基于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的電廠遠(yuǎn)程診斷中心的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

黃宏偉,趙永強(qiáng),李永耀(.國(guó)家電投河南電力有限公司 技術(shù)信息中心，鄭州 45000; .鄭州恩普特科技股份有限公司，鄭州 45000)

基于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的電廠遠(yuǎn)程診斷中心的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

黃宏偉1,趙永強(qiáng)1,李永耀2
(1.國(guó)家電投河南電力有限公司 技術(shù)信息中心，鄭州 450001; 2.鄭州恩普特科技股份有限公司，鄭州 450001)

針對(duì)目前電廠系統(tǒng)不兼容,進(jìn)行監(jiān)測(cè)及診斷時(shí)需要打開(kāi)不同系統(tǒng)的問(wèn)題,提出了基于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的電廠遠(yuǎn)程診斷中心系統(tǒng).該系統(tǒng)所用到的TDM，SIS，EAM等系統(tǒng)中的振動(dòng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)及相關(guān)的工藝量集成到中心數(shù)據(jù)庫(kù)中,將各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)有機(jī)地整合在一起,實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)庫(kù)之間的數(shù)據(jù)共同顯示在同一系統(tǒng)中,降低了故障診斷時(shí)查看數(shù)據(jù)的工作量,提高了故障診斷的效率,在電力行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景.

多源異構(gòu); 電廠; 遠(yuǎn)程診斷中心; 故障診斷

在發(fā)電廠機(jī)組故障診斷中,我們需要分析機(jī)組的振動(dòng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)及機(jī)組各種相關(guān)的工藝量.這些數(shù)據(jù)分布在TDM，SIS，EAM等系統(tǒng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中[1].進(jìn)行監(jiān)測(cè)及診斷時(shí)我們需要打開(kāi)不同的系統(tǒng),從不同的監(jiān)測(cè)頁(yè)面中來(lái)查看和分析相關(guān)數(shù)據(jù),大大增加了診斷專家的工作量,給診斷工作帶來(lái)了不必要的麻煩.為了解決此問(wèn)題,本文將在線監(jiān)測(cè)及故障系統(tǒng)所用到的TDM，SIS，EAM等系統(tǒng)中的振動(dòng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)及相關(guān)的工藝量集成到中心數(shù)據(jù)庫(kù)中,將各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)有機(jī)地整合在一起,實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)庫(kù)之間的數(shù)據(jù)共同顯示在同一系統(tǒng)中,降低了故障診斷時(shí)查看數(shù)據(jù)的工作量,提高了故障診斷的效率.

1 多源異構(gòu)信息技術(shù)

在發(fā)電廠中,一般存在基于多種數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),如基于PI數(shù)據(jù)庫(kù)的SIS、基于Oracle的EAM系統(tǒng)等,這些系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)一般都只在本系統(tǒng)內(nèi)部存取,而不能被其他系統(tǒng)訪問(wèn).這種狀況導(dǎo)致了電廠不同層次信息孤島的出現(xiàn),嚴(yán)重影響信息傳遞的實(shí)時(shí)性,加大了信息維護(hù)的成本,增加了監(jiān)測(cè)及診斷的工作量.這些現(xiàn)存的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的異構(gòu)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)層次[2]:① 操作系統(tǒng)的異構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的異構(gòu);② 數(shù)據(jù)模型的異構(gòu),查詢語(yǔ)言的異構(gòu),事務(wù)管理、并發(fā)控制機(jī)制的異構(gòu)和查詢優(yōu)化方法的異構(gòu)等;③ 模式?jīng)_突、數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行方法的異構(gòu);④ 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境的不同,以及所使用的編程語(yǔ)言的不同.

我們所要集成的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是相關(guān)的多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的集合.同時(shí),各個(gè)組成部分具有自身的自治性,在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的同時(shí),每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)仍保有自己的應(yīng)用特性、完整性控制和安全性控制.

2 電廠常用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

(1) TDM(Turbine Diagnosis Management)系統(tǒng)即汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)[3].TDM的主要作用在于對(duì)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析,獲取包括轉(zhuǎn)速、振動(dòng)波形、頻譜、倍頻的幅值和相位等故障特征數(shù)據(jù),從而為專業(yè)的故障診斷人員提供數(shù)據(jù)及相關(guān)專業(yè)的圖譜工具,協(xié)助機(jī)組診斷維護(hù)專家深入分析機(jī)組運(yùn)行狀態(tài).

TDM一般對(duì)發(fā)電廠的汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)監(jiān)測(cè)以下一些參數(shù):振動(dòng)監(jiān)視、軸向位移監(jiān)視、差脹監(jiān)視、缸脹監(jiān)視、轉(zhuǎn)速監(jiān)視、偏心度監(jiān)視、相位監(jiān)視[4].

(2) SIS(Supervisory Information System)即電廠廠級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)控信息系統(tǒng),主要功能為:以畫面、曲線、棒狀圖等形式顯示汽輪機(jī)及其輔助設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)、系統(tǒng)圖[5],為生產(chǎn)管理人員提供實(shí)時(shí)信息.同時(shí)記錄生產(chǎn)過(guò)程的主要數(shù)據(jù),生成各職能部門需要的全廠各類生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)報(bào)表[6].

3 遠(yuǎn)程診斷中心數(shù)據(jù)集成的關(guān)鍵技術(shù)

本文研究的發(fā)電廠在線監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)是某電力公司遠(yuǎn)程診斷中心中的子系統(tǒng).該遠(yuǎn)程診斷中心監(jiān)測(cè)其公司下的各個(gè)電廠,數(shù)據(jù)從各電廠數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)過(guò)廣域網(wǎng)發(fā)至遠(yuǎn)程診斷中心服務(wù)器中.本文中的多源異構(gòu)信息系統(tǒng)的集成方式通過(guò)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)方式,在電廠端接口機(jī)中的TDM數(shù)據(jù)接口、SIS數(shù)據(jù)接口、EAM數(shù)據(jù)接口和Webmonitor,分別將TDM系統(tǒng)、SIS、EAM系統(tǒng)、ICS3000在線采集系統(tǒng)中數(shù)據(jù)提取到技術(shù)中心的數(shù)據(jù)庫(kù)中.數(shù)據(jù)庫(kù)集成結(jié)構(gòu)如圖3所示,各系統(tǒng)集成信息如圖2所示.數(shù)據(jù)庫(kù)集成具體方式如下.

3.1TDM數(shù)據(jù)接收接口

電廠端服務(wù)器中的TDM數(shù)據(jù)接口通過(guò)TDM系統(tǒng)開(kāi)放商提供的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集成接口文檔,開(kāi)發(fā)TDM數(shù)據(jù)接收接口程序,接收TDM系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù),通過(guò)廣域網(wǎng)傳送至遠(yuǎn)程診斷中心端,存入遠(yuǎn)程診斷中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中.TDM系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)HTTP協(xié)議采用Post方式發(fā)送,TDM數(shù)據(jù)接口程序在收到HTTP請(qǐng)求數(shù)據(jù)包后根據(jù)文檔說(shuō)明拆分?jǐn)?shù)據(jù)包組成對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù),然后寫入遠(yuǎn)程診斷中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù).

3.2SIS數(shù)據(jù)接口

電廠端服務(wù)器中的SIS數(shù)據(jù)接口通過(guò)PI-SDK訪問(wèn)PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù).在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息組態(tài)中配置各測(cè)點(diǎn)的PI標(biāo)簽,SIS數(shù)據(jù)接口程序通過(guò)PI-SDK不停地從PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取所需的PI標(biāo)簽的實(shí)時(shí)值,并由廣域網(wǎng)傳送至遠(yuǎn)程診斷中心端,存入遠(yuǎn)程診斷中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中.把輔助診斷系統(tǒng)中所有的實(shí)時(shí)報(bào)警信息,通過(guò)PI-SDK寫入到PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)應(yīng)標(biāo)簽項(xiàng)中.

3.3EAM數(shù)據(jù)接口

電廠端服務(wù)器中的點(diǎn)檢數(shù)據(jù)接口通過(guò)電廠提供的EAM服務(wù)器IP地址及EAM數(shù)據(jù)庫(kù)(Oracle數(shù)據(jù)庫(kù))的用戶名密碼，直接訪問(wèn)提供的視圖及在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息組態(tài)中配置各測(cè)點(diǎn)的標(biāo)簽,通過(guò)直連Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的方式讀取需要的點(diǎn)檢數(shù)據(jù),并通過(guò)廣域網(wǎng)傳送至遠(yuǎn)程診斷中心端,存入遠(yuǎn)程診斷中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中.

圖1 數(shù)據(jù)庫(kù)集成結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of databaseintegration structure

圖2 各系統(tǒng)集成信息示意圖Fig.2 Schematic diagram of each systemintegration information

4 遠(yuǎn)程診斷中心的實(shí)現(xiàn)

圖3為遠(yuǎn)程診斷中心主監(jiān)視界面.在主監(jiān)視界面中,將不同系統(tǒng)的振動(dòng)數(shù)據(jù)及相關(guān)工藝量都顯示在同一個(gè)界面中,減少了監(jiān)測(cè)人員的打開(kāi)系統(tǒng)的個(gè)數(shù),降低了監(jiān)測(cè)的復(fù)雜度,提高了監(jiān)測(cè)的效率.

圖4為遠(yuǎn)程診斷多趨勢(shì)分析界面.在該界面中,將不同系統(tǒng)的振動(dòng)數(shù)據(jù)及相關(guān)工藝量的變化趨勢(shì)都顯示在同一個(gè)界面中進(jìn)行對(duì)比.使對(duì)比不同系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)成為了可能.減少了診斷人員的打開(kāi)系統(tǒng)的個(gè)數(shù),降低了診斷的復(fù)雜度,提高了診斷的效率.

圖3 系統(tǒng)主監(jiān)視界面Fig.3 System main monitor interface

圖4 多趨勢(shì)分析界面Fig.4 Multi-trend analysis interface

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)目前發(fā)電廠系統(tǒng)不兼容的問(wèn)題,研究了發(fā)電廠多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合方法與技術(shù),將TDM、SIS、EAM等系統(tǒng)中的振動(dòng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)及相關(guān)的工藝量集成到中心數(shù)據(jù)庫(kù)中,將各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)有機(jī)地整合在一起,實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)庫(kù)之間的數(shù)據(jù)共同顯示在同一系統(tǒng)中.該系統(tǒng)降低了故障診斷時(shí)查看數(shù)據(jù)的工作量,提高了故障診斷的效率,在電力行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景.

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Designanddevelopmentofremotediagnosiscenterofelectricpowerplantbasedonmulti-sourceheterogeneousdata

HUANGHongwei1,ZHAOYongqiang1,LIYongyao2
(1. Technology and Information Center, SPIC Henan Electric Power Co., Ltd., Zhengzhou 450001, China; 2. Zhengzhou Expert Technology Co., Ltd., Zhengzhou 450001, China)

In view of the present system of power plant is not compatible, we need to open different monitoring and diagnosis system problems, puts forward the remote diagnosis of power plant based on multi-source heterogeneous data center system. Used in the system of TDM, SIS, EAM system vibration dynamic data and related technology are integrated into the center database, organic integration of various database together, realize data between different database show together in the same system, reduce the workload of fault diagnosis when the check data, improve the efficiency of fault diagnosis, and will have broad prospect of application in the electric power industry.

multi-source heterogeneous; electric power plant; remote diagnosis center; fault diagnosis

TH 212; TH 213.3

： A

： 1672-5581(2017)03-0279-04

黃宏偉(1966—),男,高級(jí)工程師.E-mail:yongyao_li@163.com