水電廠動態化智能設備手冊研究與實踐

趙小明，宋雨航，何亞東

（國電大渡河大崗山水電開發有限公司，四川 石棉625409）

目前國內外水電廠所屬的設備類型多，數據結構多且數據量大，涉及水電廠的各個監測對象及其子系統，這就造成了業務數據分散，相互之間形成數據壁壘，需要建立新的設備手冊對設備進行管理。傳統的設備手冊具有很大的局限性，不能滿足智慧水電廠建設需求。隨著智慧電廠[1]建設項目的推進，水電廠需要匯聚各個生產管理系統的數據，打通各業務系統之間的壁壘，從而統一電站數據編碼規則，按照“標準化”的格式存儲數據，為水電廠動態化智能設備手冊提供基礎支撐。

1 技術背景

電站傳統設備手冊沒有具體分類，不能涵蓋電站所有設備。設備手冊大多是Word格式文檔，利用率低，設備手冊只包含了設備清單，設備參數，設備照片等內容，信息量缺乏，利用現有設備手冊無法查詢相關設備的圖紙、實時數據、檢修維護記錄等信息。在實際工作中需要使用設備手冊時無法第一時間進行查詢，影響工作效率，同時設備手冊無法做到實時更新，信息老舊，以上諸多問題已無法滿足智慧電廠相關要求。

2 總體框架

針對電站傳統設備手冊的諸多問題，本文研究一種可組態智能設備手冊，詳細闡述其實現方法，并在某電站實際應用。

智能設備手冊以水電廠設備進行建模，以建立基于狀態監測系統、計算機監控系統以及生產管理系統等多系統融合的水電設備狀態指標體系為目標，以電站設備樹為基礎，將設備的相關靜態參數、動態參數、圖紙資料、缺陷記錄、兩票信息、檢修維護記錄等進行歸一化整理。總體的框架結構圖如圖1。

圖1 總體框架圖

3 基礎支撐

設備編碼及數據編碼是水電站動態化智能設備手冊的基礎支撐，為滿足各種業務需求，對相關系統進行數據分析，確定基礎數據的唯一性，便于實現各應用系統的信息交換、傳遞和共享，以“一種水廠主設備模型建立、存儲和同步的方法”[2]來建立完整統一的設備信息數據模型，以方便數據的存儲、組織、管理和應用。

以大渡河公司使用的PPIS設備[3]編碼為基礎，編制數據編碼，采用分系統、分單元的方法對電站數據進行編碼，標識每個數據的所屬設備和位置，便于管理人員高效、準確地定位和管理所有設備數據。數據編碼采用5個碼段，共20位字母和數字組成。

表1 數據編碼規則

下面以“大崗山1 F調速器壓力油罐油壓”數據具體說明：

設備編碼：DGS1 GGSO大崗山1號機組調速器系統

數據編碼：DGS1 GGSODJKS01000209大崗山1 F調速器壓力油罐油壓

設備編碼與數據編碼作為數據的基礎支撐與橋梁，建立了與水電站設備模型的關聯關系，如圖2。

圖2 關聯關系圖

4 具體實施方案

動態化智能設備手冊為電站的各設備對象及其關系建立對象模型，形成方便系統查詢和數據交換的標準數據格式，使得各業務系統更加透明化。匯編整理后的數據，經過對象化建模處理，使得平常散落在各業務系統中的不同種數據通過設備對象關聯起來，方便電站設備的統一管理。

水電廠設備手冊系統包括靜態數據管理單元、動態數據管理單元、兩票信息管理單元、缺陷信息管理單元、圖像信息管理單元和數據交互單元。靜態數據管理單元用于實現將電廠傳統的儀器設備手冊中各儀器或部件進行標識，并儲存各設備標識信息；動態數據管理單元用于完成監控端實時采集的各設備信息的標識和儲存；兩票信息管理單元用于實現兩票信息數據的采集存儲；缺陷信息管理單元用于實現設備缺陷信息的采集和儲存；圖像信息管理單元用于實現設備圖像信息的儲存；數據交互單元用于實現本系統的人機交互，完成系統數據的導入或導出。

靜態數據管理單元基于收集的若干設備信息及代碼分類表完成各個設備廠區代碼、專業類型代碼、設備類型代碼、設備代碼、部件代碼、參數類型代碼和參數代碼的標識，并以XML格式保存至靜態數據管理單元。通過對各個設備以統一的分類表進行標識編碼，從而形成了以標識編碼為設備模型的設備樹體系，完成了對廠區所有設備及設備零部件的歸屬統一。根據相同的編碼類別將電力企業的所有主要對象與設備樹下各單元進行關聯歸類，方便統一的查看與管理。

動態數據管理單元中由監控端完成各設備動態數據的數據采集，并基于代碼分類表完成監控端模擬量測點和開關量測點的標識，并以XML格式保存至動態數據管理單元。動態數據管理單元基于監控端模擬量測點和開關量測點的標識信息完成與水電廠設備手冊系統各單元模塊相關聯，采集的動態數據基于監控端模擬量測點和開關量測點的標識自動根據編碼類別與設備樹下各設備進行關聯。

兩票信息管理單元、缺陷信息管理單元、圖像信息管理單元分別完成各設備的兩票信息、缺陷信息、圖像信息數據采集與儲存，并基于對應設備的標識信息完成與水電廠設備手冊系統各單元模塊相關聯。

數據交互單元用于實現本系統的人機交互，完成系統數據的導入或導出。數據交互單元包括數據采集模塊和數據輸出模塊，用于實現文字、數據和圖像等信息的采集和導入。數據輸出模塊用于完成對系統內存儲的文字、數據和圖像等信息進行信息展示或數據輸出。

生產管理系統的兩票信息、缺陷信息和圖檔管理單元的圖紙資料由于已經和自己對應設備樹進行了關聯，而各設備樹間的編碼統一，所以只需將生產管理系統和圖像信息管理單元關聯，信息同步，即可查詢到各設備相關資料。

創建WEB界面進行查看，設備樹具備檢索功能，點擊需要查詢的設備即可查看該設備的所用相關信息；同時創建手機APP，實現方便快捷，隨時隨地查看。

5 總結

與現有技術相比，水電站動態化智能設備手冊有以下優點：基于統一的代碼分類表使用通用設備模型，可在同行業推廣，可移植性強；設備模型的建立使設備信息全面，涵蓋了電站所有生產設備；系統實現了跨安全區數據傳輸，多單元數據融合，打通了數據壁壘。同時，系統數據能夠實時刷新，定期更新，保證設備手冊的時效性，且具有展示方式多樣性，滿足多種需求的特點。