雅礱江流域梯級電站群設(shè)備集中管理方法初探丁仁山

1、雅礱江流域梯級電站群設(shè)備集中管理方法初探丁仁山 廖波（二灘水力發(fā)電廠 617000 四川省攀枝花市）摘要：本文立足雅礱江流域開發(fā)的現(xiàn)狀，針對即將面臨的雅礱江流域電站群設(shè)備管理新形勢，提出了雅礱江流域梯級集控下的電站群設(shè)備集中管理的若干構(gòu)想。該管理模式以INTERNET技術(shù)為基礎(chǔ)，通過建設(shè)水輪發(fā)電機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)測中心，為二灘公司提供機(jī)組的遠(yuǎn)程信息管理平臺、遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)平臺以及遠(yuǎn)程信息溝通交流平臺。在該平臺的基礎(chǔ)上，二灘公司可以根據(jù)自身的管理體系和實(shí)際情況，進(jìn)一步建設(shè)和發(fā)展更透明、更有效率以及更加科學(xué)的全流域電站群設(shè)備管理體系。關(guān)鍵字：雅礱江流域，梯級集控，電站群，水輪發(fā)電機(jī)組，遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)A Gr

2、ope For Device Management in Cascade Centre Control mode Of The Yalong River ValleyDing renshan(Ertan Hydropower Plant, Panzhihua,617000, China)Abstract：Based on the practical solutions of the Yalong River Valley, this article gives a grope for device management in cascade centre control mode of the

3、 Yalong River Valley. This grope based on the Internet technique, via construct a turbine-generator remote manage system. The system can supply a mode for the remote information manage, the diagnosis and maintenance and the remote communication of turbine-generator set. Based on the mode, Ertan corp

4、oration can construct and develop a device manage mode, it will be more transparent, more efficient and more rational. Keywords：Yalong River Valley, Cascade Centre Control, The Hydropower Plant Caboodle, Hydroelectric Generating Set, Remote Manage System1雅礱江流域電站群設(shè)備管理的形勢和任務(wù)雅礱江發(fā)源于青海省玉樹縣境內(nèi)的巴顏喀拉山南麓、干流全長

5、1571公里、天然落差3830米、年徑流量596億立方米、流域面積13.6萬平方公里，干流擬規(guī)劃開發(fā)21個梯級電站，其中大型電站（裝機(jī)容量大于30萬千瓦）16座，總裝機(jī)容量2751萬千瓦，占四川省大型電站總座數(shù)（61座）的26，占四川省大型電站總裝機(jī)總?cè)萘康?2.1。雅礱江流域梯級開發(fā)完成后，將形成一個有多年調(diào)節(jié)能力的水庫群，調(diào)節(jié)性能優(yōu)越，梯級補(bǔ)償效益巨大，將在四川、西部區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國家“西電東送”能源格局中發(fā)揮重要作用。 按照開發(fā)規(guī)劃，二灘公司的水電裝機(jī)規(guī)模將在2015年達(dá)到1470萬千瓦，2020年以前公司擁有的發(fā)電能力達(dá)到2300萬千瓦以上， 2025年前達(dá)到3000萬千瓦。目前，已規(guī)

6、劃的21座電站中，二灘電站已于1999年12月竣工，錦屏級電站、錦屏級電站已核準(zhǔn)開工，預(yù)計于2012年左右陸續(xù)投產(chǎn)，與之相配套的雅礱江流域集控中心也正在籌備之中。在今后相當(dāng)長的一個時期內(nèi)，二灘公司將面臨著“滾動開發(fā)、建管結(jié)合”的新局面，既要進(jìn)行大規(guī)模的流域梯級開發(fā)建設(shè)，同時還要對已投運(yùn)的多個電站進(jìn)行綜合管理。因此，如何在流域梯級集控模式下進(jìn)行多個電站的設(shè)備管理必將成為二灘公司即將面臨的一個重大問題。2 雅礱江流域電站群設(shè)備集中管理的必要性從已投運(yùn)的二灘電廠來看，常常遭遇“信息化瓶頸”，主要表現(xiàn)在：部分設(shè)備管理數(shù)據(jù)仍停留在手工收集階段，未采用自動化手段全面地掌握設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，缺乏對設(shè)備狀態(tài)深入分

7、析的依據(jù)；受專業(yè)局限性的限制，專業(yè)人員技術(shù)水平不足，不能深入全面地對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析診斷；目前二灘電廠已具備完善的自動數(shù)據(jù)采集手段，具有良好的數(shù)據(jù)管理平臺，但信息未實(shí)現(xiàn)共享，且缺乏有效的開發(fā)利用。為了對即將投運(yùn)的多個電站進(jìn)行綜合管理，二灘公司在今后的管理過程中還可能會面臨以下問題：1) 公司總部與下屬各個電廠之間存在著信息不對稱。公司的生產(chǎn)管理部門缺乏對設(shè)備實(shí)施科學(xué)、嚴(yán)格、統(tǒng)一管理所必需的基礎(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)，不能及時、準(zhǔn)確掌握分散在各地的設(shè)備的第一手運(yùn)行狀態(tài)信息，而任何缺乏信息基礎(chǔ)的管理措施往往將成為一紙空談。2) 為各個電廠提供技術(shù)監(jiān)督和診斷服務(wù)的機(jī)構(gòu)（主要是中試所、設(shè)計院、生產(chǎn)廠家以及部分院校）

8、往往遠(yuǎn)在千里之外，無法隨時、隨地掌握機(jī)組運(yùn)行的實(shí)時狀態(tài)，無法對設(shè)備故障形成趨勢實(shí)施長期監(jiān)測以及對設(shè)備早期故障進(jìn)行預(yù)報和診斷，無法擺脫“事后診斷、被動服務(wù)”的模式。3) 公司各部門之間以及各個電廠之間缺乏一個有效的信息交流平臺，無法實(shí)現(xiàn)診斷服務(wù)知識和經(jīng)驗(yàn)的交流和共享，一家電廠好的診斷維護(hù)經(jīng)驗(yàn)無法迅速有效地在各個電廠之間進(jìn)行推廣。4) 電廠與設(shè)備的生產(chǎn)制造廠商之間缺乏有效的信息交流和溝通。設(shè)備制造廠商對設(shè)備在現(xiàn)場的運(yùn)行情況知之甚少，不利于設(shè)備制造廠商為電廠提供主動及時的售后服務(wù)，不利于設(shè)備制造廠商根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際經(jīng)驗(yàn)改進(jìn)設(shè)計以及制造工藝。設(shè)備制造水平以及售后服務(wù)水平的高低又會進(jìn)而直接影響到電廠的設(shè)備運(yùn)

9、行管理水平，同時還會影響后續(xù)設(shè)備的設(shè)計、制造質(zhì)量。5) 隨著我國電力行業(yè)體制改革的不斷深化，國家“廠網(wǎng)分離、競價上網(wǎng)”政策的逐步落實(shí)，電力供應(yīng)行業(yè)市場化程度的逐步深入，在今后的發(fā)展中二灘公司還將面臨著巨大的市場壓力，因此，如何確定合理的檢修維護(hù)周期、提高機(jī)組年利用小時數(shù)、降低生產(chǎn)成本將成為公司管理的重點(diǎn)。以上問題歸根結(jié)底在于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息的透明化和信息共享上，該信息化瓶頸的存在將極大地影響公司現(xiàn)代化管理的推廣實(shí)施，而要擺脫信息化瓶頸的困境，僅僅依賴現(xiàn)有的監(jiān)測技術(shù)和管理模式是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此，必須拓展設(shè)備信息化管理的新思路，建立起一套雅礱江流域電站群設(shè)備集中管理的遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，探索出一種新的設(shè)

10、備管理模式。3 雅礱江流域電站群設(shè)備集中管理的意義通過建立對雅礱江流域電站群設(shè)備實(shí)現(xiàn)集中管理的遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)（Remote Manage System，簡稱RMS，該系統(tǒng)可涵蓋設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測、狀態(tài)檢修、專家診斷系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)布、討論等各方面的內(nèi)容），根據(jù)不同的權(quán)限設(shè)置，讓所有員工不論身在何處均可隨時了解設(shè)備狀態(tài)并進(jìn)行狀態(tài)分析、診斷，可極大地提高設(shè)備管理、維護(hù)水平，提高企業(yè)自身的綜合管理能力，其意義具體表現(xiàn)在以下幾個方面：1) 全面管理設(shè)備信息，提高設(shè)備管理水平：遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)可以進(jìn)行設(shè)備臺帳、設(shè)備清冊、圖紙資料、備品備件等信息的管理，各設(shè)備運(yùn)行、檢修信息的定制與匯總，特別是進(jìn)行有關(guān)設(shè)備運(yùn)行性

11、能的評估等，從而方便設(shè)備管理人員的工作，提高其設(shè)備管理水平。遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)還可以積累設(shè)備從組裝、調(diào)試、投產(chǎn)到長時間連續(xù)運(yùn)行的數(shù)據(jù)，特別是各次大小修過程中的數(shù)據(jù)，對于設(shè)備的運(yùn)行、管理水平的不斷積累和提升、管理理念創(chuàng)新周期的縮短以及整體技術(shù)管理能力的提高有著至關(guān)重要的意義。另外，遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)還可以通過對各設(shè)備故障診斷案例的匯總，針對不同設(shè)備、不同的故障原因建立相應(yīng)的故障診斷案例庫，從而為實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修積累寶貴的資料。2) 優(yōu)化管理組織結(jié)構(gòu)，提升企業(yè)管理水平：從管理體系上來講，還可以充分發(fā)揮遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)信息的全面性、實(shí)時性和共享性特點(diǎn)，優(yōu)化自身的設(shè)備管理制度和組織結(jié)構(gòu)，保證設(shè)備信息可以及時、充分地傳遞給

12、設(shè)備維護(hù)管理體系中的各個環(huán)節(jié)的人員，建設(shè)更加科學(xué)、更加有效率、更加透明、更加嚴(yán)格的設(shè)備管理模式，避免原有設(shè)備管理模式的缺陷和漏洞，真正提升企業(yè)的設(shè)備管理水平。3) 提高診斷效率，節(jié)約維護(hù)成本：遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)作為機(jī)組遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)、信息發(fā)布的平臺，使得各相關(guān)專業(yè)人員遠(yuǎn)在千里之外就可以及時、準(zhǔn)確、全面地掌握機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，尤其是對設(shè)備故障分析和診斷有重大價值的數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的早期故障預(yù)警以及專家會診，從而大大提高診斷效率，節(jié)約維護(hù)成本，避免不必要的事故發(fā)生。4) 加強(qiáng)信息溝通和交流：遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)可以發(fā)揮其信息溝通和經(jīng)驗(yàn)交流的作用，促進(jìn)公司各部門以及各電廠之間的交流。綜上所述，通過建立對雅礱江流

13、域電站群設(shè)備實(shí)現(xiàn)集中管理的遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，可以提高公司對下屬電廠的設(shè)備管理和維護(hù)指導(dǎo)水平，提高對發(fā)電機(jī)組等核心設(shè)備的監(jiān)測和診斷維護(hù)能力，加強(qiáng)狀態(tài)檢修，從而避免非計劃停機(jī)次數(shù)、降低發(fā)電成本，大大提升公司的管理能力、監(jiān)督能力及電廠的運(yùn)行、設(shè)備管理水平，提高公司的綜合競爭力。4 雅礱江流域電站群設(shè)備集中管理的可行性及初步方案41雅礱江流域電站群設(shè)備集中管理的可行性設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術(shù)是計算機(jī)技術(shù)、機(jī)械電子技術(shù)、現(xiàn)代測試技術(shù)和人工智能技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)交叉和綜合后而迅速發(fā)展起來的新技術(shù)，是保證設(shè)備安全運(yùn)行和實(shí)現(xiàn)科學(xué)維護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。該技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：1) TSI系統(tǒng)階段（TSI，Turbine

14、 Supervisory Instrumentation，水輪機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)）早期的TSI系統(tǒng)包括傳感器系統(tǒng)和二次儀表（振動保護(hù)表），可以監(jiān)測基本的機(jī)組振動信息，如徑向振動（峰峰值和gap電壓）、軸向振動、軸位移等,一般具有繼電器保護(hù)輸出功能。局限性：因TSI系統(tǒng)對機(jī)組的監(jiān)測僅限于振動峰峰值和gap電壓，僅能發(fā)揮基本的監(jiān)測和保護(hù)作用，不能提供振動波形、頻譜、倍頻的幅值和相位等故障特征數(shù)據(jù)，不能提供用于機(jī)組故障分析的專業(yè)圖譜工具，不能起到深入分析、診斷機(jī)組故障的作用。2) 傳統(tǒng)的TDM系統(tǒng)階段（TDM，Turbine Diagnosis Management，水輪機(jī)診斷管理系統(tǒng)）針對TSI系統(tǒng)的缺點(diǎn)

15、，各個電廠開始對發(fā)電機(jī)組采用TSI系統(tǒng)+TDM系統(tǒng)的監(jiān)測方式。TDM系統(tǒng)的主要作用在于對機(jī)組運(yùn)行的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，獲取包括轉(zhuǎn)速、振動波形、頻譜、倍頻的幅值和相位等故障特征數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成易于分析和診斷的振動特征圖如頻譜圖、時基/Obrit圖、全頻譜圖等，從而為專業(yè)的機(jī)組故障診斷人員提供各種振動分析手段。局限性：僅能實(shí)現(xiàn)單機(jī)或在廠內(nèi)局域網(wǎng)范圍內(nèi)瀏覽數(shù)據(jù)，不利于管理人員或診斷專家千里之外及時掌握機(jī)組運(yùn)行故障，不利于公司對各電廠的設(shè)備管理維護(hù)指導(dǎo)，缺乏對診斷數(shù)據(jù)的有效提取，不利于機(jī)組早期故障的發(fā)現(xiàn)和診斷，且因計算機(jī)硬件水平限制而存在存儲容量不足、響應(yīng)速度慢等情況。3) 基于INTER

16、NET的TDM系統(tǒng)階段隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和Internet的普及，開發(fā)出了目前最為先進(jìn)的TDM 系統(tǒng)，為大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)機(jī)組信息的共享創(chuàng)造了條件。各級管理人員和診斷專家能更方便、有效地在異地實(shí)時掌握機(jī)組的運(yùn)行情況，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分析診斷和知識共享。遠(yuǎn)程診斷：同時支持基于INTERNET和電廠局域網(wǎng)的機(jī)組數(shù)據(jù)WEB瀏覽（B/S結(jié)構(gòu)），方便身處異地的診斷專家隨時隨地掌握機(jī)組運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程專家會診和知識共享；設(shè)置遠(yuǎn)程診斷中心：將機(jī)組及輔機(jī)的全部運(yùn)行動態(tài)數(shù)據(jù)上傳遠(yuǎn)程中心數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理；現(xiàn)場數(shù)據(jù)接入遠(yuǎn)程監(jiān)測中心方便快捷、費(fèi)用為零：無需采用撥號方式，無需INTERNET固定IP地址，僅需依靠用電廠原

17、有網(wǎng)關(guān)或代理服務(wù)器。精密診斷：識別機(jī)組的早期故障，第一時間捕捉和完整保留機(jī)組“有效”的診斷數(shù)據(jù)；更強(qiáng)大的起停機(jī)數(shù)據(jù)采集和分析，變負(fù)荷、變工況監(jiān)測；同時監(jiān)測振動數(shù)據(jù)和工藝量數(shù)據(jù)，提供工藝量與振動的相關(guān)分析功能；同時監(jiān)測水輪發(fā)電機(jī)組及關(guān)鍵輔機(jī)，為發(fā)電設(shè)備提供更全面的保護(hù)；完全向下兼容TDM，更穩(wěn)定可靠、提供更豐富的圖譜分析手段。 上述技術(shù)的發(fā)展為遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的建立提供了良好的技術(shù)支持，使其具備了實(shí)現(xiàn)的可能，且目前國內(nèi)已經(jīng)有企業(yè)開始嘗試應(yīng)用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）架構(gòu)的TDM系統(tǒng)用于機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測和診斷。以往的工程實(shí)踐證明，應(yīng)用設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)，能夠有效地發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)中的事故隱患，可以及

18、時地排除設(shè)備故障，預(yù)防設(shè)備惡性事故，避免人身傷亡和巨大經(jīng)濟(jì)損失。42雅礱江流域電站群設(shè)備集中管理的初步方案建立遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)首先應(yīng)該考慮信息平臺的選擇。隨著現(xiàn)代計算機(jī)和數(shù)據(jù)庫的發(fā)展，可以考慮首先采用通用和商用性較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理工具建立遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的信息平臺，然后在此平臺統(tǒng)一設(shè)計理念下開展遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的信息管理中心的建立。遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的建立原則：利用規(guī)范系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)、現(xiàn)代先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和科學(xué)實(shí)用的監(jiān)測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各電廠內(nèi)部的發(fā)電設(shè)備信息管理和狀態(tài)監(jiān)測，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)布、在線遠(yuǎn)程監(jiān)測管理（包括遠(yuǎn)程振動狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備性能在線監(jiān)測），同時提供對發(fā)電設(shè)備運(yùn)行、檢修、日常管理的技術(shù)支持。遠(yuǎn)

19、程管理系統(tǒng)的初步方案：從全廠乃至雅礱江全流域的角度考慮建立設(shè)備遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)平臺，其硬件平臺可以在以下兩大系統(tǒng)的基礎(chǔ)上完成：一為各電廠配置的水輪發(fā)電機(jī)組在線監(jiān)測及分析系統(tǒng)，另一為計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際需要不斷補(bǔ)充完善。遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)采用完全獨(dú)立于上述兩系統(tǒng)的硬件，并通過防火墻隔離后實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測、分析、發(fā)布等功能。具體功能描述如下：通過該系統(tǒng)建立完整的設(shè)備臺帳等信息檔案，采集機(jī)組各類運(yùn)行數(shù)據(jù)（如轉(zhuǎn)速、電壓、電流、功率、油位、瓦溫、過機(jī)流量、振動、擺度等信號），并設(shè)置不同級別的權(quán)限進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備狀態(tài)診斷分析、歷史數(shù)據(jù)查詢等，同時開發(fā)其他輔助功能以滿足管理的需要，如網(wǎng)頁發(fā)布設(shè)

20、備運(yùn)行實(shí)時數(shù)據(jù)，設(shè)立公告欄、交流討論專區(qū)進(jìn)行設(shè)備維護(hù)管理情況討論，建立遠(yuǎn)程專家會診渠道，甚至包括手機(jī)短消息報警服務(wù)、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、備品備件查詢等專區(qū)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：遠(yuǎn)程管理中心服務(wù)器二灘公司梯級調(diào)度中心設(shè)備遠(yuǎn)程管理中心電力系統(tǒng)廣域信息網(wǎng)或Internet網(wǎng)專家診斷終端計算機(jī)已授權(quán)遠(yuǎn)程分析專家A電站側(cè)系統(tǒng)電廠MIS網(wǎng)廠站側(cè)服務(wù)器系統(tǒng)現(xiàn)地采集監(jiān)測系統(tǒng)交換機(jī)防火墻路由器路由器防火墻交換機(jī)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器Web/應(yīng)用服務(wù)器#1機(jī)組#N機(jī)組診斷中心數(shù)據(jù)服務(wù)器WEB/應(yīng)用服務(wù)器N電站側(cè)系統(tǒng)電廠MIS網(wǎng)廠站側(cè)服務(wù)器系統(tǒng)現(xiàn)地采集監(jiān)測系統(tǒng)路由器防火墻交換機(jī)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器Web/應(yīng)用服務(wù)器#1機(jī)組#N機(jī)組遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的系統(tǒng)可靠性分析：從技術(shù)層面上看，建設(shè)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)有兩個關(guān)鍵因素：一是遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)網(wǎng)站以及機(jī)組運(yùn)行信息數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，二是選擇位于各個電廠的數(shù)據(jù)采集和分析設(shè)備。目前，硬