智能水電站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集成及運(yùn)行分析

尚 文

（云南電力有限公司大寨分公司，云南曲靖 655800）

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)、我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，智能水電站已成為水電行業(yè)的主要發(fā)展方向與目標(biāo)。作為智能水電站的重要組成部分，狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可保證水電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在實(shí)際工作中應(yīng)做好信息監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集、整理工作，以提升監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)本身的應(yīng)用價(jià)值。

1 智能水電站的監(jiān)測(cè)任務(wù)分析

1.1 設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視

在智能水電站正常工作的過(guò)程中，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視是基礎(chǔ)的工作內(nèi)容，根據(jù)得到的機(jī)組狀態(tài)數(shù)據(jù)、運(yùn)行參數(shù)，提升實(shí)時(shí)監(jiān)控水平。若被監(jiān)測(cè)的參數(shù)出現(xiàn)越線(xiàn)行時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)將通過(guò)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并實(shí)時(shí)記錄事故報(bào)警信號(hào)。監(jiān)控軟件定期會(huì)更新報(bào)表，詳細(xì)記錄發(fā)電量、電壓、電流、溫度、水壓等重要參數(shù)。除此之外，針對(duì)關(guān)鍵參數(shù)可生成實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線(xiàn)圖、歷史趨勢(shì)曲線(xiàn)圖，可對(duì)這些關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分析處理。工作人員應(yīng)定期對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，提取一些關(guān)鍵性信息，不斷提升水電站運(yùn)行狀態(tài)安全性。

1.2 機(jī)組運(yùn)行控制

在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可自動(dòng)控制機(jī)組，包括對(duì)機(jī)組開(kāi)停機(jī)控制、機(jī)組電壓和無(wú)功功率調(diào)節(jié)、機(jī)組頻率和有功功率調(diào)節(jié)等。機(jī)組并網(wǎng)前，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行機(jī)組頻率調(diào)節(jié)、電壓調(diào)節(jié)，控制與電網(wǎng)間的頻差、壓差、相角差，實(shí)現(xiàn)安全可靠并網(wǎng)。在機(jī)組實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)處理后，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)，完成經(jīng)濟(jì)運(yùn)行過(guò)程控制，并結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的負(fù)荷變化調(diào)整運(yùn)行功率，提升運(yùn)行過(guò)程的應(yīng)用效果，滿(mǎn)足系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)要求。除此之外，建立的監(jiān)控系統(tǒng)，需要對(duì)隔離開(kāi)關(guān)、共用設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督，完成工作內(nèi)容轉(zhuǎn)換，確保機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性。

1.3 運(yùn)行事故處理

在機(jī)組運(yùn)行期間，若發(fā)生了運(yùn)行事故，多采用手動(dòng)控制的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)操作員的工作經(jīng)驗(yàn)要求較高，若操作人員綜合能力較弱，將對(duì)運(yùn)行人員的生命安全造成較大威脅。在智能水電站穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)部加裝傳感器，根據(jù)傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，嚴(yán)格監(jiān)控系統(tǒng)目前的工作狀態(tài)。

在系統(tǒng)中應(yīng)提前設(shè)置預(yù)警紅線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)信息后，可及時(shí)進(jìn)行預(yù)警，同時(shí)快速鎖定出現(xiàn)故障的部位，以降低系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的經(jīng)濟(jì)損失，提升系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的穩(wěn)定性。

2 面向智能水電站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集成要點(diǎn)

2.1 總體框架設(shè)計(jì)

在對(duì)總體框架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)建立安全可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)平臺(tái)，為智能水電站提供優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)服務(wù)，奠定系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)條件。

（1）控制單元平臺(tái)。

平臺(tái)中會(huì)借助GPS定期完成相應(yīng)工作，自動(dòng)修改系統(tǒng)其他結(jié)構(gòu)的時(shí)間，提升系統(tǒng)傳輸信息的同步性。各分系統(tǒng)相互間不允許私自訪(fǎng)問(wèn)，應(yīng)保持系統(tǒng)的獨(dú)立性，以提升傳遞數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

（2）通信傳遞平臺(tái)。

主要對(duì)系統(tǒng)工作情況進(jìn)行采集，在初步篩選整理后，可利用平臺(tái)直接將信息傳遞到控制單元，再進(jìn)行分析。針對(duì)控制單元下達(dá)的指令，應(yīng)通過(guò)通信平臺(tái)完成下發(fā)，以提升監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程的有序性。

2.2 數(shù)據(jù)組織方法

進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集成處理時(shí)，應(yīng)做好數(shù)據(jù)組織方法的篩選工作，目前使用較多的處理方法為多層次篩選方法。

（1）監(jiān)測(cè)級(jí)數(shù)據(jù)。

該數(shù)據(jù)指系統(tǒng)運(yùn)行期間的狀態(tài)數(shù)據(jù)，在采集過(guò)程中，在不同時(shí)間采用多元化數(shù)據(jù)的方式，以提升采集數(shù)據(jù)內(nèi)容的合理性。常用的監(jiān)測(cè)級(jí)數(shù)據(jù)包括時(shí)間狀態(tài)數(shù)據(jù)、日常狀態(tài)數(shù)據(jù)等。

（2）特征級(jí)數(shù)據(jù)。

此類(lèi)數(shù)據(jù)可直接反饋?zhàn)酉到y(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的相關(guān)數(shù)據(jù)，收集數(shù)據(jù)時(shí)，以子系統(tǒng)為單位進(jìn)行匯總整理，常用的特征級(jí)數(shù)據(jù)包括設(shè)備性能指標(biāo)、運(yùn)行趨勢(shì)數(shù)據(jù)等。

（3）決策級(jí)數(shù)據(jù)。

此類(lèi)數(shù)據(jù)主要評(píng)估系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估、診斷故障，是系統(tǒng)優(yōu)化方向確定的重要參考。

2.3 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)策略

（1）多層次數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)處理。

基于采集的監(jiān)測(cè)級(jí)數(shù)據(jù)，以時(shí)間為整理維度對(duì)其進(jìn)行細(xì)化處理，并建立各分支的運(yùn)行模型，根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)的反饋結(jié)果，對(duì)系統(tǒng)顯性特征進(jìn)行分析，了解不同節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用情況。

（2）多來(lái)源數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。

在智能水電站運(yùn)行過(guò)程中，其運(yùn)行數(shù)據(jù)總量較大，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性分析，以判斷數(shù)據(jù)信息的健康狀況，也可對(duì)其性能指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)化處理，得到更具備應(yīng)用價(jià)值的數(shù)據(jù)信息，提高系統(tǒng)的智能化分析能力。

2.4 關(guān)聯(lián)集成方法

在智能水電站運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，做好數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性處理較為重要。基于目前的運(yùn)營(yíng)情況，在實(shí)際的運(yùn)營(yíng)處理環(huán)節(jié)中，需要做好數(shù)據(jù)集成的分層處理，主要分為機(jī)組層、廠(chǎng)站層兩部分內(nèi)容。在機(jī)組層的處理過(guò)程中，應(yīng)確保傳輸數(shù)據(jù)的同步性，可利用系統(tǒng)工況間關(guān)聯(lián)性，將數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總處理，根據(jù)機(jī)組分類(lèi)、時(shí)間維度等參數(shù)，建立模塊數(shù)據(jù)庫(kù)，以提高關(guān)聯(lián)結(jié)果的可靠性。在廠(chǎng)站層數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，對(duì)異常事件、潛在故障進(jìn)行分析，得到可靠的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。

2.5 監(jiān)測(cè)元數(shù)據(jù)建模

在對(duì)監(jiān)測(cè)元數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性處理時(shí)，做好數(shù)據(jù)建模是較為基礎(chǔ)的工作內(nèi)容，該工作內(nèi)容也是完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集成處理的重要保障。在智能水電站模擬處理環(huán)節(jié)中，常用的模擬量元數(shù)據(jù)類(lèi)型包括模擬量數(shù)據(jù)、開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)。以模擬量數(shù)據(jù)模型為例，在具體的應(yīng)用過(guò)程中，需要利用抽樣與量化的方式，分析水電站系統(tǒng)的運(yùn)行功率、機(jī)組振動(dòng)情況等。在信息應(yīng)用過(guò)程中，需要做好采集模擬量數(shù)據(jù)的編號(hào)處理，按照規(guī)律完成名稱(chēng)內(nèi)容的編輯工作，提升分析內(nèi)容的穩(wěn)定性。在模型中，需要做好各變量相關(guān)性的分析處理，了解具體的應(yīng)用內(nèi)容，提升分析結(jié)果的可靠性。

2.6 數(shù)據(jù)共享服務(wù)

在水電站運(yùn)行參數(shù)集成處理的過(guò)程中，需要了解到水電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要的建設(shè)周期較長(zhǎng)，根據(jù)水電站運(yùn)行情況，進(jìn)行新系統(tǒng)的引用和升級(jí)。在平臺(tái)升級(jí)、擴(kuò)容過(guò)程中，需要將原有數(shù)據(jù)共享到新建立的平臺(tái)中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間設(shè)備需要具備較強(qiáng)的共享性。在具體的應(yīng)用過(guò)程中，需要明確數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)位置、以往編號(hào)、數(shù)據(jù)格式等內(nèi)容，在共享時(shí)需要具備較強(qiáng)的兼容性，確保所有數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程的統(tǒng)一性。與此同時(shí)，在數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)處理的過(guò)程中，需要對(duì)監(jiān)測(cè)元數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化整理，不斷完善監(jiān)測(cè)體系，提升體系本身的使用價(jià)值。

3 面向智能水電站的運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 通用數(shù)據(jù)層

在智能水電站運(yùn)行過(guò)程中，通用數(shù)據(jù)層是確保監(jiān)測(cè)工作有序進(jìn)行的基礎(chǔ)條件，可完善數(shù)據(jù)平臺(tái)。在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的應(yīng)用模塊進(jìn)行區(qū)分，根據(jù)時(shí)間維度和基礎(chǔ)類(lèi)別完成模塊分類(lèi)。針對(duì)完成分類(lèi)的內(nèi)容，需要做好編號(hào)工作，確保數(shù)據(jù)表本身的使用價(jià)值。與此同時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況建立數(shù)據(jù)庫(kù)，目前常應(yīng)用到的數(shù)據(jù)庫(kù)種類(lèi)包括元數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)、JDBC數(shù)據(jù)庫(kù)，且數(shù)據(jù)層中會(huì)提前預(yù)留拓展模塊，在智能水電站模塊后續(xù)功能拓展中，可提供比較便捷的途徑，提升數(shù)據(jù)分析本身的使用價(jià)值。

3.2 分布式業(yè)務(wù)層

在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，其工作模式可分為在線(xiàn)工作、離線(xiàn)工作模式兩種。在線(xiàn)工作模式主要涉及的管理內(nèi)容包括系統(tǒng)運(yùn)行報(bào)表整理、系統(tǒng)智能化巡檢、機(jī)械設(shè)備動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集等，業(yè)務(wù)內(nèi)容繁多，邏輯關(guān)系的復(fù)雜度較高。離線(xiàn)工作模式主要完成歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)、歷史數(shù)據(jù)提取、離線(xiàn)數(shù)據(jù)計(jì)算等，工作內(nèi)容比較簡(jiǎn)單。為了確保系統(tǒng)工作過(guò)程的流暢性，依托分布式業(yè)務(wù)層，完成既定工作，也可借助標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)流程，完成既定的業(yè)務(wù)工作，有效完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分流采集。在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)整理過(guò)程中，可采用分流整理的方法完成，減少業(yè)務(wù)功能之間的沖突[1]。

3.3 表示層分析

在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行期間，涉及表示層的運(yùn)行應(yīng)用。一般情況下，可依托MVC框架完成軟件設(shè)計(jì)，且該過(guò)程在應(yīng)用期間會(huì)對(duì)組織代碼進(jìn)行處理，滿(mǎn)足系統(tǒng)穩(wěn)定表達(dá)的基礎(chǔ)要求。在表示層運(yùn)行過(guò)程中，可利用Model完成封裝用戶(hù)提交的請(qǐng)求信息，同時(shí)利用數(shù)據(jù)展示的方式，完成信息請(qǐng)求，利用請(qǐng)求內(nèi)容進(jìn)行前端技術(shù)信息的綜合處理，確保信息運(yùn)行過(guò)程的可靠性。在系統(tǒng)運(yùn)行期間，可采用TCP通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的快速傳遞，以達(dá)到實(shí)時(shí)相應(yīng)數(shù)據(jù)層的基礎(chǔ)要求[2]。

3.4 專(zhuān)家交互層

在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)程中，應(yīng)依靠多類(lèi)型數(shù)據(jù)進(jìn)行信息處理，需要對(duì)故障排查、管理等內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，以滿(mǎn)足系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)要求。在水電站設(shè)備升級(jí)改造的過(guò)程中，應(yīng)將此類(lèi)信息及時(shí)錄入系統(tǒng)中，在數(shù)據(jù)處理期間，應(yīng)不斷優(yōu)化交互層內(nèi)容的兼容性，使其可根據(jù)相關(guān)要求，傳遞不同類(lèi)型的應(yīng)用數(shù)據(jù)，提高信息的交互效果，提升數(shù)據(jù)信息的使用價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在智能水電站建立過(guò)程中，做好監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集工作，可有效提升系統(tǒng)工作期間的穩(wěn)定性。在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，需要考慮信息傳輸精準(zhǔn)度、實(shí)時(shí)性等內(nèi)容，根據(jù)實(shí)際問(wèn)題優(yōu)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，提升監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。