何才强

（云南大唐国际李仙江流域水电开发有限公司，云南 普洱 665000）

当前，对于中国电厂技术服务单位而言，借助大数据技术完成电厂系统和设备远程诊断服务，已经成为其全新的业务发展方向。近些年来，选择远程诊断系统的大型集团和企业的数量越来越多，尤其是一些大型电厂。对于电厂的运行而言，基于大数据技术的状态监测和故障诊断系统能够充分保障其运行的安全性，借助大数据技术自身优势的有效发挥，能够打破“信息孤岛”现象，实现电厂内部各机组运行数据实时获取的目的。

1 大数据技术和远程诊断概述

从远程诊断的角度出发，大数据技术在其中的发展方向主要表现为：①与预警模型系统、数据库数据仓库系统实现集成；②借助大数据技术的相关工具完成复杂程度较高的数据挖掘，从而实现知识的获取；③与电厂现存的故障诊断应用软件进行深层次的融合；④对大数据技术的相关标准进行研制与开发；⑤大数据技术在电厂远程检测和诊断中的应用还需要做到支持移动环境[1]。总体来看，在电厂机组和设备运行改良、状态检修、诊断故障和监测状态等多个方面，基于大数据技术的远程监测与诊断系统在其中的应用具有较大程度的研究意义。

2 基于大数据技术的电厂远程状态监测及故障诊断系统

文章中所研究的以大数据技术为基础的电厂远程监测与故障诊断系统，其根本作用是监测电厂设备和机组状态、运行参数、分析数据、诊断故障、指导运行维修等，其监测和诊断的对象为电厂中的各个主机、辅机系统，包括发电机、水轮机、励磁系统、调速系统、水系统、油系统、气系统、泄洪设施等。

基于大数据技术的远程状态监测与故障诊断系统在应用期间的具体流程如图1 所示。这一系统借助机组状态监测数据库的搭建，并将数据融合技术进行了引入，能够将大数据技术自身的优势充分发挥出来，进而实现打破“信息孤岛”效应的目的，对电厂中机组运行状态的全过程进行及时且系统的监测。不仅如此，该系统还能够对电厂机组的故障进行详细的分析和诊断，并对运行趋势进行预测，进而为机组预知维修和状态维修的实际进程提供更加有力的支持，这可以在很大程度上避免维修过剩或不足的情况出现。

图1 基于大数据技术的远程状态监测与故障诊断系统流程图

整体来看，本文中所研究的基于大数据技术的远程状态监测与故障诊断系统的构成要素共包含4 个模块，分别是监测概貌、网络通信、综合报告以及系统管理[2]。

2.1 监测概貌

总体而言，监测概貌这一模块的监测对象主要有机组现存具体的机组数目、机组的实际运行状况以及机组每一个部分的具体运行数据等多方面的信息。该模块能够实现监测每一个特点参数的准确化和实时化，不仅如此，该模块中对每一个测点的报警上限与报警下限进行了设置，同时，借助棒图监测的模式，该模块还能够获悉每一个机组测点是否处于正常运行状态[3]。

2.2 网络通信

在进行水电厂的远程集控时，还需要借助网络通信功能的植入，从而实现集控工作的实时化与有效化。在电力改革持续推进和电力市场建立的背景下，水电厂、集控中心、调度中心等多方主体之间交换数据的频率越来越高，集控中心监控系统已经突破了以往封闭的局面，转而朝着较为开放的网络通信模式发展。但是，在此期间，集控中心网络可能会面临一定的风险，为了减少这些风险因素的影响，就需要进行安全防护配置。具体而言，需要进行专用电力调度数据网络的建立，该网络与电力企业数据网络这两种类型的网络需要呈现出彼此独立的局面，实现物理隔离，如此一来，就可以在调度数据网的层面上形成相互逻辑隔离的实时子网和非实时子网，即网络专用[4]。除此之外，为了实现网络通信的安全，真正发挥集控中心的作用，还应当确保横向隔离的实现。需要借助差异化强度的安全设备将不同的安全区进行隔离，特别是对于电力生产控制大区和管理信息大区这两项内容，要实现二者隔离的安全性和有效性。与此同时，还要完成外网公共数据区和内网公共数据区的建立。另外，在纵向层面上，还要进行有效的认证，借助访问控制、加密以及认证等措施或技术手段，对网络通信期间涉及的所有数据进行有效的保护，实现对数据纵向边界的安全维护以及远方安全传输，这可以为水电厂集控中心远程控制使用网络通信功能时的安全性和有效性提供保障[5]。

2.3 综合报告

这一模块中涉及多种功能，包括查询历史数据、报警预测以及对机组的实时报警等。对机组进行实时报警这项功能能够实时对机组当前运行状态作出自适应判断，从而为维护电厂机组和设备的工作人员作出科学判断创造更加便捷的条件。

2.4 系统管理

以大数据技术为基础的远程状态监测与故障诊断系统所包含的系统管理模块中牵扯到多种功能，例如专家自诊断功能、组态管理功能以及轴承管理功能等。立足于分析方法的角度，该模块能够以故障频率分析方法作为依据，对故障频率实际发生的位置进行清晰的判断。除此之外，专家自诊断功能可以按照专家规则库，判断电厂中各机组存在的故障情况，并达到对机组当前运行状况进行实时化获取的目的。

3 基于大数据技术的远程诊断系统在电厂中的实际应用

从当前发展的实际情况来看，远程状态监测与故障诊断系统在一些大型工厂核心设备和旋转机组中有着较大规模的应用。以发展阶段的角度划分，电厂机组和设备维护方法的演变能够被细分为3 个阶段，分别是事后维修、定期维修以及基于状态维护[6]。起初，事后维修是最为常见的方式，随着时代的不断发展，定期维修成为主要的维护方式，发展到如今，基于状态维护已经成为应用频率最高的一种形式。在一些大规模电厂中，能够对机组运行状况产生影响的故障多种多样，其中大部分均可以被划分到渐进性故障的范畴中，这些故障在日常的一般性检查和点检中难以被发现并解决，而借助远程状态监测和故障诊断系统能够实现故障发现的及时化[7]。

以某一流域内集控运行的电厂作为研究对象，该流域所辖7 个水电厂均是其所在地区电网中的主力电厂，流域电厂内共安装有18 台水力发电机组，单机容量在3 4 ～1 5 0 M W 之间，流域总装机容量为150.3 MW，水轮发电机型号既有混流式，也有轴流转桨式，在数年的观测和总结后发现，该流域的年均发电量能够达到45 亿kW 时，肩负着调频、调峰以及事故备用的责任。当前，负责此流域运行方式如下：各电厂执行“无人值班、应急值守”运行方式，不承担主控室职责，异地集控运行部负责远程运行监盘，其设置5 个运行值，每值配置1 个值长和3 个专责值班员，总人数20 人，按5 值3 倒方式运行，主要负责日常运行监盘及设备运行分析、与电网各类业务联系及操作命令执行、10 kV 以上设备倒闸操作、闸门操作、各类数据汇总及对外对内报送，人员少，工作量大。现阶段，以大数据技术为基础的远程状态监测与故障诊断系统在该流域远程集控运行中已经得到了有效的应用，并在其内部的所有机组、辅机设备中做到了监测运行状态和诊断故障的实时化，取得了相对良好的应用效果。

系统在该流域集控运行中的应用期间发挥的作用主要表现在以下几点：①基于大数据技术的远程诊断系统能够做到监测并记录18 台发电机组油泵、顶盖排水泵、渗漏排水泵、检修排水泵、发电机等设备的启停时间；②系统还可以深入分析机组状态各类参数；③当机组运行期间出现参数偏离正常值范围的现象时，远程诊断系统还可以实现智能报警；④远程诊断系统能够对流域电厂各设备运行期间各部位的温度变化发展趋势进行统计分析；⑤系统还具备生成智慧报表的功能，能够将水情信息分析、电量统计等各类报表自动上报至系统中，方便集控运行值班人员开展工作。

具体来说，在流域集控运行中，以大数据技术为基础的远程检测与故障诊断系统能够借助计算机设备中包含的各个功能模块，实现对电厂内部各个发电机组和各项设施的实时监测与故障诊断，借助对监测点的合理布设能够对发电机组、顶盖排水泵、渗漏排水泵、检修排水泵、发电机等设备做到系统化、全面化的监测，对其内部结构振动状况和支撑部件的损伤情况进行诊断。以发电机设备为例，该系统能够对发电机设备的电气量进行测量，实现这一目的主要依赖于系统中所包含的发电机电气量信号采集与预处理系统，同时，该系统还能够连续监测发电机设备定子绕组、轴承的温度变化情况，借助这种方式实现故障和隐患发现的及时化，以便在短时间内进行有效的处理。除此之外，在该流域集控运行中，基于大数据技术的远程诊断系统在实现对系统通信数据进行监测的过程中，使用到的分支系统主要包括机组流量监测系统、主变在线监测系统、机组辅机监测装置以及发电监控系统等。

4 结束语

综上所述，以大数据技术作为基础的远程检测与故障诊断系统在流域集控运行中能够发挥重要的作用，一方面，流域电厂内部各个机组管理的科学性和管理水平均能够得到大幅度提升，另一方面，流域电厂中的设备和机组在运行期间的安全性也可以得到更加坚实的保障。依托于现如今先进的传感器技术、互联网技术、计算机技术以及大数据技术，该系统能够实现流域电厂内部各个机组和设备运行数据的实时获取，进而避免“信息孤岛”情况的产生。此外，这一远程诊断系统还能够实现监测流域电厂机组和诊断其故障的实时化，具备很大的应用价值和广阔的应用前景。