監(jiān)控系統(tǒng)智能化報(bào)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(zhǎng)沙 410004）

1 概述

洪江水電廠安裝有6臺(tái)燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)組單機(jī)額定出力45 MW，總裝機(jī)容量270 MW，設(shè)計(jì)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(yùn)行，實(shí)行集控中心實(shí)時(shí)監(jiān)控、電廠定期查盤及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處理值守模式。電廠監(jiān)控系統(tǒng)采用H9000系統(tǒng)，日?qǐng)?bào)警信息量大，監(jiān)盤查盤任務(wù)繁重，大量無效報(bào)警信息分散了值班人員的精力，遺漏關(guān)鍵報(bào)警信息的風(fēng)險(xiǎn)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(tái)多廠”的運(yùn)行模式下，過多的事件信息加大了集控值長(zhǎng)的監(jiān)盤壓力，易造成重要報(bào)警信息遺漏。通過智能化報(bào)警設(shè)置，可有效緩解運(yùn)行值班人員監(jiān)盤壓力，快速鑒別報(bào)警信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行異常狀況，及時(shí)干預(yù)應(yīng)對(duì)，保證設(shè)備安全穩(wěn)定。

2 智能報(bào)警信號(hào)模型建立

2.1 基本思路

在電廠原監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)新增虛點(diǎn)，新增的下位機(jī)虛點(diǎn)不參與PLC的順控流程，僅作為報(bào)警使用。主要增加的智能化報(bào)警虛點(diǎn)分為機(jī)組LCU、開關(guān)站LCU、公用LCU 3個(gè)部分，每個(gè)部分又分為若干個(gè)模塊。通過將相關(guān)信息量揉合成智能化報(bào)警虛點(diǎn)，由設(shè)備自動(dòng)檢測(cè)虛點(diǎn)使能條件，當(dāng)滿足條件時(shí)第一時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)報(bào)警。根據(jù)設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)，對(duì)各類油泵、水泵、氣機(jī)等設(shè)備進(jìn)行歸類整合，通過對(duì)油泵、水泵、氣機(jī)等設(shè)備的啟動(dòng)間隔時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)分析，與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)值對(duì)比，設(shè)置運(yùn)行間隔超時(shí)、運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)等報(bào)警信號(hào)，提醒運(yùn)行值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常運(yùn)行狀況。針對(duì)機(jī)組開停機(jī)過程信號(hào)多的情況，將每臺(tái)機(jī)開機(jī)及停機(jī)過程分別揉合成一個(gè)完整的自檢過程，當(dāng)整個(gè)開機(jī)或停機(jī)流程順暢無誤時(shí)，即報(bào)開機(jī)正?；蛲C(jī)正?？傂盘?hào)；若開停機(jī)流程出現(xiàn)偏差，則報(bào)開機(jī)異常或停機(jī)異常報(bào)警信號(hào)，然后運(yùn)行值班人員再去仔細(xì)查詢甄別信號(hào)，提高工作效率。

根據(jù)事件信息的重要性及對(duì)設(shè)備的影響程度，對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行等級(jí)區(qū)分，并以不同的顏色進(jìn)行信號(hào)等級(jí)區(qū)分，等級(jí)高的預(yù)警信息優(yōu)先報(bào)出，報(bào)警信息等級(jí)區(qū)分如下：

Ⅰ級(jí)報(bào)警：需要立即進(jìn)行停機(jī)或停電處理的事故點(diǎn)或重點(diǎn)關(guān)注的事件，用紅色信號(hào)表示。

Ⅱ級(jí)報(bào)警：需要立即采取應(yīng)急處理措施的故障點(diǎn)或需要密切關(guān)注的事件，用黃色信號(hào)表示。

Ⅲ級(jí)報(bào)警：除上述Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)報(bào)警以外的其他報(bào)警，用綠色信號(hào)表示。

2.2 報(bào)警條件設(shè)置

2.2.1 預(yù)設(shè)報(bào)警條件

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際情況，在監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖庫(kù)中配置報(bào)警條件，設(shè)置模擬量或狀態(tài)量報(bào)警觸發(fā)條件，只有在滿足報(bào)警條件情況下才會(huì)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)減少不必要的報(bào)警信息。

2.2.2 條件報(bào)警處理策略

定義了報(bào)警閉鎖的報(bào)警點(diǎn)，在此點(diǎn)產(chǎn)生報(bào)警的時(shí)刻，如果報(bào)警條件滿足則直接報(bào)警，如果不滿足報(bào)警閉鎖條件，則先將該報(bào)警計(jì)入重報(bào)警區(qū)，在系統(tǒng)條件滿足時(shí)重新報(bào)警，如果長(zhǎng)時(shí)間（用戶可根據(jù)運(yùn)行需求進(jìn)行自定義，系統(tǒng)模式設(shè)置時(shí)間為24 h）不滿足報(bào)警條件，就不再對(duì)該點(diǎn)的此次報(bào)警進(jìn)行重報(bào)。

2.2.3 延時(shí)報(bào)警

為過濾監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警抖動(dòng)信號(hào)，增加延時(shí)報(bào)警功能。如果報(bào)警在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，報(bào)警狀態(tài)復(fù)歸，則過濾掉該報(bào)警抖動(dòng)事件。

（1）開關(guān)量延時(shí)報(bào)警

開關(guān)量狀態(tài)變位后持續(xù)時(shí)間超過設(shè)定的延時(shí)時(shí)間才觸發(fā)報(bào)警事件。比如某開關(guān)量設(shè)置的延時(shí)報(bào)警閉鎖時(shí)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(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，如果該開關(guān)量點(diǎn)在5 s內(nèi)狀態(tài)復(fù)歸，則不觸發(fā)報(bào)警事件。

（2）模擬量延時(shí)報(bào)警

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

2.3 報(bào)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(dòng)、調(diào)速器壓油槽兩臺(tái)油泵同時(shí)故障、調(diào)速器壓油槽油泵自動(dòng)輪換異常、壓油槽油壓采集異常”等智能邏輯報(bào)警信號(hào)。

以調(diào)速器壓油槽油泵自動(dòng)輪換異常為例，在以前未設(shè)置智能報(bào)警信號(hào)時(shí)，如果調(diào)速器油泵本身未發(fā)故障信號(hào)，但是因?yàn)榭刂苹芈返绕渌驅(qū)е乱慌_(tái)油泵未能自動(dòng)輪換啟動(dòng)，則監(jiān)控系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警信號(hào)，此時(shí)若運(yùn)行監(jiān)盤人員未認(rèn)真查盤仔細(xì)辨識(shí)信號(hào)，則不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常狀況，最終可能導(dǎo)致事故擴(kuò)大。報(bào)警邏輯為兩臺(tái)油泵都在自動(dòng)的情況下：1號(hào)泵運(yùn)行，置A=A+1,B為0；2號(hào)泵運(yùn)行，置A為0，B=B+1，如果A>1,B>1,則報(bào)油泵輪換異常信號(hào)。

2.3.2 發(fā)電機(jī)輔機(jī)開機(jī)條件不滿足

燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組（臥式機(jī)組）相比于立式機(jī)組輔機(jī)偏多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輔機(jī)主要有發(fā)電機(jī)冷卻水泵、軸流風(fēng)機(jī)、軸承油泵、高壓頂軸油泵、水輪機(jī)主軸密封供水泵等輔機(jī)，在發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)正常復(fù)歸、膨脹水箱水位正常復(fù)歸、軸承高位油箱電動(dòng)閥正常復(fù)歸、制動(dòng)系統(tǒng)氣源有壓復(fù)歸、輔機(jī)屏Ⅰ400 V電源正常復(fù)歸、輔機(jī)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(dòng)作即報(bào)警。

2.3.3 公用輔機(jī)水泵、氣機(jī)系統(tǒng)模塊

電廠公用輔機(jī)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(jī)、低壓氣機(jī)等輔機(jī)設(shè)備，通過設(shè)置如“水泵/氣機(jī)運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)、水泵/氣機(jī)啟動(dòng)間隔時(shí)間過長(zhǎng)”等智能報(bào)警信號(hào)，當(dāng)出現(xiàn)水泵液位計(jì)故障或氣系統(tǒng)壓力傳感器故障等缺陷造成水泵/氣機(jī)不能正常啟動(dòng)時(shí)，則智能報(bào)警系統(tǒng)會(huì)通過預(yù)置值時(shí)長(zhǎng)自檢，及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提醒運(yùn)行監(jiān)盤人員設(shè)備運(yùn)行狀況出現(xiàn)異常。

3 智能報(bào)警信號(hào)預(yù)警成效

3.1 調(diào)速器油壓裝置正確預(yù)警，避免機(jī)組“非?！?/h3>

2020年7月29日22：41，洪江電廠4號(hào)機(jī)運(yùn)行中報(bào)“調(diào)速器壓油槽主用/備用油泵未正常啟動(dòng)”、“壓油槽油壓采集異常”報(bào)警信號(hào)?，F(xiàn)場(chǎng)檢查為4號(hào)機(jī)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(huì)啟動(dòng)，若未進(jìn)行報(bào)警智能化改造，該故障報(bào)警信號(hào)將不會(huì)報(bào)出，值班人員不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，極有可能最終發(fā)生低油壓事故停機(jī)。此次智能化報(bào)警及時(shí)正確動(dòng)作，成功避免一次機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。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(dòng)主/備泵；②模擬量大于定值（5.6 MPa），油壓正常未動(dòng)作，小于一定定值（4.9 MPa）時(shí)油壓低未動(dòng)作。小于一定定值（4.6 MPa）時(shí)油壓過低未動(dòng)作。開關(guān)量油壓正常和油壓低，油壓過低同時(shí)動(dòng)作。兩種情況任意一個(gè)動(dòng)作即為壓油槽油壓采集異常。

事發(fā)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)如圖1所示：

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警畫面

3.2 智能報(bào)警，正確判斷氣機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

2020年4月13日11：09，1號(hào)低壓氣機(jī)啟動(dòng)時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)報(bào)“1號(hào)低壓氣機(jī)運(yùn)行間隔過短”；運(yùn)行8 min后報(bào)“1號(hào)低壓氣機(jī)運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)”，1號(hào)低壓氣機(jī)停止后報(bào)警復(fù)歸。11：33，2號(hào)低壓氣機(jī)啟動(dòng)時(shí)，上位機(jī)報(bào)“2號(hào)低壓氣機(jī)運(yùn)行間隔過短”；2號(hào)低壓氣機(jī)停止后報(bào)警復(fù)歸。該報(bào)警是由于現(xiàn)場(chǎng)檢修吹掃用氣導(dǎo)致，報(bào)警正確動(dòng)作。判斷條件和定值如下：低壓氣機(jī)運(yùn)行間隔過短：氣機(jī)啟動(dòng)間隔小于90 min即報(bào)警；低壓氣機(jī)運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)：任意一臺(tái)低壓氣機(jī)持續(xù)運(yùn)行8 min即報(bào)警。

2020年5月25日09：52，監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)報(bào)“主用高壓氣機(jī)未正常啟動(dòng)”、“備用高壓氣機(jī)未正常啟動(dòng)”、“高壓氣機(jī)氣罐壓力采集異?！眻?bào)警信號(hào)。該報(bào)警信號(hào)隨高、低壓氣機(jī)故障報(bào)警信號(hào)一同報(bào)出?，F(xiàn)場(chǎng)檢查為空壓機(jī)動(dòng)力柜底部積水，導(dǎo)致空壓機(jī)動(dòng)力柜進(jìn)線電源開關(guān)A相電纜對(duì)地絕緣為0，引起電源開關(guān)跳閘所致。電源恢復(fù)后，報(bào)警復(fù)歸，邏輯上屬正確報(bào)警動(dòng)作。

4 智能報(bào)警信號(hào)修正完善

由于設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)的變化及設(shè)備突發(fā)事件的出現(xiàn)，智能報(bào)警信號(hào)需要根據(jù)設(shè)備運(yùn)行實(shí)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(bào)“廠區(qū)雨水井水位采集異常 動(dòng)作”告警信號(hào)，原因?yàn)閺S區(qū)雨水井啟3臺(tái)泵水位為167.5 m，當(dāng)時(shí)水位模擬量存在跳躍情況，瞬時(shí)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(bào)警。判斷條件和定值：①?gòu)S區(qū)雨水井停泵水位動(dòng)作與其它4個(gè)啟泵水位中任意一個(gè)同時(shí)動(dòng)作（電廠安裝有4臺(tái)廠區(qū)雨水泵）；②啟3臺(tái)泵水位動(dòng)作同時(shí)啟2臺(tái)泵水位及啟1臺(tái)泵水位未動(dòng)作；③啟2臺(tái)泵水位動(dòng)作同時(shí)啟1臺(tái)泵水位未動(dòng)作。3個(gè)條件之一滿足即報(bào)警。已將該虛點(diǎn)判定條件延時(shí)5 s后報(bào)警，以躲避模擬量瞬間跳變導(dǎo)致誤報(bào)警的情況，修正后未再誤發(fā)報(bào)警信號(hào)。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)電廠海量數(shù)據(jù)報(bào)警需求,通過監(jiān)控系統(tǒng)智能報(bào)警技術(shù)手段對(duì)原始設(shè)備信號(hào)進(jìn)行加工自檢分析處理,將最有價(jià)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(duì)象分組劃分，根據(jù)組內(nèi)的設(shè)備運(yùn)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(bào)警控制策略產(chǎn)生相關(guān)量智能報(bào)警信號(hào)，提高了故障信號(hào)的辨識(shí)度，減輕了運(yùn)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(yùn)行提供了有力保障，助力推動(dòng)智能化電廠的建設(shè)發(fā)展。