關(guān)站LCU、公用LCU 3個部分，每個部分又分為若干個模塊。通過將相關(guān)信息量揉合成智能化報警虛點，由設(shè)備自動檢測虛點使能條件，當(dāng)滿足條件時第一時間進行相應(yīng)報警。根據(jù)設(shè)備運行趨勢，對各類油泵、水泵、氣機等設(shè)備進行歸類整合，通過對油泵、水泵、氣機等設(shè)備的啟動間隔時間、運行時間統(tǒng)計分析，與運行經(jīng)驗值對比，設(shè)置運行間隔超時、運行時間過長等報警信號，提醒運行值班人員及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常運行狀況。針對機組開停機過程信號多的情況，將每臺機開機及停機過程分別揉合成一個完整的自檢過程，當(dāng)整個開機或停機流程順暢無誤時，即報開機正?；蛲C正?？傂盘?；若開停機流程出現(xiàn)偏差，則報開機異常或停機異常報警信號，然后運行值班人員再去仔細(xì)查詢甄別信號，提高工作效率。

根據(jù)事件信息的重要性及對設(shè)備的影響程度，對報警信息進行等級區(qū)分，并以不同的顏色進行信號等級區(qū)分，等級高的預(yù)警信息優(yōu)先報出，報警信息等級區(qū)分如下：

Ⅰ級報警：需要立即進行停機或停電處理的事故點或重點關(guān)注的事件，用紅色信號表示。

Ⅱ級報警：需要立即采取應(yīng)急處理措施的故障點或需要密切關(guān)注的事件，用黃色信號表示。

Ⅲ級報警：除上述Ⅰ級、Ⅱ級報警以外的其他報警，用綠色信號表示。

2.2 報警條件設(shè)置

2.2.1 預(yù)設(shè)報警條件

根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備實際情況，在監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖庫中配置報警條件，設(shè)置模擬量或狀態(tài)量報警觸發(fā)條件，只有在滿足報警條件情況下才會報警，實現(xiàn)減少不必要的報警信息。

2.2.2 條件報警處理策略

定義了報警閉鎖的報警點，在此點產(chǎn)生報警的時刻，如果報警條件滿足則直接報警，如果不滿足報警閉鎖條件，則先將該報警計入重報警區(qū)，在系統(tǒng)條件滿足時重新報警，如果長時間（用戶可根據(jù)運行需求進行自定義，系統(tǒng)模式設(shè)置時間為24 h）不滿足報警條件，就不再對該點的此次報警進行重報。

2.2.3 延時報警

為過濾監(jiān)控系統(tǒng)報警抖動信號，增加延時報警功能。如果報警在延時時間段內(nèi)，報警狀態(tài)復(fù)歸，則過濾掉該報警抖動事件。

（1）開關(guān)量延時報警

開關(guān)量狀態(tài)變位后持續(xù)時間超過設(shè)定的延時時間才觸發(fā)報警事件。比如某開關(guān)量設(shè)置的延時報警閉鎖時間為5 s，則只有在該開關(guān)量狀態(tài)變位持續(xù)5 s以上，才會發(fā)出報警信號，如果該開關(guān)量點在5 s內(nèi)狀態(tài)復(fù)歸，則不觸發(fā)報警事件。

（2）模擬量延時報警

模擬量報警延時功能與開關(guān)量基本相同，只是相對于開關(guān)量報警更復(fù)雜，持續(xù)時間大于延時設(shè)置時間的越限狀態(tài)才會報警，且延時后越限與復(fù)限成組出現(xiàn)。如某模擬量延時報警閉鎖時間設(shè)置為5 s，當(dāng)其越上限3 s后變?yōu)樵缴仙舷?，越上上? s后復(fù)上上限，持續(xù)6 s后復(fù)歸，且復(fù)歸持續(xù)時間大于5 s，假設(shè)越上限時刻為0 s，監(jiān)控系統(tǒng)將在5 s時刻產(chǎn)生越上限（越上上限包含了越上限的狀態(tài)）報警，第18 s出現(xiàn)報警復(fù)歸。

2.3 報警邏輯設(shè)置示例

2.3.1 調(diào)速器油壓裝置模塊

調(diào)速器油壓裝置模塊主要設(shè)置有“調(diào)速器壓油槽主用/備用油泵未正常啟動、調(diào)速器壓油槽兩臺油泵同時故障、調(diào)速器壓油槽油泵自動輪換異常、壓油槽油壓采集異?！钡戎悄苓壿媹缶盘?。

以調(diào)速器壓油槽油泵自動輪換異常為例，在以前未設(shè)置智能報警信號時，如果調(diào)速器油泵本身未發(fā)故障信號，但是因為控制回路等其他原因?qū)е乱慌_油泵未能自動輪換啟動，則監(jiān)控系統(tǒng)不會出現(xiàn)自動報警信號，此時若運行監(jiān)盤人員未認(rèn)真查盤仔細(xì)辨識信號，則不能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常狀況，最終可能導(dǎo)致事故擴大。報警邏輯為兩臺油泵都在自動的情況下：1號泵運行，置A=A+1,B為0；2號泵運行，置A為0，B=B+1，如果A>1,B>1,則報油泵輪換異常信號。

2.3.2 發(fā)電機輔機開機條件不滿足

燈泡貫流式水輪發(fā)電機組（臥式機組）相比于立式機組輔機偏多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輔機主要有發(fā)電機冷卻水泵、軸流風(fēng)機、軸承油泵、高壓頂軸油泵、水輪機主軸密封供水泵等輔機，在發(fā)電機冷卻水泵全部故障、軸承油泵全部故障、高壓頂軸油泵全部故障、水輪機主軸密封供水泵故障、軸承油箱油位正常復(fù)歸、軸流風(fēng)機正常復(fù)歸、膨脹水箱水位正常復(fù)歸、軸承高位油箱電動閥正常復(fù)歸、制動系統(tǒng)氣源有壓復(fù)歸、輔機屏Ⅰ400 V電源正常復(fù)歸、輔機屏Ⅱ400 V電源正常復(fù)歸、組合軸承腔油位異常等其中任意一條動作即報警。

2.3.3 公用輔機水泵、氣機系統(tǒng)模塊

電廠公用輔機主要包含檢修排水泵、滲漏排水泵、廠區(qū)雨水井排水泵、消防水泵、污水泵、高壓氣機、低壓氣機等輔機設(shè)備，通過設(shè)置如“水泵/氣機運行時間過長、水泵/氣機啟動間隔時間過長”等智能報警信號，當(dāng)出現(xiàn)水泵液位計故障或氣系統(tǒng)壓力傳感器故障等缺陷造成水泵/氣機不能正常啟動時，則智能報警系統(tǒng)會通過預(yù)置值時長自檢，及時發(fā)出預(yù)警信號，提醒運行監(jiān)盤人員設(shè)備運行狀況出現(xiàn)異常。

3 智能報警信號預(yù)警成效

3.1 調(diào)速器油壓裝置正確預(yù)警，避免機組“非停”

2020年7月29日22：41，洪江電廠4號機運行中報“調(diào)速器壓油槽主用/備用油泵未正常啟動”、“壓油槽油壓采集異?！眻缶盘枴，F(xiàn)場檢查為4號機調(diào)速器壓油槽油壓變送器1故障，該變送器故障后將導(dǎo)致調(diào)速器壓油泵主備用油泵均不會啟動，若未進行報警智能化改造，該故障報警信號將不會報出，值班人員不易及時發(fā)現(xiàn)故障，極有可能最終發(fā)生低油壓事故停機。此次智能化報警及時正確動作，成功避免一次機組非計劃停運。判斷條件和定值：①油壓小于啟主/備泵定值而調(diào)速器油泵未啟動主/備泵；②模擬量大于定值（5.6 MPa），油壓正常未動作，小于一定定值（4.9 MPa）時油壓低未動作。小于一定定值（4.6 MPa）時油壓過低未動作。開關(guān)量油壓正常和油壓低，油壓過低同時動作。兩種情況任意一個動作即為壓油槽油壓采集異常。

事發(fā)時監(jiān)控系統(tǒng)報警信號如圖1所示：

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)報警畫面

3.2 智能報警，正確判斷氣機運行狀態(tài)

2020年4月13日11：09，1號低壓氣機啟動時，監(jiān)控系統(tǒng)上位機報“1號低壓氣機運行間隔過短”；運行8 min后報“1號低壓氣機運行時間過長”，1號低壓氣機停止后報警復(fù)歸。11：33，2號低壓氣機啟動時，上位機報“2號低壓氣機運行間隔過短”；2號低壓氣機停止后報警復(fù)歸。該報警是由于現(xiàn)場檢修吹掃用氣導(dǎo)致，報警正確動作。判斷條件和定值如下：低壓氣機運行間隔過短：氣機啟動間隔小于90 min即報警；低壓氣機運行時間過長：任意一臺低壓氣機持續(xù)運行8 min即報警。

2020年5月25日09：52，監(jiān)控系統(tǒng)上位機報“主用高壓氣機未正常啟動”、“備用高壓氣機未正常啟動”、“高壓氣機氣罐壓力采集異?！眻缶盘?。該報警信號隨高、低壓氣機故障報警信號一同報出?，F(xiàn)場檢查為空壓機動力柜底部積水，導(dǎo)致空壓機動力柜進線電源開關(guān)A相電纜對地絕緣為0，引起電源開關(guān)跳閘所致。電源恢復(fù)后，報警復(fù)歸，邏輯上屬正確報警動作。

4 智能報警信號修正完善

由于設(shè)備運行趨勢的變化及設(shè)備突發(fā)事件的出現(xiàn)，智能報警信號需要根據(jù)設(shè)備運行實際情況不斷優(yōu)化完善。2020年2月4日20：56，監(jiān)控系統(tǒng)突報“廠區(qū)雨水井水位采集異常 動作”告警信號，原因為廠區(qū)雨水井啟3臺泵水位為167.5 m，當(dāng)時水位模擬量存在跳躍情況，瞬時跳變至167.59 m后恢復(fù)至165.98 m，符合邏輯判斷第二條導(dǎo)致報警。判斷條件和定值：①廠區(qū)雨水井停泵水位動作與其它4個啟泵水位中任意一個同時動作（電廠安裝有4臺廠區(qū)雨水泵）；②啟3臺泵水位動作同時啟2臺泵水位及啟1臺泵水位未動作；③啟2臺泵水位動作同時啟1臺泵水位未動作。3個條件之一滿足即報警。已將該虛點判定條件延時5 s后報警，以躲避模擬量瞬間跳變導(dǎo)致誤報警的情況，修正后未再誤發(fā)報警信號。

5 結(jié)語

針對電廠海量數(shù)據(jù)報警需求,通過監(jiān)控系統(tǒng)智能報警技術(shù)手段對原始設(shè)備信號進行加工自檢分析處理,將最有價值的信息及數(shù)據(jù)分析結(jié)果提供給用戶。將生產(chǎn)過程按設(shè)備單元或系統(tǒng)以及服務(wù)對象分組劃分，根據(jù)組內(nèi)的設(shè)備運行狀態(tài)與參數(shù)信息的關(guān)聯(lián)性，通過相關(guān)量分析與報警控制策略產(chǎn)生相關(guān)量智能報警信號，提高了故障信號的辨識度，減輕了運行值班人員的工作量，提高了工作效率，為電廠安全穩(wěn)定運行提供了有力保障，助力推動智能化電廠的建設(shè)發(fā)展。