探討設備智能診斷技術系統在智慧電廠的應用

楊紅軍

摘 要：基于計算機技術、物聯網技術、人工智能技術、機械自動化技術等結合應用，電廠自動化水平、信息化水平、數據化水平、智能化水平大幅度提高，實現傳統電廠向智慧電廠的有效轉變。文章以智慧電廠設備智能診斷技術系統為研究對象，對其應用價值、實現框架以及發展趨勢進行了簡要分析，旨在提高電廠設備故障運維質量，保障電廠各機組穩定、安全運行，推動智慧電廠高質量建設與發展。

關鍵詞：智能診斷技術系統;智慧電廠;設備故障;故障特征

引言：

在信息化、網絡化、數字化時代背景下，傳統電廠運行與管理模式已經無法滿足實際需求。如何利用科學技術構建智慧電廠，促進發電與其他產業深度融合，已經成為新時代電力企業可持續競爭發展過程中關注的重點問題。設備智能診斷技術系統以其對設備運行狀態的智能分析、評判、監管、決策，能夠有效提高設備運行安全性、穩定性、可靠性，降低設備故障對電力系統的影響，更好為電力用戶服務。故加強設備智能診斷技術系統設計與應用是智慧電廠建設重要任務之一。本文淺談一下設備智能診斷技術系統的幾點認識，意在拋磚引玉，為我國智慧電廠建設提供一些思路。

一、智慧電廠中設備智能診斷技術系統應用價值分析

發電廠是電能生產與提供的重要場所，隨著電能應用范圍的不斷擴大，經濟建設與社會發展對電能需求的不斷增多，對發電廠建設、運行與管理提出了更高要求?！鞍踩?、經濟、節能、環保、高效、創新”是新時期發電廠建設與發展的基本原則與主要目標[1]。其中安全占據首位，只有保證發電廠設備安全與穩定運行，才能實現電能安全生產與供應，從而為電廠經濟有效節約、能源高效利用、環境科學保護、技術持續創新等營造良好生產環境。設備智能診斷技術系統可通過設備運行數據自動化采集、分析、處理，掌握設備運行安全狀態;能夠根據電廠設備故障特征對設備運行風險進行識別、評價、判斷;能夠針對設備故障給予自動化處理，從而減少設備故障發生率，減輕設備故障發生對電能安全生產的影響。與此同時，隨著電廠現代化建設進程的不斷加快，通信技術、大數據技術、物聯網技術、自動化技術等與電廠生產、管理融合程度的不斷加深，電廠智慧化發展成為必然趨勢。而智慧電廠建設需要從基礎設備層、智能控制層、生產管理層、電廠決策層等進行優化，這在一定程度上促進了自動化設備、智能設備在電能生產、供應中的應用[2]。采用傳統設備運維管理模式與方法已經無法滿足實際需求。而設備智能診斷技術系統的有效應用，能夠克服傳統設備運維管理存在的不足，滿足智慧電廠設備運維管理需求。此外，隨著電廠機組規模的不斷擴大，機組運行系統復雜程度的不斷提高，設備運行數據海量增多，運用智能診斷技術系統能夠從海量數據中挖掘有價值數據，以便工作人員全面、準確掌握設備狀態、設備故障特征，從而給予設備故障及時、有效判斷和處理，進而最大程度減少設備故障影響，提高電廠設備管理能力，促進電廠安全穩定運行和優化發展。

二、智慧電廠中設備智能診斷技術系統實現框架分析

（一）設備智能診斷技術系統基礎框架

設備智能診斷技術系統屬于綜合性管理系統，具備數據挖掘、設備監控、設備故障診斷、設備故障預警、設備故障自動化處理、設備參數調整等功能。能夠在運行過程中從海量數據中挖掘出最有價值的信息，并根據信息對設備運行狀態進行感知、識別、預測、判斷，及時發現設備運行安全隱患，從而將設備運行風險消滅在萌芽中。故在進行設備智能診斷技術系統設計時，可采用模塊化設計法將系統劃分為多個模塊，通過各模塊彼此關聯、彼此協作達成設計目標，發揮設計作用。通常情況下，智慧電廠設備智能診斷技術系統可由數據采集模塊、信息傳輸模塊、信息顯示與處理模塊、故障特征提取模塊、設備運行故障診斷與預警模塊、數據庫模塊等構成[3]。與此同時，智慧電廠設備智能診斷技術系統開發時可進行三層布局，從上至下分別為用戶應用層（用于用戶進行前臺操作）、業務邏輯層（用于系統功能有效實現）、數據操作層（用于數據采集、整理、分析、存儲、傳遞等）。

（二）設備智能診斷技術系統主要功能

設備智能診斷技術系統所具備的功能具體體現在以下幾方面：

（1）數據采集功能：即對設備各項數據進行采集，包括設備運行參數、設備振動參數等，可通過發電廠集散控制系統、旋轉機械診斷監測管理系統等獲取。

（2）信息處理功能：在信息傳輸模塊、信息處理與顯示模塊等共同作用下，實現對信號、數據等有效處理，包括原始信號去噪聲、信號干擾消除、時域波形分析、三維圖譜分析、行為軌跡分析等。

（3）故障特征提取與表示功能：即借助故障特征提取模塊從采集到的數據中將設備故障特征信息進行有效提取和表示，以便系統及時發現、判斷設備故障。在此過程中，運用到的特征提取方法較多，如小波分析法、時域提取法、頻域變換法等。在對提取特征進行表示時，可運用表示形式眾多，如通過均值、方差、概率密度函數等表示信號幅值特征;通過自相關函數、互相關函數等表示信號時域特征;通過自功率譜、互功率譜等表示信號頻域特征等。

（4）設備故障診斷與預警功能：該功能是設備智能診斷技術系統核心功能，也是設備智能診斷技術系統應用主要目標。其實現主要借助系統設備故障診斷與預警模塊，對提取到的設備故障信號特征進行處理分析，準確判斷故障類型，預測故障發生時間，確定故障發生位置，評估故障影響程度等，并在此基礎上進行預警，以便工作人員及時預防和處理故障。

（三）設備智能診斷技術系統關鍵技術

智慧電廠設備智能診斷技術系統所應用到的技術眾多，其中大數據技術、專家系統技術、設備狀態監測技術、計算機視聽覺技術、智能分析技術、故障信號特征提取技術等是系統設計與實現關鍵技術。

就計算機視聽覺技術中的聽覺技術（圖1）而言，能夠根據智慧電廠設備運行過程中所產生的音頻信號，進行故障特征提取，從而了解設備實際運行狀態，判斷設備是否存在運行故障并對其發生位置、形成原因等進行判斷。就智能分析技術而言，系統基于線性回歸分析、因子分析、樸素貝葉斯模型分析、相關性分析、人工神經網絡模型分析等對系統控制對象運行指標、輸入輸出關系等具有準確掌握，為設備故障診斷、預測、控制等提供依據。

三、智慧電廠中設備智能診斷技術系統應用發展趨勢

在新時代背景下，隨著電廠智慧化水平的不斷提高，設備智能診斷技術系統將趨向功能多元化、系統集成化、設備控制智能化等趨勢發展。即設備智能診斷技術系統能夠與其他系統互聯互通，切實提高設備信息共享水平，同時深入挖掘設備運行數據，通過數據快速分析，實時掌控設備狀態、設備運行規律、設備運行特征，給予設備故障有效預測，并對其進行智能控制與處理，保證電廠生產安全的同時，節約設備運維人力資源、物質資源，提高電力企業生產綜合效益。

結論：智慧電廠建設是互聯網技術、大數據技術、人工智能技術等與實體經濟深入融合的具體表現，對發展高質量電力企業存在重要影響。智慧電廠對機組運行質量、效率、安全具有較高要求，強調運行先進且科學技術給予機組優化控制。而設備智能診斷技術系統的設計與應用可有效滿足智慧電廠設備運行管理需求，給予電廠設備智能評判、監測、控制。因此，電力企業以及相關工作人員應高度重視設備智能診斷技術系統，能夠在不斷努力探究下進行系統完善、改進、優化，持續提高智慧電廠設備智能診斷水平，推動智慧電廠優化發展。

參考文獻：

[1]李清東，盧鵬舉，潘巧波，等.數字化電廠智能巡檢技術在風電場的應用[J].黑龍江電力，2021，43（04）：302-306.

[2]趙昕.火力發電廠智能化研究及關鍵技術[J].電氣技術與經濟，2021（03）： 22-23.

[3]陳小松，張煦，文正國，等.iP9000水電廠設備診斷分析技術研究與實現[J].水電站機電技術，2019，42（12）：35-37+101.