付恩狄 歐澤波 張豪 莫理 張勇

摘要：文章簡述水電站輔助系統(tǒng)的應(yīng)用情況，并探討可用的狀態(tài)監(jiān)測算法與數(shù)據(jù)分析問題。結(jié)合水電站日常對輔助系統(tǒng)設(shè)備的運維管理需要與作業(yè)習(xí)慣，注重基礎(chǔ)引擎、數(shù)據(jù)分析與風(fēng)險評估預(yù)警等。以供參考。

關(guān)鍵詞：水電站;狀態(tài)監(jiān)測;數(shù)據(jù)分析

引言

輔助系統(tǒng)設(shè)備雖然不是直接產(chǎn)生電能的裝置，但對穩(wěn)定水電站運行，也有較大的作用?；陔娏π畔⒒到y(tǒng)，掌握設(shè)備工況，提煉出其運行特征。通過實時狀態(tài)監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析，為設(shè)備提供可靠的管理保障。

一、輔助系統(tǒng)應(yīng)用狀況

現(xiàn)階段，水電站設(shè)有計算機監(jiān)控與諸多在線監(jiān)測等，用于日常管理的輔助系統(tǒng)，可以不間斷獲取監(jiān)測系統(tǒng)，支持所需決策處理。但對于比較分散、信息量大的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通常會出現(xiàn)無法獲取的情況。目前，主要存在的系統(tǒng)應(yīng)用問題是：使用者無法清楚地表達(dá)對于數(shù)據(jù)資源的需求方向，系統(tǒng)未配備相應(yīng)的可用工具，導(dǎo)致需求描述上可能出現(xiàn)偏差。另外，現(xiàn)實應(yīng)用中，即便使用者能夠確定實際需要，但沒有采取后續(xù)的處理，直接將數(shù)據(jù)輸出，沒能采取適宜的分析方式與輔助方法，導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)無法直觀反映設(shè)備的現(xiàn)實狀態(tài)，過于表面[1]。

二、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測算法與數(shù)據(jù)分析模型框架

根據(jù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測時出現(xiàn)的問題，選擇運用機器學(xué)習(xí)，讓所得數(shù)據(jù)對設(shè)備狀態(tài)表述更為直觀清楚，滿足相關(guān)應(yīng)用者的監(jiān)測工作需要與運用習(xí)慣。對于故障檢測，運用機器學(xué)習(xí)方法，可讓應(yīng)用者更準(zhǔn)確地了解設(shè)備工作狀態(tài)，并預(yù)警隱藏的異常風(fēng)險，同時，基于狀態(tài)分析結(jié)果，系統(tǒng)能自動從已有資料中，篩選出最佳的檢修方案，方便快速處理。針對水電站的輔助系統(tǒng)裝置，可圍繞機器學(xué)習(xí)，設(shè)置監(jiān)測算法與數(shù)據(jù)模型架構(gòu)，繼而得到具有實用性的系統(tǒng)模型，統(tǒng)一設(shè)置在數(shù)據(jù)平臺上，方便日常管理。

（一）總體分析

在開發(fā)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測算法與相關(guān)技術(shù)中，要求先制定嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)方案，保障為后期研究提供統(tǒng)籌指導(dǎo)?；谒娬井?dāng)下配備的監(jiān)控系統(tǒng)布設(shè)情況和應(yīng)用狀態(tài)，注重對輔助系統(tǒng)的設(shè)備工作情況，嘗試運用好數(shù)據(jù)通信與分析、結(jié)果形成等多個環(huán)節(jié)的運用方式。而為支持實現(xiàn)對檢測算法與模型框架的開發(fā)分析，需有足夠的配套裝置，以確保軟硬件開發(fā)、裝置調(diào)試和試運效果等步驟得以順利進行。

（二）開發(fā)方向

對于輔助系統(tǒng)設(shè)備的日常檢修工作來說，為滿足現(xiàn)代化的經(jīng)營需要，應(yīng)當(dāng)對相應(yīng)的輔助模型加以分析，支持日常管理任務(wù)。以當(dāng)前依舊比較成熟的電力平臺為基礎(chǔ)，掌握各設(shè)備的工作狀態(tài)與有關(guān)表述信息，并在大數(shù)據(jù)中，研究存在的規(guī)律性因素，由此掌握設(shè)備運轉(zhuǎn)情況變化之間，內(nèi)在聯(lián)系與整體走向，立足于機器學(xué)習(xí)，形成數(shù)據(jù)模型框架，在水電站中運用到的模型有狀態(tài)評價、動態(tài)告警、風(fēng)險評估以及智能選擇檢修方案等。

（三）系統(tǒng)功能

按照正常的管理應(yīng)用系統(tǒng)模型平臺設(shè)計，均要有搜索引擎，實現(xiàn)指定的操作界面跳轉(zhuǎn)以及其他的使用功能。在此數(shù)字化系統(tǒng)中，采用更多維的分析引擎，以求數(shù)據(jù)虛擬立方能完成基本的保存與邏輯映射等，按照操作界面的功能顯示，進行有關(guān)操作，并直接生成若干sql查詢記錄，將查詢和信息結(jié)果進行整合，支持多維分析。在系統(tǒng)應(yīng)用中，大部分監(jiān)測與評估等數(shù)據(jù)，均可以通過圖表的方式呈現(xiàn)。在不同主題下的操作界面，能采取整體的查詢篩選，使用者能根據(jù)查詢需要，挑選合適的過濾器，系統(tǒng)會基于設(shè)定條件，輸出對應(yīng)資料。另外，已選的限定條件，會直接在操作界面上方顯示，避免重復(fù)或漏選。在系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)并非完全獨立存在的，會有某些維度上的聯(lián)系，使用者在某個圖表上進行調(diào)整，其余資料的相關(guān)數(shù)據(jù)也會隨之更新，可避免數(shù)據(jù)資料有出入。在操作界面上，能對各數(shù)據(jù)放大至全屏，把其他暫時無用的工具欄內(nèi)容隱藏起來，讓使用者能專注于工作，完成業(yè)務(wù)管理分析。在系統(tǒng)模型框架設(shè)計中，考慮到輔助設(shè)備狀態(tài)變化規(guī)律多以圖表形式呈現(xiàn)，因此，要保障圖表資料也能進行實現(xiàn)引擎操作。具體來說，首先，信息導(dǎo)出，使用者可查看所需資料，并能批量處理;其次，在統(tǒng)計圖上能進行單選或多選，而且各圖表還有聯(lián)動性，如果是散點圖，可畫出選擇區(qū)域;最后，系統(tǒng)管理，能針對組織、權(quán)限等采取后臺管理。此外，還應(yīng)考慮到數(shù)據(jù)集成的問題，采取SCADA系統(tǒng)，完成基本接入，保障動態(tài)監(jiān)測信息能穩(wěn)定收集。

（四）系統(tǒng)開發(fā)

在水電站中，輔助設(shè)備是指壓油設(shè)備、排水與空壓機系統(tǒng)，而應(yīng)用于此類系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)測系統(tǒng)，必須要對這三種裝置的狀態(tài)情況，可以進行評估分析與監(jiān)測作業(yè)，基于此，建立相應(yīng)的狀態(tài)模型，秉承對不同設(shè)備工作狀態(tài)的量化分析原則。在狀態(tài)模型系統(tǒng)使用中，日常的監(jiān)測預(yù)警工作，要參照設(shè)備已有的歷史記錄資料，提煉出其運行特征量，繼而得到其設(shè)備運轉(zhuǎn)中，動態(tài)性的基本規(guī)律。根據(jù)相關(guān)人員日常的管理需要，可支持以圖表的形式呈現(xiàn)，讓其能直接看出規(guī)律性波動，迅速發(fā)現(xiàn)異常。另外，基于設(shè)備狀態(tài)特征的實際情況，結(jié)合可用算法，得到設(shè)備正常運行的閾值區(qū)間。在試運及正式應(yīng)用中，能根據(jù)不間斷監(jiān)測到的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，進行閾值比對，一旦未穩(wěn)定在標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間內(nèi)，會立即給出告警反饋。而在評估設(shè)備當(dāng)前運行狀態(tài)中，要結(jié)合現(xiàn)場采集到的狀態(tài)資料，智能分析狀態(tài)量化起伏情況，同樣能選擇圖表輸出，保障狀態(tài)評估的實用性。在最終確定評分中，需考慮到特征量與評估標(biāo)準(zhǔn)，以提高評分結(jié)果的合理性與可靠性，而后根據(jù)評分結(jié)果，劃分不同的健康級別，完成輔助設(shè)備可用性的評估，為后續(xù)使用管理，提供所需要資料[2]。

開發(fā)系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測模型，主要是為預(yù)防與及時處理的異常風(fēng)險問題，所以要求數(shù)據(jù)模型擁有對設(shè)備運行異常的識別判斷能力，結(jié)合有關(guān)維護標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)分析出設(shè)備工作的隱患問題，以及由此能引發(fā)的損失量等，設(shè)置對風(fēng)險的評估指標(biāo)與規(guī)則，基于此，結(jié)合動態(tài)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，計算出每個設(shè)備的風(fēng)險狀態(tài)和級別，給維修管理予以大體上的方向。在完成風(fēng)險評估后，對于有異常的系統(tǒng)設(shè)備，需及時安排檢修處理。在該系統(tǒng)模型運行中，需配備檢修方案的數(shù)據(jù)庫，將已有的相關(guān)記錄，直接錄入到系統(tǒng)中，要求包含水電站所有輔助裝置，如壓油設(shè)備，以此形成歷史資料庫，在識別出故障后，可從中選擇更為貼近的故障類型方案，可供需檢修人員快速確定作業(yè)方向與具體程序，借此還能減少人為判斷失誤，帶來的風(fēng)險。在檢修方案的設(shè)置處理上，其包含大量的要素，還面對多決策者的問題，為滿足現(xiàn)實應(yīng)用訴求，選擇模糊多屬性決策等分析算法，以形成檢修方案數(shù)據(jù)庫。此外，通過打造多維數(shù)據(jù)的立方模型，具體的構(gòu)成要素有維度及成員、監(jiān)控度量、計算規(guī)則及頻率等。借此參照系統(tǒng)實際狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果與風(fēng)險狀態(tài)等信息，支持后續(xù)的完成多角度數(shù)據(jù)分析。在運用該模型進行數(shù)據(jù)計算中，由于系統(tǒng)對設(shè)備狀態(tài)是進行不間斷檢測，所以搭配的計算分析模塊，會獲取動態(tài)的源數(shù)據(jù)，可實時進行相關(guān)處理。同時，也能根據(jù)水電站管理情況，設(shè)置成定期處理與分析模式，完成一系列轉(zhuǎn)換與度量的計算保存。

結(jié)束語

經(jīng)過上文內(nèi)容討論，了解到水電站輔助系統(tǒng)的應(yīng)用不足。而利用機器學(xué)習(xí)，提高監(jiān)測分析的智能化，更直觀地反映出設(shè)備運轉(zhuǎn)狀態(tài)，做到盡早發(fā)現(xiàn)異常，按照問題的風(fēng)險等級與故障具體類型，選擇最優(yōu)檢修方案，并給設(shè)備“退役”提供決策思路。

參考文獻：

[1]李彥浩.伊辛巴水電站水力機械輔助系統(tǒng)設(shè)計[J].水電站機電技術(shù)，2021，（04）：40-42.

[2]何志鋒，代開鋒，何昌炎，等.巴基斯坦卡洛特水電站水力機械輔助系統(tǒng)設(shè)計[J].水利水電快報，2020，（03）：96-99.