水電機組遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)的開發(fā)與實現(xiàn)
概述
隨著信息技術(shù)的進步和制造工業(yè)的不斷發(fā)展,越來越多的水電站正在根據(jù)自己的設(shè)備特點,探索“運行狀態(tài)檢修”策略,即運用機組在線監(jiān)測技術(shù),在對機組運行狀態(tài)進行分析的基礎(chǔ)上,主要以設(shè)備的實際運行狀態(tài)為依據(jù),根據(jù)科學(xué)分析的結(jié)果來安排檢修項目和時間,以達(dá)到既能確保設(shè)備運行安全,又能最大限度地提高電站經(jīng)濟效益的目的。
通過安裝機組在線監(jiān)測系統(tǒng),靈活運用監(jiān)測和分析手段,可以及時發(fā)現(xiàn)機組存在的問題。對故障進行性發(fā)展的機組,實施重點監(jiān)測;對個別故障嚴(yán)重發(fā)展的機組,及早實施停機檢修,將事故消滅于萌芽狀態(tài),做到防患于未然;而對運行狀態(tài)良好的機組,可避免強迫性檢修,延長機組大修周期,減少大修費用;對突發(fā)性故障,監(jiān)測系統(tǒng)能自動記錄下故障過程的完整數(shù)據(jù)資料,通過監(jiān)測系統(tǒng)提供的分析工具進行及時分析,就可以迅速找到故障原因,最終解決問題。同時,監(jiān)測系統(tǒng)長期積累的大量數(shù)據(jù)也為今后設(shè)備的設(shè)計、制造、安裝與運行提供了有力的參考,便于改進和提高。
而在電廠進行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的安裝配置,是實現(xiàn)機組狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)。由于狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集平臺一般放置在機組單元控制室或安放在現(xiàn)地,系統(tǒng)必須具有較好的抗振和抗干擾能力,才能保證數(shù)據(jù)的實時可靠采集。我們根據(jù)水電廠的實際需求,應(yīng)用NI公司數(shù)據(jù)采集的PXI硬件平臺和LabVIEW軟件開發(fā)平臺,設(shè)計開發(fā)了一套水電機組遠(yuǎn)程在線監(jiān)測分析系統(tǒng)(HM9000 2.0系統(tǒng)),該系統(tǒng)綜合應(yīng)用了NI公司高性能、高精度和帶隔離抗干擾的數(shù)據(jù)采集硬件模塊和高可靠性的LabVIEW開發(fā)軟件,不僅滿足了水電機組監(jiān)測系統(tǒng)對抗環(huán)境惡劣性、實時性和長期穩(wěn)定運行的要求,也極大縮短了開發(fā)周期,節(jié)約了開發(fā)成本。
NI公司的PXI (PCI eXtensions for Instrumentation,面向儀器系統(tǒng)的PCI擴展)設(shè)備, 是一種堅固的基于PC的測量和自動化平臺,PXI結(jié)合了PCI的電氣總線特性與CompactPCI的堅固性、模塊化及Eurocard機械封裝的特性,并增加了專門的同步總線和主要軟件特性。這使它成為測量和自動化系統(tǒng)的高性能、低成本運載平臺,因此系統(tǒng)全線采用其PXI系列產(chǎn)品。
結(jié)構(gòu)設(shè)計
由于不同用戶對水電機組監(jiān)測系統(tǒng)的要求也不盡相同,監(jiān)測系統(tǒng)采用了基于因特網(wǎng)的可擴展結(jié)構(gòu)。同組態(tài)監(jiān)測軟件不同的是,這種擴展性不僅體現(xiàn)在監(jiān)測功能的自由定制組合上,還體現(xiàn)在能滿足不同的現(xiàn)場環(huán)境需求,最大限度適應(yīng)電廠不同的基礎(chǔ)條件。
水電遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)雖然是遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng),但鑒于電廠對數(shù)據(jù)安全性和可靠性較高的要求,采用了本地版(Local Mode)和遠(yuǎn)程版(Remote Mode)相結(jié)合的模式,在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不佳或出現(xiàn)問題時,現(xiàn)地仍可以進行監(jiān)測分析顯示,并能保證實時數(shù)據(jù)的連續(xù)可靠存儲。與完全基于web網(wǎng)頁技術(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)相比,擁有更高的可靠性,有效克服了狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、遠(yuǎn)程化以后,過于依賴網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的問題。
監(jiān)測系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)層、服務(wù)器層和客戶層,硬件分別包括信號傳感器、采集機柜(集成PXI采集設(shè)備)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、監(jiān)測系統(tǒng)客戶端等幾個部分。
首先,安裝在機組各個部位的傳感器將信號實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C旁控制室的采集機柜,采集機柜的本地采集軟件即時分析保存數(shù)據(jù),并通知本地入庫程序讀取本地數(shù)據(jù);同時,采集機柜將經(jīng)過分析處理的實時數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)服務(wù)器,數(shù)據(jù)服務(wù)器對其整理儲存,以便定期提供機組運行狀態(tài)日志、信號趨勢和異常信息等。
電廠局域網(wǎng)內(nèi)所有用戶和連接在互聯(lián)網(wǎng)上的用戶,只要擁有管理和查看權(quán)限,就可以通過監(jiān)測系統(tǒng)遠(yuǎn)程版瀏覽、查詢、分析數(shù)據(jù)服務(wù)器上的機組最新狀態(tài)數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示:
圖1 監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
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