潮流能發電設備故障報警監控系統

李邦興

（國能信控互聯網技術（河北）有限公司，河北廊坊 065500）

0 引言

潮流能是月球和太陽的引力使海水產生周期性的往復水平運動時形成的動能，將這種動能轉換為電能的技術就是潮流能發電技術，隨著近年來各項工業技術的不斷發展，潮流能發電作為一項清潔能源，受到越來越多的人的關注。而故障報警監控系統作為潮流能發電設備的一種輔助監測系統無論是在現場的實時報警提醒還是在后期的機組設計方案改造上都有著不可或缺的作用。

1 設計方案

系統的搭建以實時數據庫為核心，下端為采集接口程序，接口程序采集數據存儲到實時數據庫，存到數據庫的數據由核心計算UniEdge（Universal Edge Computing Platform，通用邊緣計算平臺）完成清洗和統計計算，計算后的統計數據再次存入實時數據庫，前端頁面展示部分通過發送數據請求獲得需要的統計數據完成報警系統的故障分類和統計顯示，同時前端頁面也會根據實時獲得的數據對機組的故障進行報警提示，報警將以彈窗的形式彈出。系統結構如圖1 所示。

2 系統具體實現

2.1 實時數據庫

數據存儲采用實時數據庫，該數據庫是一種高可靠性、高安全性的實時數據管理軟件，針對實時采集的具有時序特征的海量生產數據，具有極高的事務處理能力、數據壓縮比和查詢檢索速度，實現對海量實時/歷史數據的高效管理。軟件采用先進技術架構，支持跨平臺二次開發，提供豐富的信息系統開發工具，其開放的、可擴展的結構可以讓用戶方便地基于實時數據庫構建各類應用系統，特別適用于海量實時/歷史數據的采集、存儲、處理、分析和發布。

圖1 系統結構

2.2 UniEdge 計算

為了能實現整個系統的高效的數據處理能力，底層系統需要有一個快速、高效、簡便并且可以方便拆解添加計算單元的計算模塊，該模塊要保證機組的數據能夠得到很好的清洗、過濾，保證所有入庫數據的結構化和高可用性，同時可以通過對不同等級定時任務的設定以完成運行過程中的數據統計、分析功能；基于以上需求，一款基于IEC61131-3（International Electrotechnical Commission，國際電工委員會）標準的UniEdge 計算平臺就是一套開放的可擴展的計算框架，該框架結合了傳統的IEC61131-3編程語言標準和邊緣計算模型，采用該框架的設備只需要借助于本地的網關設備即可對數據進行采集、匯總和計算分析。

2.3 接口程序

考慮到系統需要完成對機組的故障進行實時報警提示的功能，為了減少傳輸過程中由于數據中轉造成的時間浪費，采用采集接口程序直接與主控PLC 進行交互的方式，交互過程中采用的協議可以支持PLC 的私有協議。

這是一種需要根據精確的地址值進行數據采集的協議，地址值需要提前在配置文件中將其配好，采集接口利用配置好的地址值，精確的鎖定需要采集點的位置，并獲取其實際值存入數據庫中以完成整個采集過程。

2.4 前臺展示

前臺展示主要實現了兩大主要功能：實時報警和故障統計。

2.4.1 實時報警

由于潮流能發電機組長時間運行于水下，實時報警除了提供常見的報警彈窗提示功能以外，還能實時顯示機組的部分運行數據，以便于在機組發生故障時，能夠根據實時的數據判斷機組的具體動作情況，實現對機組故障更加準確的判斷，這些數據均來源于采集接口程序采集完進入實時數據庫的數據，主要包括：水流流速、葉輪轉速、發電機轉速、槳距角、有功功率以及主要部件的溫度值。實時顯示頁面如圖2 所示。

2.4.2 故障統計

系統設計的故障統計功能，主要依賴于對故障原理的科學分析，通過可靠的部件分類，將不同類型的故障準確的納入到對應的類別中去，實現對故障的科學統計，用于統計的類別均來自機組的主要部件，具體可以分為：變槳、齒輪箱、傳動、發電機、機艙、變頻器、電網、其他，同時統計的故障數據又能作為產品設計改造的有力數據支撐。故障統計頁面如圖3 所示。

3 結束語

設計一種用于潮流能發電設備的故障報警、監控系統，實現對潮流能機組的故障報警、監控和故障統計功能，相較于傳統設計，本系統具有以下特點：①采用采集接口程序直接與PLC 通信的模式，極大的節省了數據傳輸過程中的時間，提高了數據傳輸的效率和可靠性；②對潮流能機組添加了故障統計分析功能，為潮流能系統的運行效率和升級改造提供了可靠的數據支撐；③采用的UniEdge 計算框架通過對不同任務內容實現不同的執行周期管理，以保證在完成業務運算的基礎上，能最大限度地提高系統資源的充分利用。

圖2 實時顯示頁面

圖3 故障統計頁面