水电自动化设备与远程监测

水电自动化设备与远程监测

摘要：当前在对水电站的大型设备进行计划检修的过程中存在着一定的弊端，在设备状态检修的过程中，基层的状态监测子系统不能够与电厂层监测系统之间形成良好的信息传输。本文针对该问题提出了构建远程诊断中心的方案，提出了大型设备远程状态监测与故障诊断系统。

关键词：水电厂设备远程状态监测远程故障诊断

1 水电厂设备状态监测和诊断现状

当前我国常规的水电装机容量已经位居世界第一位，而且状态检修也受到了越来越多人的重视，对设备监测与检修工作进行了探索。国内外当前的设备监测与诊断系统大都是包含多个在线监测系统，但是各个系统之间只是单纯的叠加，并不能够形成集成化设备监测与诊断平台。当前国外已经开发出了可集成化的系统平台，如美国本特利内华达的3500系统+System1系统，瑞士的VM600 系统，芬兰Rovsing公司的Dynamics系统等。

2 系统构建

2.1规划目标

对大型水电厂实现设备的状态检修，需要通过检测和诊断系统来实现，在各个监测点都会安装子检测系统，这些检测系统共同构成了一个完整的检测诊断网络，并且以中心诊断层向外散发，逐渐扩散到各个子监测点，再由子监测点向外散发到用户的访问层，这不仅构成了一个完整的大型变电站监测与诊断体系，同时也在水电站布下了全覆盖的动态检测网。

实时在线监测系统能够有效的对各设备的运行状况进行评估，若设备处于非正常的状态，则系统能够及时的发出警报，提示工作人员系统存在设备漏洞，需要进行维修。另外，该系统还具备初步诊断故障的功能，系统中带有各项设备的历史运转记录，并且能够综合设备的特征来进行综合评估。

2.2阶段实施步骤

首先对当前的各监测点系统进行整合，以中心诊断层作为整个监测系统的核心，将各个子系统连接在一起，最终能够形成一个全面的、开放式的，并且分层分级的监测网络，对水电站设备的运行状态进行实时监测。

其次在安装好各监测子系统之后，需要综合当前机组状态监测技术的发展程度，应选择适合该变电站系统架构的监测技术来对各项指标进行监测，如发电机气隙、机组噪声、GIS局放、机组稳定性等等。在前期试验阶段，可先选择一台机组进行实验，在确保无误之后再扩散到其他机组上，并最终形成一个全面囊括各子系统的监测体系。

3 状态监测系统远程监控技术改造核心技术

3.1 实时数据库技术

对状态监测系统远程监控中心而言，数据存储和管理策略是需解决的核心技术。笔者认为关系数据库（sqlserver或者oralce）无法满足机组状态监测系统远程监控中心的数据存储需求。原因有以下两点：

3.1.1 关系数据库主要的功能定位在于管理静态信息之间的关联性，主要应用在信息管理系统、财务系统等静态信息应用系统中。工业现场传感器产生的数据的是以时间为序的序列动态数据，用处理静态信息的关系数据库来存储传感器产生的动态数据显然不合适。传感器24小时分分秒秒都在产生新的数据，关系数据库无法大量存储这些数据，只能采用间隔时间稀释数据的办法，人为地丢弃部

分数据，客观上无法避免地造成了关键数据的丢失。

3.1.2 关系数据库的查询功能无法满足时序动态数据的查询要求。由于关系数

据库的设计功能定位本来就不是处理工业现场传感器数据存储的，因此机组状态

监测系统使用关系数据库就会使单个数据表的数据容量巨大，关系数据库能够高

效地检索多表之间的关键字关联信息，但是对单个数据容量太大的表，其信息检

索性能会大大降低，这就是在使用某些系统进行历史数据查询时系统长时间没有

响应的原因。

所以要想长时间存储监测数据并且获取较高的检索效率，最佳方案是采用“实

时数据库”。

TN8000Real实时数据库具有以下特点：

（1）实时数据库的TAG容量可达100000点，存储周期可以达到1秒，以每

台机800个点计算，至少可存储100台机组的数据，可满足中心所属电站的数据

存储需要。

（2）数据压缩和存储效率高。按1台机组稳定性参数40个测点计算，采用

连续存储方式，利用原始数据压缩技术压缩后而未经过实时数据库压缩前的1台

机组年数据量约为80G，经过实时数据库压缩后，1台主机的年数据量约为20G。

（3）实时数据库TAG点表根据电厂和机组的序号自动生成，不需人工逐一

创建。实时数据库内嵌1个关系型数据库，可便于检索和查询。

（4）实时数据库占用的CPU的资源比较少，一般的负荷仅为CPU的5%～10%。

（5）实时数据库数据读取效率高，在10M以太网环境下测试，客户端随机

读取实时数据库的测点10000条记录，平均读取时间小于2秒。

（6）实时数据库系统提供开放的数据接口，可便于其他系统实现数据共享和调用。

3.2 状态监测数据远程传输技术

水电厂状态监测系统远程监控技术改造项目在数据远程传输方面有两项关键

技术：

3.2.1 Base To Base。数据库对数据库的动态镜像传输技术。电厂侧数据服务器和中心侧数据服务器都装有TN8000Real实时数据库，并且其测点一一对应，只有当电厂侧某个测点的数据发生变化时，该测点的数据才会被发送到中心侧的数据

库上，否则数据不会发送。这种机制保证了系统数据对网络带宽的最小占用，是

专门针对广域网数据集成的效率最高的数据处理技术。

3.2.2 数据双重压缩技术。TN8000系统根据机组状态数据的特性，对数据进

行压缩处理，即原始数据压缩和实时数据库的数据压缩。经过双重压缩处理后的

数据在保证数据不失真的前提下，使数据占用的存储空间减少至20%左右，为远

程中心的大规模数据存储提供了必要的技术条件。

3.3 中间件技术

TN8000系统采用中间件技术进行数据的读取和预处理。传统的B/S和C/S模

式由于客户机和服务器直接连接，服务器将消耗大部分资源用于处理与客户端的

连接工作和频繁应付客户端的连接请求，从而降低了系统处理能力，导致系统整

体运行效率大幅度降低。中间件主要用于在客户端和服务器之间传送数据、协调

客户与服务器之间的数据交换、实现跨平台和语言的无障碍通讯。

3.4 TN8000远程系统异常状态自动识别技术

TN8000远程监控系统能自动根据监测数据对联网机组异常状态进行识别并对