水電機組遠程狀態(tài)監測分析系統的開(kāi)發(fā)與實(shí)現

　　概述

　　隨著(zhù)信息技術(shù)的進(jìn)步和制造工業(yè)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的水電站正在根據自己的設備特點(diǎn)，探索“運行狀態(tài)檢修”策略，即運用機組在線(xiàn)監測技術(shù)，在對機組運行狀態(tài)進(jìn)行分析的基礎上，主要以設備的實(shí)際運行狀態(tài)為依據，根據科學(xué)分析的結果來(lái)安排檢修項目和時(shí)間，以達到既能確保設備運行安全，又能最大限度地提高電站經(jīng)濟效益的目的。

　　通過(guò)安裝機組在線(xiàn)監測系統，靈活運用監測和分析手段，可以及時(shí)發(fā)現機組存在的問(wèn)題。對故障進(jìn)行性發(fā)展的機組，實(shí)施重點(diǎn)監測；對個(gè)別故障嚴重發(fā)展的機組，及早實(shí)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(cháng)機組大修周期，減少大修費用；對突發(fā)性故障，監測系統能自動(dòng)記錄下故障過(guò)程的完整數據資料，通過(guò)監測系統提供的分析工具進(jìn)行及時(shí)分析，就可以迅速找到故障原因，最終解決問(wèn)題。同時(shí)，監測系統長(cháng)期積累的大量數據也為今后設備的設計、制造、安裝與運行提供了有力的參考，便于改進(jìn)和提高。

　　而在電廠(chǎng)進(jìn)行狀態(tài)監測系統的安裝配置，是實(shí)現機組狀態(tài)檢修的基礎。由于狀態(tài)監測系統的數據采集平臺一般放置在機組單元控制室或安放在現地，系統必須具有較好的抗振和抗干擾能力，才能保證數據的實(shí)時(shí)可靠采集。我們根據水電廠(chǎng)的實(shí)際需求，應用NI公司數據采集的PXI硬件平臺和LabVIEW軟件開(kāi)發(fā)平臺，設計開(kāi)發(fā)了一套水電機組遠程在線(xiàn)監測分析系統（HM9000 2.0系統），該系統綜合應用了NI公司高性能、高精度和帶隔離抗干擾的數據采集硬件模塊和高可靠性的LabVIEW開(kāi)發(fā)軟件，不僅滿(mǎn)足了水電機組監測系統對抗環(huán)境惡劣性、實(shí)時(shí)性和長(cháng)期穩定運行的要求，也極大縮短了開(kāi)發(fā)周期，節約了開(kāi)發(fā)成本。

　　NI公司的PXI (PCI eXtensions for Instrumentation，面向儀器系統的PCI擴展)設備， 是一種堅固的基于PC的測量和自動(dòng)化平臺，PXI結合了PCI的電氣總線(xiàn)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(zhuān)門(mén)的同步總線(xiàn)和主要軟件特性。這使它成為測量和自動(dòng)化系統的高性能、低成本運載平臺，因此系統全線(xiàn)采用其PXI系列產(chǎn)品。

　　結構設計

　　由于不同用戶(hù)對水電機組監測系統的要求也不盡相同，監測系統采用了基于因特網(wǎng)的可擴展結構。同組態(tài)監測軟件不同的是，這種擴展性不僅體現在監測功能的自由定制組合上，還體現在能滿(mǎn)足不同的現場(chǎng)環(huán)境需求，最大限度適應電廠(chǎng)不同的基礎條件。

　　水電遠程監測系統雖然是遠程網(wǎng)絡(luò )監測系統，但鑒于電廠(chǎng)對數據安全性和可靠性較高的要求，采用了本地版（Local Mode）和遠程版（Remote Mode）相結合的模式，在網(wǎng)絡(luò )環(huán)境不佳或出現問(wèn)題時(shí)，現地仍可以進(jìn)行監測分析顯示，并能保證實(shí)時(shí)數據的連續可靠存儲。與完全基于web網(wǎng)頁(yè)技術(shù)的監測系統相比，擁有更高的可靠性，有效克服了狀態(tài)監測系統網(wǎng)絡(luò )化、遠程化以后，過(guò)于依賴(lài)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境的問(wèn)題。

　　監測系統分為數據層、服務(wù)器層和客戶(hù)層，硬件分別包括信號傳感器、采集機柜（集成PXI采集設備）、數據庫服務(wù)器、監測系統客戶(hù)端等幾個(gè)部分。

　　首先，安裝在機組各個(gè)部位的傳感器將信號實(shí)時(shí)數據傳輸到機旁控制室的采集機柜，采集機柜的本地采集軟件即時(shí)分析保存數據，并通知本地入庫程序讀取本地數據；同時(shí)，采集機柜將經(jīng)過(guò)分析處理的實(shí)時(shí)數據送往數據服務(wù)器，數據服務(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(chǎng)局域網(wǎng)內所有用戶(hù)和連接在互聯(lián)網(wǎng)上的用戶(hù)，只要擁有管理和查看權限，就可以通過(guò)監測系統遠程版瀏覽、查詢(xún)、分析數據服務(wù)器上的機組最新?tīng)顟B(tài)數據。

　　系統結構如下圖所示：

　　圖1 監測系統結構圖