三峽右岸電站監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警信息優(yōu)化

竇常和，鄒 毅，卞慶華

（中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司三峽水力發(fā)電廠，湖北 宜昌 443133）

0 引言

三峽右岸電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用中水科技開發(fā)的分層分布式H9000 系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)采用全計(jì)算機(jī)監(jiān)控結(jié)構(gòu)，電站運(yùn)行人員通過操作員站對(duì)全廠的主輔設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制。在實(shí)際工作中，運(yùn)行人員反映該監(jiān)控系統(tǒng)存在信息分類不合理、狀態(tài)信息繁多、報(bào)警信息頻繁報(bào)出等問題，嚴(yán)重影響了運(yùn)行人員對(duì)主輔設(shè)備的監(jiān)視效率。而更重要的是，如果遇到報(bào)警風(fēng)暴、某設(shè)備故障引起的一系列報(bào)警，可能同時(shí)會(huì)有數(shù)十至數(shù)百條甚至更多報(bào)警信息同時(shí)出現(xiàn)在屏幕上，運(yùn)行人員來不及看到是什么報(bào)警就一閃而過了，最為重要的關(guān)鍵信息可能會(huì)湮沒[1]。本文針對(duì)該計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)存在的上述問題，在不涉及軟硬件升級(jí)的前提下，盡可能地從原因入手，提出針對(duì)性的優(yōu)化方案并實(shí)施。

1 電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)介紹

中水科技H9000 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（以下稱計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)）采用分層分布式體系結(jié)構(gòu)，即功能分布和集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)分成廠站層和現(xiàn)地控制單元兩層。全廠數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫集中在廠站層計(jì)算機(jī)中，系統(tǒng)各功能分布在系統(tǒng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，每個(gè)節(jié)點(diǎn)嚴(yán)格執(zhí)行指定的任務(wù)并通過上位機(jī)系統(tǒng)與其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元層共設(shè)26 套LCU 裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)地設(shè)備的信息采集、監(jiān)視和控制。廠站層共設(shè)6 臺(tái)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，用于完成LCU 數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理，每臺(tái)服務(wù)器負(fù)責(zé)若干臺(tái)LCU 數(shù)據(jù)的采集和處理，互為冗余。

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)共設(shè)6 套操作員工作站，用于運(yùn)行人員對(duì)全廠的主輔設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制。每套操作員工作站設(shè)3 個(gè)分屏，可以獨(dú)立顯示，以方便運(yùn)行人員對(duì)多個(gè)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制。每個(gè)操作員工作站設(shè)置“事件一覽表”記錄監(jiān)控對(duì)象的狀態(tài)變化、操作命令及故障報(bào)警等事件信息，設(shè)置“報(bào)警一覽表”記錄監(jiān)控對(duì)象的故障報(bào)警信息，設(shè)置各設(shè)備的“常用畫面”監(jiān)視設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)并進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)信息顏色定義見表1。

表1 監(jiān)控系統(tǒng)信息顏色定義

2 報(bào)警信息頻繁的原因分析

為了能夠找出計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)信息繁多、報(bào)警信息頻繁報(bào)出等問題的根源，對(duì)照監(jiān)控系統(tǒng)事件點(diǎn)表梳理報(bào)警比較頻繁的信號(hào)，并根據(jù)運(yùn)行人員前期監(jiān)屏工作經(jīng)驗(yàn)，列出了監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警最頻繁、運(yùn)行人員反映最多的部分報(bào)警信號(hào)，著重解決這些報(bào)警信號(hào)，就能很大的改善以上存在的問題。

（1）通過分析計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)，梳理了三峽右岸電站單臺(tái)機(jī)組近一年的報(bào)警信息，找出報(bào)警次數(shù)最為頻繁的典型信號(hào)，并分類進(jìn)行原因分析，見表2。

表2 單臺(tái)機(jī)組近一年頻繁報(bào)警典型信號(hào)

（2）全面整理計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)事件點(diǎn)表，結(jié)合運(yùn)行人員提出的優(yōu)化建議，對(duì)單臺(tái)機(jī)組所有事件信息的中文描述、事故點(diǎn)屬性、故障點(diǎn)屬性、事件點(diǎn)屬性以及模擬量報(bào)警死區(qū)等進(jìn)行整理，找出需要優(yōu)化的部分。

（3）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為了減少設(shè)備在過渡狀態(tài)或者特殊工況下的報(bào)警信息，設(shè)置了專用的閉鎖庫，利用能夠反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的事件作為閉鎖條件，使其在滿足閉鎖條件的情況下，不會(huì)報(bào)出特定的報(bào)警信號(hào)。但是因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間缺乏維護(hù)，以及諸多的設(shè)備改造，導(dǎo)致部分閉鎖庫不能正常閉鎖相應(yīng)信號(hào)，需要整理。

3 制定優(yōu)化方案并實(shí)施

針對(duì)上面找到的導(dǎo)致報(bào)警信息頻繁報(bào)出的原因，分別制定相對(duì)應(yīng)的優(yōu)化方案，對(duì)癥下藥。先選擇某臺(tái)機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化，再進(jìn)行效果評(píng)估，最后推廣到所有設(shè)備上。

3.1 對(duì)報(bào)警信息屬性的優(yōu)化

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)信號(hào)的重要程度將其進(jìn)行了分級(jí)，并按不同的顏色顯示到列表當(dāng)中。事件信息用綠色文字進(jìn)行顯示，這些信號(hào)反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的變化、操作命令等，數(shù)量最多，供運(yùn)行人員在監(jiān)屏?xí)r作為輔助判斷。報(bào)警信息用紅色文字進(jìn)行顯示，主要是設(shè)備故障等產(chǎn)生的報(bào)警信號(hào)，提醒運(yùn)行人員注意或進(jìn)行處理，是運(yùn)行人員在監(jiān)屏?xí)r重點(diǎn)關(guān)注的信號(hào)。事故信號(hào)用白色文字進(jìn)行顯示，保護(hù)動(dòng)作等重要事故信號(hào)，需要運(yùn)行人員立即進(jìn)行處置，用來快速定位事故原因等。對(duì)于報(bào)警信息屬性的優(yōu)化，主要采取以下幾點(diǎn)措施。

（1）將可能導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)，需要運(yùn)行人員緊急采取處置措施的報(bào)警信號(hào)調(diào)整為事故信號(hào)。比如“GCB 彈簧壓力閉鎖分閘”信號(hào)，雖然沒有導(dǎo)致事故的發(fā)生，但是需要運(yùn)行人員立即進(jìn)行處理，否則可能會(huì)導(dǎo)致開關(guān)因無法分合閘而按失靈處理時(shí)，擴(kuò)大事故影響范圍。因此，將類似“GCB 彈簧壓力閉鎖分合閘”等信號(hào)調(diào)整為白色的事故信號(hào)，極大地有利于運(yùn)行人員第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。

（2）將重要設(shè)備狀態(tài)變化可能帶來重要影響的事件信息調(diào)整為報(bào)警信息，比如“壓力油罐隔離閥關(guān)閉”信號(hào)，是在調(diào)速系統(tǒng)隔離閥關(guān)閉時(shí)產(chǎn)生的事件信息。但在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)隔離閥突然關(guān)閉而切斷了來自壓油罐的壓力，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的油壓全部來自壓油泵的加載，而壓油泵長(zhǎng)期加載運(yùn)行必然會(huì)因產(chǎn)生大量的熱量而導(dǎo)致燒損，引起機(jī)組非正常停機(jī)。因此，將類似“壓力油罐隔離閥關(guān)閉”等信號(hào)調(diào)整為紅色的故障信號(hào)，有利于運(yùn)行人員第一時(shí)間掌握重要設(shè)備狀態(tài)的變化，及時(shí)采取有效的處置措施。

3.2 對(duì)開關(guān)量報(bào)警的優(yōu)化

對(duì)于頻繁報(bào)警的開關(guān)量信號(hào)，根據(jù)不同的類型采取針對(duì)性的措施，以不影響對(duì)設(shè)備正常監(jiān)視為前提進(jìn)行優(yōu)化。

（1）對(duì)既配置開關(guān)量報(bào)警，又配置模擬量報(bào)警的報(bào)警信號(hào)，在不影響設(shè)備正常監(jiān)視的情況下，取消其開關(guān)量報(bào)警信號(hào)的報(bào)出。比如“水導(dǎo)冷卻水流量低”信號(hào)為開關(guān)量報(bào)警，與之相對(duì)應(yīng)的設(shè)有“水導(dǎo)冷卻水流量”模擬量下限值，當(dāng)水導(dǎo)冷卻水流量降低到整定值時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)同時(shí)報(bào)出“水導(dǎo)冷卻水流量低”、“水導(dǎo)冷卻水流量越下限”信號(hào)，同時(shí)在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)畫面中的水導(dǎo)冷卻水流量實(shí)時(shí)值由綠色變?yōu)榧t色。針對(duì)此類報(bào)警信號(hào)，取消其開關(guān)量報(bào)警并不影響運(yùn)行人員對(duì)設(shè)備的監(jiān)視，能大幅減少報(bào)警信號(hào)的數(shù)量。

（2）對(duì)于設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)的通信、不參與設(shè)備控制、沒有實(shí)際意義的報(bào)警信號(hào)取消其報(bào)警功能，比如“主變冷卻器油壓異?！毙盘?hào)，不參與設(shè)備的啟?？刂疲矣欣鋮s器水閥、油閥狀態(tài)及冷卻器故障信號(hào)用來判斷設(shè)備運(yùn)行情況。再比如“下導(dǎo)軸承擺度跳閘”信號(hào)，設(shè)備早已被新設(shè)備代替而退出運(yùn)行，但因相關(guān)信號(hào)線未解除，從而導(dǎo)致經(jīng)常頻繁報(bào)出，因此取消此類信號(hào)的報(bào)警功能不會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行和監(jiān)視。

3.3 對(duì)模擬量報(bào)警的優(yōu)化

經(jīng)過前期分析可知，模擬量報(bào)警頻繁報(bào)出的主要原因是該信號(hào)未設(shè)置復(fù)限死區(qū)或者死區(qū)設(shè)置過低，造成模擬量在整定的報(bào)警值附近波動(dòng)時(shí)頻繁報(bào)出，比如“機(jī)組空冷器冷卻水流量”信號(hào)，原報(bào)警復(fù)限死區(qū)按最大量程的5%整定，明顯偏小，很容易在臨界值附近波動(dòng)而導(dǎo)致信號(hào)的頻繁報(bào)出。因此我們按照最大量程的10%來調(diào)整該復(fù)限死區(qū)值，從而減少該信號(hào)在臨界值附近時(shí)的報(bào)警次數(shù)，而對(duì)于沒有設(shè)置復(fù)限死區(qū)的信號(hào)，也按最大量程的10%進(jìn)行整定。

3.4 對(duì)閉鎖庫的優(yōu)化

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置了報(bào)警信號(hào)閉鎖庫，以減少設(shè)備在過渡過程中或者特殊工況下的報(bào)警信號(hào)數(shù)量。因原有的閉鎖庫長(zhǎng)時(shí)間沒有維護(hù)，加之逐年的設(shè)備改造，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的需求，需要進(jìn)行更新和優(yōu)化。我們?cè)趦?yōu)化原有的“機(jī)組技術(shù)供水正反向倒換過程中”、“單系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)”等閉鎖庫的基礎(chǔ)上，增加了“機(jī)組開停機(jī)過程中”、“機(jī)組停機(jī)狀態(tài)下”的閉鎖庫，從而實(shí)現(xiàn)了在上述過程中，因機(jī)組非正常運(yùn)行狀態(tài)而導(dǎo)致的報(bào)警信號(hào)頻繁報(bào)出。當(dāng)需要設(shè)備倒換或者機(jī)組開停機(jī)時(shí)，期間的設(shè)備監(jiān)視由操作人員通過監(jiān)視相應(yīng)畫面來實(shí)現(xiàn)，監(jiān)屏人員只收到關(guān)鍵的幾條設(shè)備狀態(tài)變化信號(hào)，大大減輕了監(jiān)屏壓力，減小了漏掉關(guān)鍵信息的可能性（圖1）。

圖1 優(yōu)化后的閉鎖庫

3.5 對(duì)報(bào)警信息中文描述的優(yōu)化

主要針對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)以下幾種情況的信號(hào)：①一些報(bào)警信號(hào)的中文名描述與其邏輯名不相符，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)備不對(duì)應(yīng)；②一些報(bào)警信號(hào)的中文名描述不是很清楚，不能很好的與實(shí)際設(shè)備名稱相對(duì)應(yīng)；③相同類型機(jī)組的同一設(shè)備其中文描述不一致；④有些設(shè)備因技術(shù)改造其相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)已取消，但監(jiān)控系統(tǒng)中其中文描述沒有修改為備用,并取消其報(bào)警功能，在LCU 重啟時(shí)大量報(bào)出備用信號(hào)。

4 優(yōu)化后成果分析

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在完成上述優(yōu)化并進(jìn)行發(fā)布后，我們進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，以評(píng)估本次優(yōu)化成果，這里主要采取以下兩種方式進(jìn)行分析。

（1）在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)操作員站上截取去年同期所有機(jī)組運(yùn)行時(shí)24 h 產(chǎn)生的事件量，與優(yōu)化后同條件下24 h 產(chǎn)生的事件量進(jìn)行對(duì)比，連續(xù)3 d 的事件量分別減少16%、27%、13%（圖2），發(fā)現(xiàn)優(yōu)化效果明顯。

圖2 優(yōu)化前后3 d 事件量對(duì)比

（2）在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器上截取同比8 月27 日至9 月25 日共30 d 的報(bào)警信號(hào)，發(fā)現(xiàn)事件文件大小平均減少約47%（圖3）。

圖3 優(yōu)化前后30 d 事件文件大小對(duì)比

5 結(jié)束語

本文提出了一種對(duì)三峽右岸電站中水科技計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)事件優(yōu)化的思路，總體來說效果顯著，但因計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)備及軟件的限制，一些好的想法并沒能很好的實(shí)現(xiàn)，比如設(shè)置更多更詳細(xì)的閉鎖條件、將事件進(jìn)行分級(jí)過濾、重要事件語音報(bào)警等更實(shí)用、更智能的功能。目前，三峽左岸電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)正在進(jìn)行軟硬件升級(jí)改造，使用中水科技IP9000 智能一體化平臺(tái)，同時(shí)具備計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)、應(yīng)用軟件平臺(tái)和大數(shù)據(jù)平臺(tái)的功能，可為智慧水電廠應(yīng)用提供運(yùn)行環(huán)境、 集成環(huán)境、維護(hù)環(huán)境和開發(fā)環(huán)境[2]。該平臺(tái)除了具備傳統(tǒng)的事件分級(jí)、語音報(bào)警、報(bào)警信息閉鎖庫等功能外，還具備了智能光字、智能降級(jí)、智能報(bào)警[3]等功能，在將來三峽右岸電站進(jìn)行計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟硬件升級(jí)時(shí)，也可以考慮進(jìn)行上述功能的開發(fā)與應(yīng)用,能更徹底地減輕運(yùn)行人員的監(jiān)屏壓力。