SMA2000状态监测分析系统在瀑布沟水电站的应用研究

严映峰，黄天文，邱 华

(国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川汉源 610041)

0 引言

瀑布沟水电站位于雅安市汉源县境内的大渡河干流，装有6台容量600 MW的特大型机组，作为四川电网内主力调频调峰水电站，四川电网对瀑布沟电站检修的时间要求更加严格，客观上要求设备检修前精确定位需检修的设备、明确故障原因，针对性在检修中予以解决。同时，瀑布沟水电站将建成“无人值班(少人值守)”电站，客观上要求运行维护人员不在电站也能及时掌握电站运行情况和需要关注薄弱点，而SMA2000状态分析系统通过计算机网络，将采集到的设备状态数据及其分析结果直接放置到开放式的网络上，提供给不同地点但网络互通的用户。瀑布沟水电站SMA2000状态分析系统以中水科H9000 V4.0为基础，使用Oracle数据库，采集电站计算机监控系统数据存储于数据库中，并进行在线监测、事故追忆、故障诊断、专家指导等工作，特别是在H9000逐步弱化事故追忆和历史趋势分析功能后，SMA2000的事故追忆和趋势分析就显得更加不可或缺。

1 瀑布沟水电站SMA2000系统的设计方案

1.1 瀑布沟水电站SMA2000系统的设计原则

1)先进性:硬件设备的配置和设备选型代表当前的技术发展的国内外先进水平，保证在一定使用期内设备型号性能等均不落后。

2)开放性:采用标准化及开放的硬件及软件产品，可跨平台运行。

3)实用性:功能完善，操作维护方便，丰富的诊断分析手段。此外，系统还可以作为实验平台进行各种实验研究，且有较详细的使用操作和维护说明。

4)可扩展性:数据信息可按批次接入，系统容量可扩展。

1.2 瀑布沟水电站SMA2000系统的设计方案

1.2.1 网络及硬件设计方案

1)SMA2000是面向网络的分布开放系统，瀑布沟系统由1台服务器构成，接入已有的开放的以太网。系统设置下列服务器:数据库服务器，WEB发布服务器，数据采集服务器，数据分析服务器等。系统对外通讯连接配置必要的安全隔离设备。

图1 瀑布沟状态分析系统联网示意图

2)如图1，利用已有的生产现场计算机监控系统至生活区间的仿真系统网络连接，将瀑布沟生产现场的实时数据传送至仿真系统数据服务器。状态分析系统应用程序服务器再从仿真系统数据读取历史数据进行分析。

3)采用此种设计，还将WEB发布服务器、数据分析服务器均合并到一台WEB发布服务器上，达到了资源最佳共享。

4)深溪沟水电站作为瀑布沟水电站反调节电站，其计算机监控系统与瀑布沟计算机监控系统通过纵向加密认证装置互连，通过该互连网络，将深溪沟设备状态信息送至状态分析系统，在图1基础上增加对深溪沟数据的分析，形成如图2的网络结构。

图2 瀑布沟状态分析系统联网示意图

5)瀑布沟计算机监控系统在深溪沟电站设备数据转发给状态分析系统使用后，将导致瀑布沟计算机监控系统数据库、画面、内存、CPU等占用加大，故在瀑布沟计算机监控系统中深溪沟数据不进行历史存储，历史存储功能分别放在深溪沟电站现场和仿真系统数据服务器，大大地减轻了瀑布沟计算机监控系统历史数据服务器的负担。

1.2.2 瀑布沟状态分析系统软件方案

1)后台处理软件。如数据采集和报警自动生成及处理软件，数据查询服务软件，WEB服务分析子系统，自动报警邮件系统等。

2)人机交互界面。包括用户管理子系统，趋势分析子系统，数据选择子系统，图形生成与导出子系统，数据报表子系统，系统功能子系统，功能设置子系统，报警子系统，等，供用户各种需求。

2 瀑布沟水电站SMA2000系统的数据处理

2.1 瀑布沟水电站SMA2000系统数据采集与分析内容

1)瀑布沟电站已有较为完整的设备在线监测系统来负责主机、主变、开关站设备的在线监测任务。SMA2000主要负责包括主辅设备启停情况，开关动作情况，油位、水位、气压、机组等各部温度等模拟量趋势，设备故障告警及在线监测系统报警等信息的采集。

2)直接数据源为瀑布沟计算机监控系统，只要计算机监控系统能采集到的数据，状态分析系统均能进行采集。

2.2 瀑布沟水电站SMA2000系统数据分析方式

1)模拟量数据特征值分析，通过分析模拟量最大值、最小值、平均值等，来表现数据变化特征，并采用表格、图形等直观方式表现出来，十分方便数据趋势分析，对时间精确度要求不高的数据分析效果尤其好。

如想要了解6F机组水机屏上导7号点某时间段瓦温变化趋势，只需选取该点在需要掉看的起始时间节点间的平均值，趋势十分明显。用户可以方便选取、方便调看，还有各种图表供导入导出，大大丰富了观察手段。

2)比较分析。譬如，有横向对比和纵向对比等多种对比手段。如想了解6F机组水机屏上到7号点在某时间段内是否合格，可以将水机屏7号点与本地屏7号点对比，也可将之与其它机组相同位置测温点进行对比，也可以与本机组该部轴承其它测温点平均值对比、还可以与该点前段时间的值对比等等，使用者可以任意配置对比参数，以获得详尽的结论。

3)关联分析。譬如，在分析机组瓦温时，与机组振摆、轴电流大小、压力脉动、机组负荷同时分析，以获得机组一个综合性的分析结果，振摆过大必然导致轴电流过大和瓦温高。轴电流过大必然会更进一步损坏推力瓦等，关联项可由使用者方便设置。

4)局部放大，整体缩小分析，参照物平移分析。在对数据进行分析处理时，可以认为放大部分需要关系的数据细节，可以调整各数据图表显示的上下限制值，以方便使用人员获得最佳观察和分析数据的视角。

5)模拟曲线功能。譬如要分析母线电压是否合格，可以根据一定的设置，模拟电压曲线限制值，对比实际值是否在模拟的限制曲线范围内。

6)统计分析功能。对告警频率、越限次数等进行统计，已获得一定的趋势，依此趋势判定设备是否异常。

3 瀑布沟水电站SMA2000系统其它应用

3.1 备用历史库功能

瀑布沟水电站计算机监控系统采集的数据点多，数据量大，在设计初期，按照所分钟级数据存储1 a，秒级数据3个月规划的历史库，但在后期电站数据采集范围扩大，特别是新增有关AGC、AVC等需要大量存储秒级数据逐步补充后，当前分钟级数据勉强维持1年，秒级数据只能保存10多天，造成历史库负担极为重。在趋势分析系统接入后，其可代替监控系统存储大量诸如振摆报警、开关电流等不涉及影响设备安全稳定地次重要数据，降低监控系统历史库工作负担。

3.2 事故追忆功能

瀑布沟水电站计算机监控系统上位机H9000的事故追忆功能使用不便，在SMA2000投运后，由于直接与电厂办公网络互连，电厂员工可就地获取事故发生时的相关数据，并进行追忆分析。

3.3 实时趋势监视功能

瀑布沟水电站计算机监控系统上位机H9000的数据实时趋势监视功能较为粗糙，显示范围显示框均不能调整，相关表格不能自动生成文件或图表。在SMA2000投运后，可在该系统上自动生成相关图表。

4 结语

瀑布沟水电站SMA2000状态分析系统即既可安装客户端访问，也可直接访问，充分融合了B/S和C/S两种模式的特点，解决了原有的H9000系统难以解决的问题，方便了瀑布沟电厂对设备状态的分析，基本满足了瀑布沟水电厂数据分析工作的需求。自投运以来，有力地支持了瀑布沟电站的数据分析工作，减轻了运行人员的工作强度，取得了一定的经济和社会效益，对其他电厂有一定的借鉴意义。

［1］Simon Robinson ollie Comes［M］.北京:清华大学出版社，2002.

［2］袁卫.统计学［M］.北京:高等教育出版社，2000.