趋势预警系统的设计与应用

趋势预警系统的设计与应用

0状态监测分析系统的配套随着能源体制改革的不断推进，能源市场变得越来越完善。这就要求能源公司不断完善设备可靠性，促进精细管理，形成主要技能，如控制运营风险和降低运营成本。这就要求发电企业应具备先进的管理手段，主动掌握设备运行状况，发现设备缺陷于萌芽或潜伏状态，适时规避运行风险。而实时监测机组的运行状态、结合历史数据进行趋势预警、提前预测机组可能发生的重大故障并将其消除在萌芽状态，是实现这一目标的重要技术手段。目前，监控系统的主要功能是对电站运行设备进行实时监测，当设备出现故障时马上紧急处理，但不能实现对设备运行历史数据的分析、对比、挖掘和在设备出现故障前及时做出预警。趋势预警系统作为SMA2000状态监测分析系统的配套功能子系统之一，可以与监控系统和状态监测分析系统配套使用。三峡右岸电站SMA2000状态监测分析系统可以提供历史数据、实时数据、本地数据，仿真培训等分析模式选择功能。历史数据功能支持数据多种显示方式及相关分析处理等功能；实时数据提供数据实时数据监测功能，支持多种显示式及多种数据操作；本地数据功能提供本地数据服务，可以脱离服务器独立运行，读取本地数据文件；仿真培训功能能够模拟真实数据，方便用户熟悉本系统。SMA2000状态监测分析系统是一个海量历史数据存储、管理分析系统。该系统以大型数据库Oracle为后台数据库，采用微软公司开发的运行于.NETFramework之上面向对象的c#高级程序设计语言为开发工具，开发集成了丰富的数据监测、数据挖掘、数据统计与分析处理功能，实现了水电站主设备运行状态的在线监测和故障分析，可及时发现设备可能存在的隐患，为检修决策与故障分析提供技术依据。对历史数据库记录的大量设备运行状态数据进行分析和追忆，可为设备检修提供丰富的状态信息。趋势预警系统可以作为监控系统有益的补充，通过对历史数据的分析、对比和挖掘，发现电站设备运行趋势变坏后，及时做出预警提示，适时调整设备运行工况或尽早发现设备故障征兆并及时处理，提高机组运行的安全可靠性，避免频繁地停机和过度维修，对机组运行的状态信息进行实时监测和定性、定量分析，为机组的运行管理和预测性维修提供有用的综合信息，为机组的检修提供决策支持，进而科学地制定设备检修计划，节约维修开支，减少非计划停运时间，提高设备可用率。其核心理念为“变事后处理为事前控制。”1在线监测与记录设备运行状态趋势预警系统建立在现代计算机网络基础之上，采用B/S与C/S混合结构，融合了B/S与C/S结构的优点，较好地解决了单独采用B/S或C/S结构时的固有缺陷，可完全满足不同用户的需求。将现代计算机网络的数据监测、决策分析系统与数据挖掘等工具与方法引入水电站设备状态监测和故障分析领域，实现对电站设备运行状况的在线监测与历史数据分析，为电站运行管理人员分析海量数据提供了方便可靠的工具。数据通过局域网/广域网络进行趋势数据分析，在网络可及的地方均能够有效地对电站设备状态进行监测、数据分析及趋势预警，读取相应的设备数据，进行相关分析，以实时监测系统运行，或对历史数据进行分析以尽早发现设备可能存在的潜伏性问题，提示电站人员进行相关操作，尽可能避免发生事故。同时后台数据库及时记录设备的运行状态，便于历史数据分析和追忆，并能够为设备检修提供所需的多种信息，从而保证设备的安全、经济运行，避免不必要的损失。系统网络结构如图1所示。2预警响应的越限定性结合三峡右岸电站运行设备自身工作特点，将趋势预警系统作为运行人员利用监控系统掌握实时生产信息和设备工况的扩展补充，准确定位监控系统与趋势预警系统之间的关系和差异，将趋势预警系统的趋势异常越限定性为“预警”，以此区别与实时监控中的“报警”，预警触发条件不同于监控系统的报警、停机触发条件，主要反映分析点的变化趋势，在触发监控系统的报警、停机条件之前，提前发现数据异常和潜在的风险，为有效控制争取更大的时间提前量。该系统最大的优点是，强调运行客户化定制，将后台功能进行前台设置，使用方便简单，随着摸索设备运行规律，及时把握不同季节及工况的主要问题。2.1第一，预警触发条件利用趋势预警系统可以根据不同机型、不同特征量定制预警触发条件，如组差值预警、限值预警、波动幅值预警、波动变化率预警等。组差值预警是指反映设备运行状况同一类型特征值的一组数据中某一时刻最大值、最小值之差，可以间接反映特征值变化率，适用于监视数据较多的点，如机组上导、下导、水导和推力轴承瓦温等；限值预警是指在设备正常运行时，超出特征值正常波动范围而又没有达到监控系统设定的报警、停机条件的定值，是一个预警值，反映的是特征值质变的过程；波动幅值预警是指特征值在一个周期内变化的参数，周期可以由用户设置，可以为1分钟～1月，定义为一个周期内同一监控点最大值、最小值之差，波动幅值反映的是绝对量，主要适用于基准值大致相同的特征值，如机组温度点等；波动变化率预警也是指特征值在一个周期内变化的参数，但是它的定义是一个周期内同一监控点最大值、最小值之差与平均值的比值，波动变化率反映的是相对量，主要适用于基准值不同的特征值，如机组各部油槽油位和冷却水流量等。在定制预警触发条件时，可以根据设备实际运行情况设定相关特征量的有效数据范围，针对有效数据加以分析，剔除无效数据。如右岸机组正常运行时，机组上导、下导、水导和推力轴承瓦温有一个实际有效范围，但温度传感器发生故障，致使温度发生跳变，可能产生误报警，可以通过设置数据的有效范围，将无效的数据剔除，减少由于设备故障而引起的误报，提高预警的可靠性。2.2水导瓦温相关量的发现在生成的预警曲线中包含有相关量曲线，相关量是指会影响不同机型、不同类型特征量数据变化的一些因素，比如机组水导瓦温发生了变化，影响水导瓦温变化的因素包括机组出力、水导油槽油位和油温、冷却水流量和压力、技术供水温度等，这些因素就是相关量。当特征量数据发生变化后，对这些设定的相关量进行查看，有助于运行人员对特征量数据变化的原因进行准确的分析。为满足不同用户的需求，相关量分析进行了通用化开发，用户可自主配置任意数据为相关数据，操作简单使用方便。2.3选取约束点并进行设置为减少趋势预警系统误报，系统增加了约束条件设置功能，针对不同类型的预警可以设置不同的约束条件或约束条件组，这样既可以屏蔽掉机组在开停机过程中出现的大量误报，又能够捕捉到任何一个正常的预警，不发生漏报，提高系统预警的准确度和可靠性。约束条件或约束条件组的定义为：(1）约束条件：由单一的数据点组成，可以分为以下几类：a．模拟量范围：例如15F机组有功大于500MW（可以只设置范围上限或下限，也可以同时设置范围上、下限）。b．开关量状态：例如15F机组状态为并网态。c．开关量持续时间：例如15F机组状态为开机态且该状态已持续3h以上。(2）约束条件组：当单一约束条件不能够满足实际需要时，可将多个单一约束条件组合成约束条件组,组内各个单一条件之间的关系逻辑可分为“与”、“或”等。例如针对机组瓦温设置了限值和波动幅值两种类型的预警，前者设置了转速作为条件，只要机组转速大于90%时，当机组瓦温超过了设定的限值，触发了限值预警条件，立刻就可以报出来，反映的一个质变的过程；对后者设置了机组并网2小时之后且机组有功大于400MW约束条件组，只有机组进入稳态运行后，机组瓦温波动幅值超过了设定的定值，才会生成预警，反映了机组瓦温异常温升的过程，针对量变的过程加以监视，这样可以屏蔽掉机组在开停机过程中出现的正常机组瓦温变化。约束条件设置界面如图2所示。2.4自动发送趋势预警由于电站设备运行管理的特殊性，一般是24h不间断运行，但对于运行管理和设备维护人员而言，存在前方上班和在后方休息2种情况，因此设定了邮件发送提示功能。用户可以根据不同机型、不同设备和不同趋势预警类型，分别设置用户电子邮箱。该系统为用户提供了电子邮件自动发送功能，可将不同的报警数据、趋势预警信息及时发送至预先设置好的用户电子邮箱。当某点产生趋势预警数据时，系统将根据报警点邮件组配置，向邮件组内所有成员分批次发送趋势报警邮件。特别是诊断分析小组成员，可以根据自己分工的不同，对相应设备的相应预警设置相应用户电子邮箱，实现全天候跟踪，提高效率，增加可靠性。3水导外油路趋势预警定值与机组运行工况时长三峡右岸电站趋势预警系统投入运行后，将趋势预警和监控报警相结合，有效扩展了运行人员对设备异常的及早识别和介入，真正提高运行“变事后处理为事前控制”能力，消除了多次重大隐患、避免了机组强迫停运发生，确保了机组的安全稳定运行。例如通过对膨胀水箱水位的趋势分析及时发现了东方电机厂水轮发电机组纯水漏水，避免了东方电机厂水轮发电机组批次的出现问题；通过对23F水导外油箱油位变化趋势的分析，检查发现水导外循环系统滤油器滤筒（靠导叶侧）喷油；通过26F机组集油槽油位异常下降分析，发现26F水车室内1号接力器端部密封处大量漏油。三峡右岸电站趋势预警系统作为一个新系统,投入运行时间不长,