SMA2000水電廠狀態監測分析系統在五凌電力集控中心的應用分析

曹德勤　朱盛

摘 要：隨著五凌發電集控中心積累的設備狀態監測數據日益龐大，這些數據往往本身是雜亂無章的，其特征并不明顯。如何對這些監測數據進行分析、加工、提煉，快速有效地獲得所需要的有用信息，是集控中心設備運行情況分析需面臨的關鍵問題。本文結合五凌電力發電集控中心成立以來對設備運行狀態分析情況，提出SMA2000水電廠狀態監測分析系統的優勢，并深入分析了SMA2000水電廠狀態監測分析系統在五凌發電集控中心具體應用情況，希望對同行業在設備狀態分析方面提供一定的參考建議。

關鍵詞：SM2000；集控；趨勢；應用分析

中圖分類號：TV736 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）22-0164-02

五凌電力發電集控中心成立于2010年3月，目前公司12座常規水電廠、54臺機組已全部接入遠程集控，電廠個數及機組臺數居國內第一。集控中心將12個電廠劃分為5個區域，實行“一人一席多廠”的區域值班模式。中心一直致力集控電廠設備運行情況分析和研究，期建立一套確實可行的分析系統，減輕運行人員工作負擔。本文結合實踐，對五凌集控的SMA2000水電廠狀態監測分析系統做出如下闡述。

1 設備運行情況人工分析的難點

1.1 人工分析工作量繁重

五凌發電集控中心集控12個常規水電廠，一個運行人員負責監控2-3個電廠的設備運行情況，而一個水電廠僅輔助設備就有約100臺包括：冷卻水泵、壓力油泵、消防水泵、沙漏檢修排水泵、高低壓氣機等等，同時不同設備啟停時間不一致，有大部分設備啟停時間較短，有的設備一天啟停150次左右。人工抄錄和分析電廠輔助設備的運行情況需要大量的人力和物力，成為了五凌發電集控中心運行人員工作的一大難點。

1.2 人工分析數據比較和相關量分析困難

人工分析時對不同的設備以及不同數據進行比較分析時，較難找出數據的差異，在數據量特別龐大時，更容易出現差錯。一臺設備如按10分鐘啟停一次，一小時6次，一天144次，而一個季度的運行數據可達12000多組。在如此繁雜無序的數據中，找出有用的數據，且準確無誤，人工分析很難辦到。

2 SMA2000水電廠狀態監測分析系統介紹

2.1 SMA2000系統概述

SMA2000系統是一個海量歷史數據存儲、管理分析系統。對歷史數據庫記錄的大量設備運行狀態數據進行分析和追憶，可為設備檢修提供豐富的狀態信息。由于它是面向網絡的分布開放系統，數據可通過局域網/廣域網絡傳輸，在網絡可及之處均可對電站設備狀態的進行實時監測與安全分析，很好地滿足了水電站運行監視與事故分析的實際需要[1]。

2.2 系統硬件結構與配置

SMA2000系統是面向網絡的分布開放系統，系統一般由若干臺服務器構成，由開放的以太網連接。系統可設置下列服務器：數據庫服務器，WEB發布服務器，數據采集服務器，數據分析服務器等。系統對外通訊連接應配置必要的安全隔離設備。SMA2000系統網絡結構圖1所示。

3 SMA2000水電廠狀態監測分析系統特點

3.1 系統有良好的人機交互界面

比如數據查詢可以分為分類查詢和模糊查詢，同時還可以記錄存取。人機界面內數據查詢分類如圖2所示。

在分類查詢模式下，通過改變界面右上角的“電站”、“機組設備”、“數據類型”進行數據篩選/查詢，選中所需要的數據，點擊添加按鈕，添加數據。選好所需查詢數據，點擊查詢即可，相當便捷。數據分類查詢具體方式如圖3所示。

在模糊查詢模式下，可以通過輸入查詢關鍵字進行數據查詢，多個關鍵字請以空格分隔。方便運行人員在不知道設備詳細名稱或參數下進行快速查找。

3.2 設備運行數據異常時可報警、預警

SMA2000系統具有先進的數據即時報警系統，當任何一個數據出現故障或越限等異常情況時，系統將自動向所有客戶端發送報警信息，系統還可對歷史/實時數據進行診斷分析，及早發現可能存在的問題，提前預警，提示運行人員注意并采取相關措施。

3.3 數據特征值分析

SMA2000系統以圖形、報表等豐富的表現形式展示數據的各種狀態值的特征值，例如最大值、最小值、平均值等。

3.4 數據比較分析、相關量分析

SMA2000系統對不同數據進行比較分析，找出數據差異，幫助運行人員對設備運行情況進行分析判斷。在趨勢分析系統中，一般運行人員對數據比較分析、相關量分析的需求較多。SMA2000系統將比較分析、相關量分析進行了通用化開發，可定義任意數據為相關數據，操作簡單，使用方便。

3.5 虛擬曲線分析

當數據庫采集的數據不滿足數據分析需求時，需要對數據進行二次加工。本系統具有多功能虛擬曲線分析功能，即對任意若干曲線進行組合式運算而產生新的曲線。

4 SMA2000水電廠狀態監測分析系統在五凌發電集控中心的應用情況

（1）系統能幫助運行人員從繁雜無序的數據中，得出數據規律，找出設備運行趨勢，設備有無異常情況或者缺陷，提醒運行人員是否要采取措施[2]。例如：五凌集控中心的某集控電廠2017年1月份#1機組振動和擺度數據分析表1所示。

五凌集控中心的某集控電廠2017年1月份#1機組振動和擺度曲線如圖4所示。

共性分析：隨著電廠庫水位的持續消落，水頭亦隨著降低，振動幅度和密度在后期明顯加強，在低水頭下需更加密切關注機組振動、擺度情況。機組開機半小時以內，機組逐步增加負荷至滿負荷，增加負荷過程中運行水頭暫未完全穩定，機組抬機量擺度值、上機架水平振動會有明顯異常升高的情況。應待運行水頭穩定后，再觀察機組抬機量擺度值、上機架水平振動是否在正常范圍。

異常分析：從02月16日至02月28日07時-08時，#1機開機后負荷逐步增加至滿負荷過程中，機組抬機量A擺度、抬機量B擺度異常升高。在機組運行過程中，振動擺度數據最大值均出現在機組開機后一小時內。分析原因：機組開機后半小時內，機組調整負荷穿越振動區，水頭發生波動導致機組振動擺度偏大，待水頭穩定后，各數據均處于允許范圍內。（20日后運行水頭開始低于130m）；在水頭低于130m之后，機組運行工況在逐步變差，#1機組抬機量擺度值和上機架振動值都有超允許值的情況出現。建議在水頭越來越低的情況下，運行人員加強重點部位巡視，危險點（源）排查及“四件一體”的檢測，以確保#1機組安全穩定運行。

（2）系統能在人員給定的限制內，找出數據的規律，給出設備異常情況是不是偶發現象或者是數據傳輸問題等，幫助運行人員鑒別某些數據是否需進行處置。例如：五凌集控中心的某電廠2月22日07：00-22：00，該電廠上游水位242.48-242.94米之間，下游水位204.69-204.84米之間，水頭37.66-38.25米之間，#1機組負荷在71-76MW之間，負荷進行頻繁細微調整，#1機組頂蓋Z向振動存在瞬時超標現象。2月22日07：00-18：00#1機頂蓋Z向振動數據總計39600個（該數據每秒采集一次）進行分析，其中大于80μm的超標振動數據900個，振動超標數據占比為2.27%，振動在20-60μm之間的數據31624個，占比為79.86%，其它振動數據為7076個，占比為17.87%。（數據表因數據量太大，故略）2月22日07：00—22：00機組出力運行情況圖5所示。

分析：#1機組穩定運行時，#1機頂蓋Z向振動數據維持在20-60μm之間。檢查大于80μm的超標振動數據，發現均在機組調整負荷期間，特別是機組在系統要求下進行調頻的情況時，機組的振動數據存在超標，為瞬時波動，不具備持續性，以上超標數值僅需觀察即可。

5 結語

五凌發電集控中心在多年的實踐中，結合SMA2000 水電廠狀態監測分析系統組件功能全，結構體系先進，性能優異等優點，認真對中心集控電廠設備狀態進行分析和研究。滿足了集控中心安全運行及事故分析的需要，為集控電廠分析設備運行趨勢、查找事故原因提供了強有力的技術手段。

參考文獻

[1]陳小松，王崢瀛，梅林，等.SMA2000狀態監測分析系統開發及其應用[J].水電站機電技術，2008，（6）：69-71.

[2]陳小松，王桂平，王崢瀛，等.SMA2000狀態監測分析系統在三峽右岸電站的應用[J].水電站機電技術，2009，（3）：94-95.