三峽右岸電站狀態監測趨勢分析系統的設計與實現

劉先科 盧 熹 焦江明

（三峽電廠，湖北 宜昌443133）

0 引言

所謂狀態監測趨勢分析系統即一種設備狀態監測與故障診斷技術的工程應用系統，其主要用途是了解、掌握設備在運行過程中的狀態，確定設備整體或局部是否正常，使故障或缺陷在早期即被暴露，幫助分析故障成因，預報故障發展趨勢，并為事故分析和處理提供依據。

三峽工程是當今世界上最大最先進的水利樞紐工程，意義重大。（1）發電機組裝機臺數多、容量大，僅三峽右岸電站就擁有18臺單機容量777.8MVA的巨型水輪發電機組；（2）三峽電站在電力系統架構中擁有重要地位，是關鍵性的網絡節點，設備的運行對電力系統有重大影響；（3）三峽樞紐有著關鍵性的航運和防洪功能，與上下游防洪抗旱和長江航道直接相關；（4）三峽工程是中國的形象工程，還具有重要的政治意義。

從各種意義上來說，三峽電站設備必須實現安全穩定運行，而設備狀態監測趨勢分析系統對保障三峽樞紐安全穩定運行目標的實現是不可或缺的。

1 架構三峽右岸電站狀態監測趨勢分析系統軟件平臺

1.1 系統基礎——B／S結構

構建軟件系統的架構一般有C／S結構和B／S結構，三峽右岸電站狀態監測趨勢分析系統以B／S結構為基礎搭建。所謂B／S結構即瀏覽器＋服務器，分Internet瀏覽器、Web服務器和數據庫服務器3個層次，按照客戶端Internet瀏覽器—Web服務器—數據庫服務器—客戶端Internet瀏覽器模式運行。

1.2 系統采用ActiveX組件技術

微軟公司開發的ActiveX控件技術，可在瀏覽器及其他應用程序中鑲嵌，并在實現數據處理、顯示、效果展示等功能方面有優秀表現。

1.3 系統采用ORACLE數據庫系統

ORACLE數據庫系統以分布式數據庫為核心，ORACLE服務器由ORACLE數據庫和ORACLE實例組成。ORACLE數據庫的存儲結構為一個或多個表空間＋數據庫模式對象，模式對象可以是數據庫鏈、簇、索引、同義詞、存儲過程、表、視圖、序列等，邏輯存儲結構為表空間、段和范圍。

1.4 系統的安全構架

為保證基于B／S構架的數據分析挖掘系統長期穩定運行，必須構建完備的安全保證機制。系統的安全構架主要考慮以下安全因素：程序結構的安全性，保證系統在運行過程中不被非法手段侵入；數據操作的安全性，區分數據采集處理與展示，保證數據安全；人員訪問的安全性，對訪問人員進行身份認證，賦予不同權限。

1.5 系統軟件功能的設計

三峽右岸電站狀態監測趨勢分析系統采用歷史數據庫的數據，經過分析和處理，以表格、直方圖、趨勢圖、餅狀圖等形式展示結果，直觀地表現監測對象的運行趨勢。系統主要實現以下功能：（1）數據采集功能：電廠監控系統歷史數據庫是系統主要數據來源。系統從歷史數據庫采集包括模擬量數據及其相應壓縮數據、開關量數據、事件記錄等在內的全部數據。電廠的其他監測數據采集設備也可作為系統數據來源。（2）數據分析功能：數據涵蓋液位、壓力、溫度、流量、振動、電流、電壓、開關量等類型，分析方法有趨勢分析、狀態分析、偏差分析、比較分析、關聯性分析等，分析結果生成曲線圖、直方圖、柱狀圖、散點圖、報表等。（3）分析報告和報表功能：對歷史數據庫中的數據進行分析，自動生成相關分析報告和報表，為三峽右岸電廠的預防性維護提供可靠的依據。（4）直觀數據顯示功能：對歷史數據進行處理后，系統以直觀形象展示結果，包括餅狀圖、柱狀圖、趨勢圖、報表等，實現狀態監測趨勢的圖形化顯示。（5）網絡瀏覽功能：提供 Web服務器，實現基于Internet／Intranet網絡的用戶遠程瀏覽、系統分析及故障診斷。（6）為高級應用提供接口：提供開放的系統平臺接入接口，為將來系統升級、增加新的系統分析應用軟件提供開放的接口。（7）系統兼容性：系統應能與三峽電廠其他系統兼容，以提高數據覆蓋度和集成度。（8）專用終端系統級管理功能：包括授權和控制功能權限／數據權限、修改和管理系統的數據采集／數據庫參數、設定和修改報警參數、在線升級、系統幫助等。

2 三峽右岸電站狀態監測趨勢分析系統的硬件實現

狀態監測趨勢分析系統是面向網絡的分布式開放系統，由若干臺服務器構成，由開放的以太網連接。系統硬件設備包括數據采集服務器、數據分析服務器、Web發布服務器、數據庫服務器以及系統對外通訊連接的安全隔離設備。典型系統結構如圖1所示。

系統具有網絡遠程分析服務功能，由Web服務器采用ⅡS Internet信息服務單元提供Web數據服務。系統配置多臺Web發布服務器聯合并行運行。

3 三峽右岸電站狀態監測趨勢分析系統監測對象設計

水輪發電機組現場布置有各類振動、溫度、壓力、流量、液位、電壓、電流測量元件，提供現地的實時原始數據，經過數字轉換后將數字信號上送監控并進入歷史數據庫供趨勢分析系統使用。主要監測對象如下：（1）軸承：包括導軸承（上導軸承、下導軸承、推導軸承）瓦溫、油位、油溫等。（2）發電機：包括定子鐵芯溫度、槽溫、鐵芯齒壓板溫度等。（3）空冷器：包括空冷器進出口水溫、冷熱風溫度等。（4）水輪機：包括水輪機效率、流量、頂蓋、蝸殼、轉輪腔、尾水管各段壓力等。（5）勵磁調速：包括勵磁電壓、電流、機端線電壓、機端相電壓、定子電流等。（6）機組狀態：包括機組水頭／效率／轉速、導葉開度、有功／無功、設定反饋等。

圖1 狀態監測趨勢分析系統網絡結構示意圖

4 結語

三峽右岸電站狀態監測趨勢分析系統的開發設計由技術廠家和三峽電站聯合完成，采用了大量先進技術，充分契合生產現場，自投運以來取得了巨大的成功，為電廠的安全、可靠、穩定運行發揮了重要的作用。

狀態監測趨勢分析系統在設備監測、故障診斷、事故分析、狀態檢修評估等方面具有重要意義，對實現電站安全穩定運行具有特殊意義，業內未來可以在運用和發展該系統方面作出更多努力。

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