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电厂设备在线监测与故障预警系统的设计与实现(3)

北极星智能电网在线  来源:《电力信息与通信技术》杂志    2017/12/15 8:51:31  我要投稿  

3、系统主要功能

3.1、设备信息管理功能

设备信息管理功能主要用于维护发电机组设备的主要物理信息,包含机组设备的位置信息、设备相关技术规范维护信息(包括设备编码、厂家等)、设备测点等基础信息。 除此之外,还要构建指标体系,将设备上的所有测点进行提取和筛选,选取与设备运行状况密切相关的有用测点(如设备的性能参数、主要指标等),抽象成多个采集点指标。 根据专家案例库挖掘的测点间的计算或逻辑关系维护成虚拟测点,这些虚拟测点称为计算点指标,可作为设备运行健康状况的标志值,也可成为对管理人员而言容易理解、直观化的某些运行参考数据。这些采集点和计算点指标形成整体的指标体系,设备监控和故障预警都要围绕它们来实现。

3.2、模型管理功能

模型管理功能主要用于维护设备的一系列性能参数(如设计参数、特征参数和相关参数等)以及参数报警的上下限值,根据这些参数和限值,通过实时监测参数指标值,系统实现了传统的故障阈值报警。

模型管理模块还有一个主要功能就是关联相似相关设备,建立设备间关系。相似设备是指运行环境、模式相似的平行设备;相关设备是指机组运行过程中,设备健康状况会相互影响的设备。 相似、相关设备的关联,有利于实时监测过程中用户对设备间运行状况的比较,以及故障报警后设备异常数据间的比较和分析。 因为本系统故障预警不是仅仅针对单个测点,而是可以根据专家库的知识,组合多个测点的实时数据来综合判断某设备是否有故障,因此当用户发现某个设备出现告警时,可以通过一层层展开,查看多个相关测点的实时数据,从而判断问题的根源所在。

设备信息和模型管理模块维护的指标信息、性能参数、设备间关系,都会展示在设备指标关系页面(见图 4),便于监控设备运行状况。

3.3、提供专家案例库功能

专家案例库是业务专家通过知识和经验的积累,针对设备形成的故障和预警模型。 系统开发前期大量收集电厂故障方面的资料,并根据专家的专业知识、事故案例分析和专业工程师、检修人员在日常工作实践中积累的经验,把理论和经验相结合分析总结出一套典型故障模型(包括故障征兆、分析、解决方案等)。 通过对典型故障模型的分析和公式量化,把专家的知识、事故案例分析结论和专业工程师、检修人员的故障判断量化为数据、计算公式等一系列明确的预警准则(如横向多个指标间的相互关系、时间纵向的指标变迁等),建立起一套完整的预警机制,并且在电厂设备运行中进行反复的验证,不断汲取经验进行优化完善。 由典型故障模型及其对应的预警准则所构成的专家案例库(见图5),是系统成功预警的基石。

3.4、设备监测功能

系统除了提供电厂传统的组态图监测画面,还提供更为直观明了的设备状态监测画面(见图 6)。状态监测页面以 SVG 图形技术展示了发电机组的工艺流程,并且可以为发电机组主要设备定制监测页面,所有设备都可以点击设备图标弹出其实时监控页面查看运行状况,图 7、图 8 分别为水冷壁实时监测页面和水冷壁测点监测页面。

3.5、故障预警功能

系统通过使用企业自主研发的实时数据技术,对自动采集的实时数据进行存储,再根据前期在系统的知识库模块中建立维护的故障预警准则进行计算和分析,用以判断预警准则是否成立,并将结果快速高效安全地发送到系统 Web 服务器, Web 服务器再将各预警信息实时推送到系统前台的状态监测页面和相关检修人员的手机客户端。

当预警系统发出警示时,用户不仅可以看到发出警示的设备对应的信息,还可以通过关系树查看是该设备的哪些测点可能发生故障,并通过相关相似设备查看发生警示的设备是否会影响到其下游设备的运行或者警示是否是其上游设备的某些异常导致,以便更加直观、快速地找出问题来源。

当某一设备发出告警信息时,系统将其可能影响到的设备问题的相关指标参数,通过趋势图组的形式在同一界面上显示,以及对该设备的相关相似设备运行状况进行分析比较,为相关技术人员查看、分析和判断等工作提供了便利,不仅有利于全面分析问题,还可以极大地提升工作效率减少经济损失。同时系统会将设备可能发生的故障发出处理请求,生成缺陷处理单,并对处理过程、响应时间和处理结果进行跟踪统计。

3.6、检修决策功能

故障和预警发生后,在保障设备安全运行的前提下,对设备进行寿命分析,融合维修成本、节能效益等管理信息,为厂领导提供设备维修和更换方案进行技术经济分析,提供维修辅助决策,并且根据专家案例库里的典型故障模型,提供具体对策和处理建议,指导运行人员进行运行调整和处理,从而有效地消除故障,保证机组设备经济、安全运行。

4、结语

适应国内电力行业的发展需求,实现设备预知性维修,是电力设备检修改革发展的必然趋势。 本系统对机组设备的性能参数进行实时状态监测,自动提取反映设备故障特征的信息,利用故障诊断模型识别设备的健康状态,给出设备最有可能发生故障原因的建议,对解决发电机组设备问题具有很好的指导意义,为机组设备状态检修的优化提供有力支持。

本系统的研究主要集中在设备运行状态预测部分。 目前由于实现故障预警的预警准则是人为分析总结制定的规则,其准确性还需要在实践中反复不断的验证和优化。 不断的完善、优化、充实专家案例库,是本系统未来发展的方向。 由于发电设备的故障预警系统研究是国内外研究的新兴课题,在应用推广上还有漫长的道路要走.

(史兴领 夏力伟 李剑 崔显成 蒋莹莹 毛飞)

延伸阅读:

南网:变电设备在线监测装置通用运行评价指标及指导意见

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