李立偉（1.上海電氣電站服務(wù)公司，上海 201600；2.上海交通大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海 200240）

互聯(lián)網(wǎng)+下電站設(shè)備遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)研究

李立偉1.2
（1.上海電氣電站服務(wù)公司，上海 201600；2.上海交通大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海 200240）

本文首先分析了基于互聯(lián)網(wǎng)的電站遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的的建設(shè)可有效提升電廠(chǎng)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行及管理水平，并可擴(kuò)展電站設(shè)備制造廠(chǎng)商的服務(wù)業(yè)務(wù)、提升設(shè)備設(shè)計(jì)水平，并指出電站遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的定位與應(yīng)承擔(dān)的職能。在此基礎(chǔ)上，對(duì)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)建設(shè)的硬件架構(gòu)與軟件功能進(jìn)行詳細(xì)論述。

互聯(lián)網(wǎng)+ 電廠(chǎng) 遠(yuǎn)程診斷 信息

國(guó)務(wù)院于2015年7月份發(fā)布了《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，指出“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源主要包括四個(gè)方面：推進(jìn)能源生產(chǎn)智能化、建設(shè)分布式能源網(wǎng)絡(luò)、探索能源消費(fèi)新模式、發(fā)展基于電網(wǎng)的通信設(shè)施和新型業(yè)務(wù)。在能源的生產(chǎn)領(lǐng)域，指導(dǎo)意見(jiàn)鼓勵(lì)能源企業(yè)運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)設(shè)備狀態(tài)、電能負(fù)載等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘與預(yù)測(cè)，開(kāi)展精準(zhǔn)調(diào)度、故障判斷和預(yù)測(cè)性維護(hù)，提高能源利用效率和安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。

近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)各大電站設(shè)備制造廠(chǎng)商已逐步將發(fā)展戰(zhàn)略從傳統(tǒng)制造業(yè)向現(xiàn)代服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)變。電站設(shè)備遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)的建設(shè)基于對(duì)電廠(chǎng)設(shè)備大數(shù)據(jù)的挖掘、整理與分析，為電廠(chǎng)提供設(shè)備的提前預(yù)警與故障診斷等服務(wù)，并進(jìn)一步擴(kuò)展了如遠(yuǎn)程技術(shù)培訓(xùn)及技術(shù)交流服務(wù)、備品備件聯(lián)儲(chǔ)電子商務(wù)服務(wù)、國(guó)際業(yè)務(wù)拓展服務(wù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)宣傳服務(wù)等符合“互聯(lián)網(wǎng)+”內(nèi)涵的全方位服務(wù)。

1 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)建設(shè)目的及特點(diǎn)

1.1 遠(yuǎn)程診斷的目的

建設(shè)電站設(shè)備遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，對(duì)電廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理和診斷維護(hù)的管理模式，不但能夠幫助電廠(chǎng)提高機(jī)組運(yùn)行和管理水平，還能幫助電站設(shè)備廠(chǎng)商建立更有效、更科學(xué)的機(jī)組售后服務(wù)管理體系；全面提升企業(yè)的機(jī)組故障診斷和維護(hù)能力、機(jī)組大修和現(xiàn)場(chǎng)啟停機(jī)指導(dǎo)能力，同時(shí)可以幫助電站設(shè)備廠(chǎng)商加快對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝和制造水平的快速完善，不斷提高產(chǎn)品創(chuàng)新能力、盈利能力和競(jìng)爭(zhēng)力，為進(jìn)一步促進(jìn)降本增效工作做出貢獻(xiàn)，最終實(shí)現(xiàn)電廠(chǎng)和設(shè)備制造廠(chǎng)商雙贏(yíng)的局面。

1.2 遠(yuǎn)程診斷的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)診斷相比，遠(yuǎn)程診斷具有以下幾點(diǎn)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)：消除了專(zhuān)家到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的地域差和時(shí)間差，快速反應(yīng)，及時(shí)處理；利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)頂級(jí)專(zhuān)家匯聚，共同會(huì)診；具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)，隨時(shí)調(diào)用；快速診斷故障設(shè)備，提高設(shè)備可靠性；降低計(jì)劃性維修成本等。

2 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)定位及職能

遠(yuǎn)程診斷服務(wù)中心是電站設(shè)備制造廠(chǎng)商實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的設(shè)備服務(wù)向信息化服務(wù)延伸的重要平臺(tái)，主要承擔(dān)以下職能：

（1）實(shí)現(xiàn)電廠(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)、監(jiān)測(cè)、預(yù)警和診斷分析等功能。（2）通過(guò)電站設(shè)備制造廠(chǎng)商遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及診斷分析平臺(tái)，長(zhǎng)期跟蹤電廠(chǎng)運(yùn)行參數(shù)，發(fā)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行中與設(shè)計(jì)參數(shù)不符、運(yùn)行狀況不佳、可能存在的隱患，將結(jié)果及時(shí)反饋給電廠(chǎng)，避免和減輕非計(jì)劃停機(jī)給電廠(chǎng)帶來(lái)的損失。（3）基于長(zhǎng)期運(yùn)行數(shù)據(jù)的積累，通過(guò)電站設(shè)備制造廠(chǎng)商與電廠(chǎng)雙方配合，進(jìn)行系統(tǒng)性的定量分析、方案比較，提供最合適于電廠(chǎng)、定制化的運(yùn)行優(yōu)化建議，有效提高電廠(chǎng)運(yùn)行水平和經(jīng)濟(jì)性。

（4）通過(guò)定期或不定期的報(bào)告、技術(shù)專(zhuān)家會(huì)診的形式，提供最準(zhǔn)確、及時(shí)的判斷和建議意見(jiàn)給電廠(chǎng)，幫助電廠(chǎng)不斷提高機(jī)組運(yùn)行和管理水平。（5）基于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控及診斷平臺(tái)數(shù)據(jù)，不斷積累機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行故障案例，逐漸完善專(zhuān)家診斷案例庫(kù)，最終實(shí)現(xiàn)平臺(tái)智能診斷功能。（6）基于長(zhǎng)期運(yùn)行數(shù)據(jù)的積累，總結(jié)分析同類(lèi)型機(jī)組實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)參數(shù)的差異，幫助電站設(shè)備制造廠(chǎng)商各大廠(chǎng)不斷修正和優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，不斷提高設(shè)計(jì)和制造水平。（7）通過(guò)對(duì)電廠(chǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行數(shù)據(jù)的綜合分析和判斷，及時(shí)上報(bào)備品備件采購(gòu)、機(jī)組運(yùn)維及檢修計(jì)劃給電廠(chǎng)，拓展平臺(tái)服務(wù)的廣度和深度。

3 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3.1 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)特性

遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)具備以下特性：

（1）先進(jìn)性：在設(shè)計(jì)思想、實(shí)現(xiàn)方法以及算法理論等方面把握最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和軟件工程管理模式的發(fā)展方向，選擇先進(jìn)的軟件和信息技術(shù)構(gòu)建應(yīng)用的支撐和運(yùn)行環(huán)境，確保最大限度地提高軟件系統(tǒng)的使用壽命和擴(kuò)展能力。

（2）實(shí)用性：軟件系統(tǒng)充分考慮各類(lèi)使用人員的能力和素質(zhì)、專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)、部門(mén)業(yè)務(wù)需求等諸多因素對(duì)應(yīng)用產(chǎn)生的綜合影響。系統(tǒng)獲取的各類(lèi)數(shù)據(jù)，在符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。軟件功能應(yīng)該易學(xué)易用、操作簡(jiǎn)單。達(dá)到功能實(shí)用、用戶(hù)界面友好、使用方便靈活的要求。

（3）開(kāi)放性：軟件系統(tǒng)堅(jiān)持開(kāi)放性原則，采用開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)和功能分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足遠(yuǎn)程診斷的發(fā)展及與其它系統(tǒng)集成的需求。保證本應(yīng)用與其他應(yīng)用的互聯(lián)互通，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)交換等應(yīng)用集成服務(wù)。

（4）可擴(kuò)展性：軟件系統(tǒng)適應(yīng)遠(yuǎn)程診斷發(fā)展的變化，適應(yīng)設(shè)備的升級(jí)換代和新技術(shù)發(fā)展的要求，在不影響原系統(tǒng)運(yùn)行的情況下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展。軟件系統(tǒng)建設(shè)前期就應(yīng)做好總體規(guī)劃，保證系統(tǒng)平臺(tái)、應(yīng)用平臺(tái)和應(yīng)用軟件不僅能夠滿(mǎn)足現(xiàn)在的要求，而且可以方便地?cái)U(kuò)展將來(lái)的業(yè)務(wù)需求，并具有向未來(lái)技術(shù)平滑過(guò)渡的能力。保障應(yīng)用具有良好的二次開(kāi)發(fā)功能，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)應(yīng)用進(jìn)行自擴(kuò)充的需求。

（5）可靠性：采用高可用性技術(shù)，保證應(yīng)用長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)行；在網(wǎng)絡(luò)、主機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)或應(yīng)用出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，及時(shí)、快速地恢復(fù)，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性，保證應(yīng)用的穩(wěn)定性；系統(tǒng)硬件配置采用冗余的結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)的快速故障隔離與恢復(fù)。

（6）安全性：采用身份認(rèn)證、訪(fǎng)問(wèn)控制、數(shù)據(jù)加密等安全技術(shù)，構(gòu)建科學(xué)合理的安全防護(hù)體系和全方位的安全保障體系。

（7）可配置性：應(yīng)用的部署、使用及管理以簡(jiǎn)便、易于操作、方便實(shí)用為準(zhǔn)則。提供靈活的配置管理支持，靈活地調(diào)整業(yè)務(wù)流程，降低應(yīng)用管理、維護(hù)成本，提高應(yīng)用的可配置性。

3.2 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)硬件架構(gòu)：

電站設(shè)備遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的建設(shè)采用集中模式，在電站設(shè)備制造廠(chǎng)家建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)和處理的遠(yuǎn)程診斷中心。在電廠(chǎng)的SIS或DCS系統(tǒng)配備數(shù)據(jù)采集接口機(jī)和單向隔離器，通過(guò)數(shù)據(jù)采集接口機(jī)抽取電廠(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)所支持的格式，存儲(chǔ)到電廠(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從電廠(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)向設(shè)備制造廠(chǎng)家遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的遠(yuǎn)程傳輸。設(shè)備制造廠(chǎng)商遠(yuǎn)程診斷中心的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采集、存儲(chǔ)、處理各生產(chǎn)單位發(fā)送來(lái)的生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，提供給各授權(quán)客戶(hù)端進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。

3.3 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)軟件功能架構(gòu)

遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下各種功能：

（1）自主穩(wěn)定的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。采用先進(jìn)的技術(shù)和構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)高效采集、遠(yuǎn)程傳輸和存儲(chǔ)備份，保證電廠(chǎng)數(shù)據(jù)安全、保密、可靠。具備數(shù)據(jù)分析和歷史數(shù)據(jù)回放功能?；贐/S架構(gòu)，支持遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)功能，可通過(guò)瀏覽器查看生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

（2）多元化的報(bào)警限值設(shè)定。按照設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行現(xiàn)狀，結(jié)合專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析模型結(jié)果，設(shè)定設(shè)備報(bào)警限值，實(shí)現(xiàn) “三級(jí)報(bào)警”，以彌補(bǔ)目前電廠(chǎng)DCS數(shù)據(jù)處理能力的不足（報(bào)警參數(shù)單一，沒(méi)有考慮設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)等）。

（3）故障診斷案例庫(kù)和知識(shí)庫(kù)。將電站設(shè)備制造廠(chǎng)商專(zhuān)家多年積累的在電力設(shè)備故障診斷方面大量的故障診斷案例和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)一梳理，形成完備的故障診斷案例庫(kù)和知識(shí)庫(kù)，輔助專(zhuān)家快速、準(zhǔn)確的定位問(wèn)題。并可根據(jù)目標(biāo)電廠(chǎng)的需求，建立電廠(chǎng)專(zhuān)屬的案例庫(kù)和知識(shí)庫(kù)，指導(dǎo)電廠(chǎng)人員合理的應(yīng)對(duì)和處理問(wèn)題。

（4）融合設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)的數(shù)據(jù)分析模型。電站設(shè)備制造廠(chǎng)商擁有詳細(xì)的設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)和熱力性能曲線(xiàn)，綜合考慮設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)設(shè)備性能、運(yùn)行參數(shù)的影響，建立大數(shù)據(jù)分析模型，減小數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型的誤差。并以設(shè)備的熱力性能數(shù)據(jù)為依據(jù)，建立全電廠(chǎng)熱力仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組再行性能監(jiān)測(cè)和診斷，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

（5）系統(tǒng)模塊個(gè)性化定制。根據(jù)客戶(hù)需求為客戶(hù)個(gè)性化定制如鍋爐吹灰優(yōu)化分析模塊、燃燒優(yōu)化模塊、鍋爐結(jié)焦分析及煤質(zhì)變化引起鍋爐結(jié)焦預(yù)判模塊、煤質(zhì)偏差引起的空預(yù)器堵灰預(yù)判模塊、汽輪發(fā)電機(jī)組軸系振動(dòng)和扭振在線(xiàn)監(jiān)測(cè)診斷模塊、汽輪發(fā)電機(jī)組性能計(jì)算優(yōu)化模塊、汽輪發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵部件壽命管理和預(yù)測(cè)模塊等。

遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)通過(guò)構(gòu)架多種數(shù)據(jù)分析工具，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在線(xiàn)和離線(xiàn)分析。基于豐富的專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)和故障診斷案例，實(shí)現(xiàn)完備的故障診斷知識(shí)庫(kù)和案例庫(kù)。依托電站設(shè)備制造廠(chǎng)商配備的在設(shè)備設(shè)計(jì)、制造和調(diào)試方面經(jīng)驗(yàn)豐富的故障診斷專(zhuān)家組成的專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)為電廠(chǎng)提供專(zhuān)業(yè)、準(zhǔn)確的設(shè)備性能分析與優(yōu)化、異常預(yù)警與分析報(bào)告。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多年的積累，電站設(shè)備制造廠(chǎng)商已逐步形成了一套融合設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)的故障診斷方法，在狀態(tài)監(jiān)視、故障診斷、性能分析和提供維修決策方案等方面積累了大量經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)平臺(tái)的建設(shè)，可為客戶(hù)提供諸如日常監(jiān)控運(yùn)行參數(shù)周期性報(bào)告、故障診斷報(bào)告、運(yùn)行參數(shù)調(diào)整建議、診斷系統(tǒng)模塊個(gè)性化定制、啟停機(jī)協(xié)助等遠(yuǎn)程支持。目前，國(guó)內(nèi)已有電站設(shè)備制造廠(chǎng)商與電廠(chǎng)合作采用這一先進(jìn)的設(shè)備管理模式，并已取得了積極的效果。

［1］江浩.面向火電廠(chǎng)廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)應(yīng)用和基于組件對(duì)象模型實(shí)現(xiàn)的決策支持系統(tǒng).中國(guó)電力，2004，37（1）.

［2］郭曉寧，畢小龍，王洪躍，姬文亮.火電廠(chǎng)廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)應(yīng)用實(shí)踐探討.電力設(shè)備，2006，7（2）.

李立偉（1979—），男，漢族，河北唐山人，本科，中級(jí)職稱(chēng)，副主任工程師，主要研究汽輪機(jī)設(shè)計(jì)與改造，電站設(shè)備遠(yuǎn)程診斷等方向。