李邦興

（國能信控互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（河北）有限公司，河北廊坊 065500）

0 引言

潮流能是月球和太陽的引力使海水產(chǎn)生周期性的往復(fù)水平運動時形成的動能，將這種動能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)就是潮流能發(fā)電技術(shù)，隨著近年來各項工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，潮流能發(fā)電作為一項清潔能源，受到越來越多的人的關(guān)注。而故障報警監(jiān)控系統(tǒng)作為潮流能發(fā)電設(shè)備的一種輔助監(jiān)測系統(tǒng)無論是在現(xiàn)場的實時報警提醒還是在后期的機組設(shè)計方案改造上都有著不可或缺的作用。

1 設(shè)計方案

系統(tǒng)的搭建以實時數(shù)據(jù)庫為核心，下端為采集接口程序，接口程序采集數(shù)據(jù)存儲到實時數(shù)據(jù)庫，存到數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)由核心計算UniEdge（Universal Edge Computing Platform，通用邊緣計算平臺）完成清洗和統(tǒng)計計算，計算后的統(tǒng)計數(shù)據(jù)再次存入實時數(shù)據(jù)庫，前端頁面展示部分通過發(fā)送數(shù)據(jù)請求獲得需要的統(tǒng)計數(shù)據(jù)完成報警系統(tǒng)的故障分類和統(tǒng)計顯示，同時前端頁面也會根據(jù)實時獲得的數(shù)據(jù)對機組的故障進行報警提示，報警將以彈窗的形式彈出。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

2 系統(tǒng)具體實現(xiàn)

2.1 實時數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)存儲采用實時數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫是一種高可靠性、高安全性的實時數(shù)據(jù)管理軟件，針對實時采集的具有時序特征的海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，具有極高的事務(wù)處理能力、數(shù)據(jù)壓縮比和查詢檢索速度，實現(xiàn)對海量實時/歷史數(shù)據(jù)的高效管理。軟件采用先進技術(shù)架構(gòu)，支持跨平臺二次開發(fā)，提供豐富的信息系統(tǒng)開發(fā)工具，其開放的、可擴展的結(jié)構(gòu)可以讓用戶方便地基于實時數(shù)據(jù)庫構(gòu)建各類應(yīng)用系統(tǒng)，特別適用于海量實時/歷史數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理、分析和發(fā)布。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 UniEdge 計算

為了能實現(xiàn)整個系統(tǒng)的高效的數(shù)據(jù)處理能力，底層系統(tǒng)需要有一個快速、高效、簡便并且可以方便拆解添加計算單元的計算模塊，該模塊要保證機組的數(shù)據(jù)能夠得到很好的清洗、過濾，保證所有入庫數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化和高可用性，同時可以通過對不同等級定時任務(wù)的設(shè)定以完成運行過程中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析功能；基于以上需求，一款基于IEC61131-3（International Electrotechnical Commission，國際電工委員會）標(biāo)準(zhǔn)的UniEdge 計算平臺就是一套開放的可擴展的計算框架，該框架結(jié)合了傳統(tǒng)的IEC61131-3編程語言標(biāo)準(zhǔn)和邊緣計算模型，采用該框架的設(shè)備只需要借助于本地的網(wǎng)關(guān)設(shè)備即可對數(shù)據(jù)進行采集、匯總和計算分析。

2.3 接口程序

考慮到系統(tǒng)需要完成對機組的故障進行實時報警提示的功能，為了減少傳輸過程中由于數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)造成的時間浪費，采用采集接口程序直接與主控PLC 進行交互的方式，交互過程中采用的協(xié)議可以支持PLC 的私有協(xié)議。

這是一種需要根據(jù)精確的地址值進行數(shù)據(jù)采集的協(xié)議，地址值需要提前在配置文件中將其配好，采集接口利用配置好的地址值，精確的鎖定需要采集點的位置，并獲取其實際值存入數(shù)據(jù)庫中以完成整個采集過程。

2.4 前臺展示

前臺展示主要實現(xiàn)了兩大主要功能：實時報警和故障統(tǒng)計。

2.4.1 實時報警

由于潮流能發(fā)電機組長時間運行于水下，實時報警除了提供常見的報警彈窗提示功能以外，還能實時顯示機組的部分運行數(shù)據(jù)，以便于在機組發(fā)生故障時，能夠根據(jù)實時的數(shù)據(jù)判斷機組的具體動作情況，實現(xiàn)對機組故障更加準(zhǔn)確的判斷，這些數(shù)據(jù)均來源于采集接口程序采集完進入實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，主要包括：水流流速、葉輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機轉(zhuǎn)速、槳距角、有功功率以及主要部件的溫度值。實時顯示頁面如圖2 所示。

2.4.2 故障統(tǒng)計

系統(tǒng)設(shè)計的故障統(tǒng)計功能，主要依賴于對故障原理的科學(xué)分析，通過可靠的部件分類，將不同類型的故障準(zhǔn)確的納入到對應(yīng)的類別中去，實現(xiàn)對故障的科學(xué)統(tǒng)計，用于統(tǒng)計的類別均來自機組的主要部件，具體可以分為：變槳、齒輪箱、傳動、發(fā)電機、機艙、變頻器、電網(wǎng)、其他，同時統(tǒng)計的故障數(shù)據(jù)又能作為產(chǎn)品設(shè)計改造的有力數(shù)據(jù)支撐。故障統(tǒng)計頁面如圖3 所示。

3 結(jié)束語

設(shè)計一種用于潮流能發(fā)電設(shè)備的故障報警、監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對潮流能機組的故障報警、監(jiān)控和故障統(tǒng)計功能，相較于傳統(tǒng)設(shè)計，本系統(tǒng)具有以下特點：①采用采集接口程序直接與PLC 通信的模式，極大的節(jié)省了數(shù)據(jù)傳輸過程中的時間，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎涂煽啃?；②對潮流能機組添加了故障統(tǒng)計分析功能，為潮流能系統(tǒng)的運行效率和升級改造提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐；③采用的UniEdge 計算框架通過對不同任務(wù)內(nèi)容實現(xiàn)不同的執(zhí)行周期管理，以保證在完成業(yè)務(wù)運算的基礎(chǔ)上，能最大限度地提高系統(tǒng)資源的充分利用。

圖2 實時顯示頁面

圖3 故障統(tǒng)計頁面