水电站计算机监控系统智能报警研究

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摘要：以水电站计算机监控系统为基础，筛选出能够反映水轮发电机组及其辅助设备运行状态和故障现象等方面的特征数据，进行设备运行趋势分析、故障分析及故障辅助决策研究；并以降低运行人员工作强度，提高设备健康水平为目的，探讨智能报警系统的建设及应用。

关键词：智能报警；运行趋势分析；故障分析；故障辅助决策

引言

水电站计算机监控系统用于监视和控制全厂所有设备。计算机监控系统一般将开关量信号分为状变信号、故障信号、事故信号等；而模拟量信号一般设置高、低限，越限时报警，需要运行值班人员24h不间断进行监视，设备运行趋势分析及故障处置均依赖于运维人员的专业技能水平，并且无法做到实时在线分析预测，易因人员疏忽或技能水平不足而忽视重要信号，从而导致事故发生。建立智能报警系统，取代人工监视，可最大限度减少人为因素的影响，依赖可靠的分析技术和手段，实时分析设备运行趋势，及时定位故障原因，缩短故障处置时间，提高设备运行可靠性。

1智能报警系统的设计原则

智能报警系统的设计原则主要有以下四个方面：（1）智能报警系统部署在信息管理大区，系统通过安全隔离装置从控制区实时获取监控系统数据、从非控制区获取在线监测、故障录波、电能量采集和继电保护信息管理系统等系统数据，并将数据存储于信息管理大区。（2）智能报警系统数据获取、处理的过程不影响现有系统的运行和性能，系统采用标准化、开放式的接口技术，便于后期的功能扩展。软件模块根据功能发展逐步配置，新增加的设备和软件不影响原有系统的可靠运行，应满足系统不断发展和完善的要求。（3）通过智能报警系统整合全站机电设备信息，实现对机电设备运行状态的实时监视分析，对可能发生的故障进行预测，对已发生故障提供处置方案。（4）智能报警系统获取了计算机监控系统的全部数据，系统要替代计算机监控系统的监视功能，同时降低运行人员的工作强度，需对报警信息进行优化。当设备出现必须运维人员进行干涉的状况时智能报警系统才产生报警提示，报警信息单独显示，不与其他正常的事件信息同框。报警信息优化原则如下：1）正常的状变信号，如排水泵启停、轮换等信号不进行提示；2）开关量报警信号在一定时间内自动复归且不影响设备运行的不进行提示；3）发生事故时，报警信息只显示启动事故停机的报警信号，其他伴随事故而触发的报警信号不在报警信息中显示，可在下级菜单或其他报警框中查看。

2智能报警系统的结构

智能报警系统布署在信息管理大区，采用分布式星型网络结构，系统建立独立的历史数据库，实时接收和存储计算机监控系统、机组状态在线监测等系统的数据。计算服务器根据运行趋势分析逻辑和故障分析策略实时分析设备的运行数据，并与历史数据进行比较，通过机器自学习建立智能报警定值。工程师站用于系统升级和维护，报警工作站则将分析结果及故障处置策略推送给运行维护人员。系统结构如图1所示。

3智能报警系统的功能

3.1运行趋势分析及预警

通过对历史数据进行相同工况下同一设备的运行数据趋势分析，相同工况下同类设备的运行数据趋势分析，不同工况下同一设备的运行数据趋势分析，不同工况下同类设备的运行数据趋势分析等，建立设备的健康图谱、智能定值，并根据实际情况进行人为调整。设备当前运行数据超过历史平均值的上限或下限时进行预警，提示运维人员进行检查，提前发现设备劣化趋势。系统具有可自由组态的运行趋势分析工具，针对设备特定的运行趋势可自由选择相关的特征数据，制定数据分析方法及预警条件，系统按设定的分析方法进行趋势分析，分析结果达到预警条件时进行预警，分析设备参量单位时间变化幅度、设备运行时间、设备启动间隔时间等。例如，排水系统可进行如表1所示的运行趋势分析。

3.2故障分析及辅助决策

系统的故障分析及辅助决策功能基于设备运行维护人员的经验，运维人员根据经验对系统故障分析及辅助决策进行组态。设备发生故障时，系统可视化地展现故障原因，并根据故障报警信息、设备运行工况及知识库，给出故障报警原因及其可信度，辅助运行人员快速、准确定位设备故障部位及原因。根据故障原因及知识库，推送故障处理建议及措施，紧急情况下推送相关的故障应急预案，辅助运维人员快速、正确地处理紧急异常事件。例如图2所示的调速器系统PLC故障，系统根据“PLC-A运行信号”“PLC-B运行信号”消失或“主控PLC切换”信号判断PLC故障，并给出了故障判断的可信度及处理建议。

4结语

大数据技术、人工智能与机器学习技术的发展成熟，为实现水电站计算机监控系统智能报警功能提供了便利条件。结合水电站现有的计算机监控系统，可方便地建立智能报警系统，将繁杂的运行监视任务简化，最终实现“无人监视”，可以大幅降低人员劳动强度，同时提高设备运行可靠性，助推水电站运行管理模式的发展创新，为智慧水电的建设提供一定的参考。

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作者：高国 单位：雅砻江流域水电开发有限公司