互聯網+下電站設備遠程診斷系統研究

李立偉（1.上海電氣電站服務公司，上海 201600；2.上海交通大學 機械與動力工程學院，上海 200240）

互聯網+下電站設備遠程診斷系統研究

李立偉1.2
（1.上海電氣電站服務公司，上海 201600；2.上海交通大學 機械與動力工程學院，上海 200240）

本文首先分析了基于互聯網的電站遠程診斷系統的的建設可有效提升電廠對設備的運行及管理水平，并可擴展電站設備制造廠商的服務業務、提升設備設計水平，并指出電站遠程診斷系統的定位與應承擔的職能。在此基礎上，對遠程診斷系統建設的硬件架構與軟件功能進行詳細論述。

互聯網+ 電廠 遠程診斷 信息

國務院于2015年7月份發布了《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》，指出“互聯網+”智慧能源主要包括四個方面：推進能源生產智能化、建設分布式能源網絡、探索能源消費新模式、發展基于電網的通信設施和新型業務。在能源的生產領域，指導意見鼓勵能源企業運用大數據技術對設備狀態、電能負載等數據進行分析挖掘與預測，開展精準調度、故障判斷和預測性維護，提高能源利用效率和安全穩定運行水平。

近幾年來，國內各大電站設備制造廠商已逐步將發展戰略從傳統制造業向現代服務業轉變。電站設備遠程診斷平臺的建設基于對電廠設備大數據的挖掘、整理與分析，為電廠提供設備的提前預警與故障診斷等服務，并進一步擴展了如遠程技術培訓及技術交流服務、備品備件聯儲電子商務服務、國際業務拓展服務、移動互聯網宣傳服務等符合“互聯網+”內涵的全方位服務。

1 遠程診斷系統建設目的及特點

1.1 遠程診斷的目的

建設電站設備遠程診斷系統，對電廠實現遠程管理和診斷維護的管理模式，不但能夠幫助電廠提高機組運行和管理水平，還能幫助電站設備廠商建立更有效、更科學的機組售后服務管理體系；全面提升企業的機組故障診斷和維護能力、機組大修和現場啟停機指導能力，同時可以幫助電站設備廠商加快對產品設計、工藝和制造水平的快速完善，不斷提高產品創新能力、盈利能力和競爭力，為進一步促進降本增效工作做出貢獻，最終實現電廠和設備制造廠商雙贏的局面。

1.2 遠程診斷的特點

與傳統的現場診斷相比，遠程診斷具有以下幾點特點及優勢：消除了專家到達現場的地域差和時間差，快速反應，及時處理；利用網絡優勢，實現頂級專家匯聚，共同會診；具備強大的數據庫，隨時調用；快速診斷故障設備，提高設備可靠性；降低計劃性維修成本等。

2 遠程診斷系統定位及職能

遠程診斷服務中心是電站設備制造廠商實現從傳統的設備服務向信息化服務延伸的重要平臺，主要承擔以下職能：

（1）實現電廠運行數據的采集、傳輸、存儲、監測、預警和診斷分析等功能。（2）通過電站設備制造廠商遠程監測及診斷分析平臺，長期跟蹤電廠運行參數，發現機組運行中與設計參數不符、運行狀況不佳、可能存在的隱患，將結果及時反饋給電廠，避免和減輕非計劃停機給電廠帶來的損失。（3）基于長期運行數據的積累，通過電站設備制造廠商與電廠雙方配合，進行系統性的定量分析、方案比較，提供最合適于電廠、定制化的運行優化建議，有效提高電廠運行水平和經濟性。

（4）通過定期或不定期的報告、技術專家會診的形式，提供最準確、及時的判斷和建議意見給電廠，幫助電廠不斷提高機組運行和管理水平。（5）基于遠程數據監控及診斷平臺數據，不斷積累機組現場運行故障案例，逐漸完善專家診斷案例庫，最終實現平臺智能診斷功能。（6）基于長期運行數據的積累，總結分析同類型機組實際運行數據與設計參數的差異，幫助電站設備制造廠商各大廠不斷修正和優化設計參數，不斷提高設計和制造水平。（7）通過對電廠長期運行數據的綜合分析和判斷，及時上報備品備件采購、機組運維及檢修計劃給電廠，拓展平臺服務的廣度和深度。

3 遠程診斷系統總體設計

3.1 遠程診斷系統特性

遠程診斷系統的設計應具備以下特性：

（1）先進性：在設計思想、實現方法以及算法理論等方面把握最新的計算機技術、網絡通信技術、數據庫技術和軟件工程管理模式的發展方向，選擇先進的軟件和信息技術構建應用的支撐和運行環境，確保最大限度地提高軟件系統的使用壽命和擴展能力。

（2）實用性：軟件系統充分考慮各類使用人員的能力和素質、專業結構、部門業務需求等諸多因素對應用產生的綜合影響。系統獲取的各類數據，在符合國家有關標準的前提下，確保數據傳輸的準確性。軟件功能應該易學易用、操作簡單。達到功能實用、用戶界面友好、使用方便靈活的要求。

（3）開放性：軟件系統堅持開放性原則，采用開放式體系結構和功能分布式系統設計，遵循相關標準，滿足遠程診斷的發展及與其它系統集成的需求。保證本應用與其他應用的互聯互通，能實現數據共享、數據交換等應用集成服務。

（4）可擴展性：軟件系統適應遠程診斷發展的變化，適應設備的升級換代和新技術發展的要求，在不影響原系統運行的情況下，實現系統的擴展。軟件系統建設前期就應做好總體規劃，保證系統平臺、應用平臺和應用軟件不僅能夠滿足現在的要求，而且可以方便地擴展將來的業務需求，并具有向未來技術平滑過渡的能力。保障應用具有良好的二次開發功能，滿足用戶對應用進行自擴充的需求。

（5）可靠性：采用高可用性技術，保證應用長期穩定地運行；在網絡、主機、數據庫或應用出現問題時，及時、快速地恢復，保證系統數據的完整性，保證應用的穩定性；系統硬件配置采用冗余的結構，保證系統的快速故障隔離與恢復。

（6）安全性：采用身份認證、訪問控制、數據加密等安全技術，構建科學合理的安全防護體系和全方位的安全保障體系。

（7）可配置性：應用的部署、使用及管理以簡便、易于操作、方便實用為準則。提供靈活的配置管理支持，靈活地調整業務流程，降低應用管理、維護成本，提高應用的可配置性。

3.2 遠程診斷系統硬件架構：

電站設備遠程診斷系統的建設采用集中模式，在電站設備制造廠家建立統一的數據傳輸、存儲和處理的遠程診斷中心。在電廠的SIS或DCS系統配備數據采集接口機和單向隔離器，通過數據采集接口機抽取電廠實時數據，轉化為實時數據庫所支持的格式，存儲到電廠的實時數據庫中，并通過互聯網實現數據從電廠實時數據庫向設備制造廠家遠程診斷系統數據庫的遠程傳輸。設備制造廠商遠程診斷中心的實時數據庫服務器采集、存儲、處理各生產單位發送來的生產實時數據，提供給各授權客戶端進行訪問。

3.3 遠程診斷系統軟件功能架構

遠程診斷系統的軟件開發應實現以下各種功能：

（1）自主穩定的實時數據庫。采用先進的技術和構架，實現實時生產數據高效采集、遠程傳輸和存儲備份，保證電廠數據安全、保密、可靠。具備數據分析和歷史數據回放功能。基于B/S架構，支持遠程訪問功能，可通過瀏覽器查看生產實時數據。

（2）多元化的報警限值設定。按照設備的設計參數和運行現狀，結合專家經驗和數據分析模型結果，設定設備報警限值，實現 “三級報警”，以彌補目前電廠DCS數據處理能力的不足（報警參數單一，沒有考慮設備的設計參數、設備狀態和運行狀態等）。

（3）故障診斷案例庫和知識庫。將電站設備制造廠商專家多年積累的在電力設備故障診斷方面大量的故障診斷案例和經驗進行統一梳理，形成完備的故障診斷案例庫和知識庫，輔助專家快速、準確的定位問題。并可根據目標電廠的需求，建立電廠專屬的案例庫和知識庫，指導電廠人員合理的應對和處理問題。

（4）融合設備設計參數與實時運行參數的數據分析模型。電站設備制造廠商擁有詳細的設備設計參數和熱力性能曲線，綜合考慮設備設計參數對設備性能、運行參數的影響，建立大數據分析模型，減小數據訓練模型的誤差。并以設備的熱力性能數據為依據，建立全電廠熱力仿真平臺，實現機組再行性能監測和診斷，提高機組的經濟性和安全性。

（5）系統模塊個性化定制。根據客戶需求為客戶個性化定制如鍋爐吹灰優化分析模塊、燃燒優化模塊、鍋爐結焦分析及煤質變化引起鍋爐結焦預判模塊、煤質偏差引起的空預器堵灰預判模塊、汽輪發電機組軸系振動和扭振在線監測診斷模塊、汽輪發電機組性能計算優化模塊、汽輪發電機組關鍵部件壽命管理和預測模塊等。

遠程診斷系統通過構架多種數據分析工具，實現數據在線和離線分析。基于豐富的專家經驗和故障診斷案例，實現完備的故障診斷知識庫和案例庫。依托電站設備制造廠商配備的在設備設計、制造和調試方面經驗豐富的故障診斷專家組成的專家團隊為電廠提供專業、準確的設備性能分析與優化、異常預警與分析報告。

4 結語

經過多年的積累，電站設備制造廠商已逐步形成了一套融合設備設計參數和運行參數的故障診斷方法，在狀態監視、故障診斷、性能分析和提供維修決策方案等方面積累了大量經驗。通過遠程診斷系統平臺的建設，可為客戶提供諸如日常監控運行參數周期性報告、故障診斷報告、運行參數調整建議、診斷系統模塊個性化定制、啟停機協助等遠程支持。目前，國內已有電站設備制造廠商與電廠合作采用這一先進的設備管理模式，并已取得了積極的效果。

［1］江浩.面向火電廠廠級監控信息系統應用和基于組件對象模型實現的決策支持系統.中國電力，2004，37（1）.

［2］郭曉寧，畢小龍，王洪躍，姬文亮.火電廠廠級監控信息系統數據庫平臺應用實踐探討.電力設備，2006，7（2）.

李立偉（1979—），男，漢族，河北唐山人，本科，中級職稱，副主任工程師，主要研究汽輪機設計與改造，電站設備遠程診斷等方向。