SMA2000狀態監測分析系統在瀑布溝水電站的應用研究

嚴映峰，黃天文，邱 華

(國電大渡河瀑布溝水力發電總廠，四川漢源 610041)

0 引言

瀑布溝水電站位于雅安市漢源縣境內的大渡河干流，裝有6臺容量600 MW的特大型機組，作為四川電網內主力調頻調峰水電站，四川電網對瀑布溝電站檢修的時間要求更加嚴格，客觀上要求設備檢修前精確定位需檢修的設備、明確故障原因，針對性在檢修中予以解決。同時，瀑布溝水電站將建成“無人值班(少人值守)”電站，客觀上要求運行維護人員不在電站也能及時掌握電站運行情況和需要關注薄弱點，而SMA2000狀態分析系統通過計算機網絡，將采集到的設備狀態數據及其分析結果直接放置到開放式的網絡上，提供給不同地點但網絡互通的用戶。瀑布溝水電站SMA2000狀態分析系統以中水科H9000 V4.0為基礎，使用Oracle數據庫，采集電站計算機監控系統數據存儲于數據庫中，并進行在線監測、事故追憶、故障診斷、專家指導等工作，特別是在H9000逐步弱化事故追憶和歷史趨勢分析功能后，SMA2000的事故追憶和趨勢分析就顯得更加不可或缺。

1 瀑布溝水電站SMA2000系統的設計方案

1.1 瀑布溝水電站SMA2000系統的設計原則

1)先進性:硬件設備的配置和設備選型代表當前的技術發展的國內外先進水平，保證在一定使用期內設備型號性能等均不落后。

2)開放性:采用標準化及開放的硬件及軟件產品，可跨平臺運行。

3)實用性:功能完善，操作維護方便，豐富的診斷分析手段。此外，系統還可以作為實驗平臺進行各種實驗研究，且有較詳細的使用操作和維護說明。

4)可擴展性:數據信息可按批次接入，系統容量可擴展。

1.2 瀑布溝水電站SMA2000系統的設計方案

1.2.1 網絡及硬件設計方案

1)SMA2000是面向網絡的分布開放系統，瀑布溝系統由1臺服務器構成，接入已有的開放的以太網。系統設置下列服務器:數據庫服務器，WEB發布服務器，數據采集服務器，數據分析服務器等。系統對外通訊連接配置必要的安全隔離設備。

圖1 瀑布溝狀態分析系統聯網示意圖

2)如圖1，利用已有的生產現場計算機監控系統至生活區間的仿真系統網絡連接，將瀑布溝生產現場的實時數據傳送至仿真系統數據服務器。狀態分析系統應用程序服務器再從仿真系統數據讀取歷史數據進行分析。

3)采用此種設計，還將WEB發布服務器、數據分析服務器均合并到一臺WEB發布服務器上，達到了資源最佳共享。

4)深溪溝水電站作為瀑布溝水電站反調節電站，其計算機監控系統與瀑布溝計算機監控系統通過縱向加密認證裝置互連，通過該互連網絡，將深溪溝設備狀態信息送至狀態分析系統，在圖1基礎上增加對深溪溝數據的分析，形成如圖2的網絡結構。

圖2 瀑布溝狀態分析系統聯網示意圖

5)瀑布溝計算機監控系統在深溪溝電站設備數據轉發給狀態分析系統使用后，將導致瀑布溝計算機監控系統數據庫、畫面、內存、CPU等占用加大，故在瀑布溝計算機監控系統中深溪溝數據不進行歷史存儲，歷史存儲功能分別放在深溪溝電站現場和仿真系統數據服務器，大大地減輕了瀑布溝計算機監控系統歷史數據服務器的負擔。

1.2.2 瀑布溝狀態分析系統軟件方案

1)后臺處理軟件。如數據采集和報警自動生成及處理軟件，數據查詢服務軟件，WEB服務分析子系統，自動報警郵件系統等。

2)人機交互界面。包括用戶管理子系統，趨勢分析子系統，數據選擇子系統，圖形生成與導出子系統，數據報表子系統，系統功能子系統，功能設置子系統，報警子系統，等，供用戶各種需求。

2 瀑布溝水電站SMA2000系統的數據處理

2.1 瀑布溝水電站SMA2000系統數據采集與分析內容

1)瀑布溝電站已有較為完整的設備在線監測系統來負責主機、主變、開關站設備的在線監測任務。SMA2000主要負責包括主輔設備啟停情況，開關動作情況，油位、水位、氣壓、機組等各部溫度等模擬量趨勢，設備故障告警及在線監測系統報警等信息的采集。

2)直接數據源為瀑布溝計算機監控系統，只要計算機監控系統能采集到的數據，狀態分析系統均能進行采集。

2.2 瀑布溝水電站SMA2000系統數據分析方式

1)模擬量數據特征值分析，通過分析模擬量最大值、最小值、平均值等，來表現數據變化特征，并采用表格、圖形等直觀方式表現出來，十分方便數據趨勢分析，對時間精確度要求不高的數據分析效果尤其好。

如想要了解6F機組水機屏上導7號點某時間段瓦溫變化趨勢，只需選取該點在需要掉看的起始時間節點間的平均值，趨勢十分明顯。用戶可以方便選取、方便調看，還有各種圖表供導入導出，大大豐富了觀察手段。

2)比較分析。譬如，有橫向對比和縱向對比等多種對比手段。如想了解6F機組水機屏上到7號點在某時間段內是否合格，可以將水機屏7號點與本地屏7號點對比，也可將之與其它機組相同位置測溫點進行對比，也可以與本機組該部軸承其它測溫點平均值對比、還可以與該點前段時間的值對比等等，使用者可以任意配置對比參數，以獲得詳盡的結論。

3)關聯分析。譬如，在分析機組瓦溫時，與機組振擺、軸電流大小、壓力脈動、機組負荷同時分析，以獲得機組一個綜合性的分析結果，振擺過大必然導致軸電流過大和瓦溫高。軸電流過大必然會更進一步損壞推力瓦等，關聯項可由使用者方便設置。

4)局部放大，整體縮小分析，參照物平移分析。在對數據進行分析處理時，可以認為放大部分需要關系的數據細節，可以調整各數據圖表顯示的上下限制值，以方便使用人員獲得最佳觀察和分析數據的視角。

5)模擬曲線功能。譬如要分析母線電壓是否合格，可以根據一定的設置，模擬電壓曲線限制值，對比實際值是否在模擬的限制曲線范圍內。

6)統計分析功能。對告警頻率、越限次數等進行統計，已獲得一定的趨勢，依此趨勢判定設備是否異常。

3 瀑布溝水電站SMA2000系統其它應用

3.1 備用歷史庫功能

瀑布溝水電站計算機監控系統采集的數據點多，數據量大，在設計初期，按照所分鐘級數據存儲1 a，秒級數據3個月規劃的歷史庫，但在后期電站數據采集范圍擴大，特別是新增有關AGC、AVC等需要大量存儲秒級數據逐步補充后，當前分鐘級數據勉強維持1年，秒級數據只能保存10多天，造成歷史庫負擔極為重。在趨勢分析系統接入后，其可代替監控系統存儲大量諸如振擺報警、開關電流等不涉及影響設備安全穩定地次重要數據，降低監控系統歷史庫工作負擔。

3.2 事故追憶功能

瀑布溝水電站計算機監控系統上位機H9000的事故追憶功能使用不便，在SMA2000投運后，由于直接與電廠辦公網絡互連，電廠員工可就地獲取事故發生時的相關數據，并進行追憶分析。

3.3 實時趨勢監視功能

瀑布溝水電站計算機監控系統上位機H9000的數據實時趨勢監視功能較為粗糙，顯示范圍顯示框均不能調整，相關表格不能自動生成文件或圖表。在SMA2000投運后，可在該系統上自動生成相關圖表。

4 結語

瀑布溝水電站SMA2000狀態分析系統即既可安裝客戶端訪問，也可直接訪問，充分融合了B/S和C/S兩種模式的特點，解決了原有的H9000系統難以解決的問題，方便了瀑布溝電廠對設備狀態的分析，基本滿足了瀑布溝水電廠數據分析工作的需求。自投運以來，有力地支持了瀑布溝電站的數據分析工作，減輕了運行人員的工作強度，取得了一定的經濟和社會效益，對其他電廠有一定的借鑒意義。

［1］Simon Robinson ollie Comes［M］.北京:清華大學出版社，2002.

［2］袁衛.統計學［M］.北京:高等教育出版社，2000.