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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

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  

北极星智能电网在线讯: 随着电厂自动化程度的增加,提高关键设备的有效性运行和可维护性也变得非常重要。传统的设备检修方式日益暴露出其局限性,设备故障带来的经济损失也日益受到发电企业的重视和关注。文章通过对发电机组设备安全现状的分析,基于专家案例库丰富的故障和预警模型,结合 IO 组态、高速数据通信等信息化技术,详细阐述了电厂设备在线监测与故障预警系统的设计与实现。 系统的应用能够对设备故障提前告警,确保设备安全稳定运行,有效降低设备故障发生率,大大提高了机组设备的管理效率。

0、引言

电厂生产过程的任何故障不仅直接影响电能产量和电能质量,而且还可能造成设备损毁和人身事故。要使发电机组设备能够安全、可靠、有效的运行,使其充分发挥作用,发展设备状态监控和故障预警技术是必经之路。 故障预警技术的基本思想是实时监测设备的运行状态,在设备故障产生初期,即设备当前运行状态与正常状态偏差较小时,给出准确的、快速的诊断结果,为检修和运行人员争取更多的故障处理时间与主动性,提高机组设备的可靠性,降低维修成本,减少经济损失。 电厂设备在线监测与故障预警系统,针对电力行业发电机组中重要的设备设计并研发的一款智能分析系统,为发电机组的设备监控、预警、检修、辅助决策等提供整体的解决方案。

1、系统架构设计

1.1、物理架构

电厂设备状态监测与故障预警系统的物理架构如图 1 所示。 系统的物理架构构建了从生产数据实时采集到应用层数据处理,再到多平台信息展示的应用架构,形成完善、高速、安全的环境体系,以实现电厂设备的实时监测和预警。

1) 生产层: 包含分布式控制系统(Distributed Control System, DCS)、 可 编 程 逻 辑 控 制 器(Programmable Logical Controller, PLC)等 多 个 系 统,通过分布式采集器,从这些系统中采集数据,并将数据发送到应用层。 生产层和应用层两者之间通过物理隔离装置进行连接,使得采集的数据只能单向地从生产层流向应用层,保证了实时数据的高效安全稳定传输。

2) 应用层: 包括实时库服务器、 Web 服务器、数据库服务器、文件服务器、接口服务器等一系列设备,实时库服务器获取从生产层面传来的实时数据,对这些数据进行统一划分、归档,再将处理过后的数据经由内部网络传输到 Web 服务器,由 Web 服务器发送给多平台的信息展示层。

3) 多平台信息展示层: 在该层系统通过 Web 服务器,向 PC 端、手机端等多个平台推送最新设备运行信息,用户可以随时掌握设备运行状态并对可能发生的故障进行排查,保证了电厂安全、高效、稳定的生产,减少经济损失。

1.2、数据架构

系统按照数据类型可分为从设备上实时采集的原始数据、 Web 系统中维护的设备测点信息和配置的指标工况故障信息以及实时库内的信息,通过对数据进行处理后就可得到监测预警数据。 实时库作为重要的一环,支撑起系统状态监测和故障预警这2 个主要功能。 系统的数据架构如图 2 所示,通过IO 模块,获取原始数据,经由内部网络传输到实时模块。 在这一过程中,实时数据库保留原始数据的实时快照,以备 Web 系统所用。 实时模块分为 3 个子功能模块,分别是历史模块、报警模块和计算模块。

1) 系统通过历史模块,记录实时数据并实例化,用于系统学习和分析各设备的历史运行规则。

2) 报警模块根据获取 Web 系统中维护的设备测点参数,通过算法获得各设备对应工况等信息,再通过对实时数据的计算分析比较生成报警记录。

3) 计算模块通过系统的 WebSocket 服务,获取实时数据库提供的实时快照、历史数据和报警数据,并经过 Web 系统的再处理,以报表、表单、图形、消息提醒等方式展现给用户。

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