智能报警在巨型水电站监控系统中的设计与实现

2021-07-23张东峰何宏江

水电与新能源 2021年6期

张东峰，崔敏，何宏江，刘准

(中国长江电力股份有限公司白鹤滩水力发电厂，四川宁南 615400)

水电站机电设备在运行操作过程中，监控系统会产生大量事件及报警信息，对正常动作信号和异常故障产生的事件报警无法自动区别，产生大量的无效报警，会给运行及维护人员带来极大干扰，目前国内多数发电厂单靠人工识别，不能快速定位故障，效率较低。

智能报警作为监控系统中的最重要组成部分，连接了现场自动化设备和运行及维护人员，直接关系和影响电力的安全生产，是电力系统安全稳定运行的重要保障。白鹤滩水电站为建设智慧水电站，按“无人值班，少人值守”原则设计，采用计算机监控系统实现对电站主要机电设备的监控及智能报警[1-3]。

1 巨型水电站设备的相关性研究及报警对象化分级

白鹤滩水电站对监控系统数据库的报警信息按设备进行对象化智能分级，对设备的归属关系在数据库中进行建模，建立监控系统数据库报警对象树。

1)关联关系可通过报警脚本编写进行体现。设备的相关性体现在横、纵两个层面，纵向即设备间的归属关系，横向为设备的关联关系，关联关系可以是双向也可以是单向。另外，设备的自诊断信息应与设备对象进行强关联。例如：PLC的通信状态应关联到由该PLC采集所有设备状态的数据质量信息中。

2)按设备报警严重程度将报警信息分为事件、异常、故障、事故等级，在系统报警主界面上可灵活配置显示(如事件：绿色；异常：橙色；故障：红色；事故：白色)。

如图1所示，报警对象树是采用面向对象的组织形式进行展示[4]，在程序启动时进行初始化，每一个树节点包含一个报警标志，搭建报警对象树的意义在于既能反应报警信息的重要程度，又能对报警信息进行快速识别定位。

图1 报警对象树图

另外，根据归属设备的运行工况或其它关联关系条件可进行条件报警，实现屏蔽或动态改变报警级别，对某事件的报警等级自动进行升级或降级。

2 对冗余抖动、重复报警信号的压缩分组智能处理设计

为有效解决冗余抖动、无效、低效报警频繁动作刷屏，极大的干扰运维人员对重要信息的识别与判断这个棘手问题，白鹤滩电站设计了报警压缩分组智能处理策略。

为了去除冗余抖动报警信息我们在原有事件报警窗口上增加了报警压缩分组的智能处理策略。如图2、图3所示，正常情况下，该报警窗口和普通窗口没有区别，但在有大量事件涌入或者某些频繁报警信息出现时，系统会自动启动分析处理机制将重复或者频率过高的信息进行分组压缩，经过处理的事件前面会有‘+’号标志，表示该报警事件经过压缩分组智能处理，并提示压缩之前的原有报警数量。为了不对信息造成损失，组内保存了原始报警的所有信息可供操作人员事后追溯调查使用。

图2 压缩分组智能报警处理策略图(展开前)

图3 压缩分组智能报警处理策略图(展开后)

3 开停机故障智能报警分析处理功能

白鹤滩电站采用综合时序流程智能处理策略实现开停机故障智能分析功能[5]，可以大大提高开停机故障处理的响应速度，缩短机组恢复备用的时间。

以白鹤滩开机流程第六步综合时序智能处理为例，正常的状态下，第六步会按照预定的固有顺序执行并报告如下顺序事件：

BHT.GTU01.CJA.01.EB001.SEQ__START_DI62 1F:开机流程启动

开机流程从此开始

1.BHT.GTU01.CJA.01.EB001.STRT_STEP6_DI62 1F:开机流程第6步启动(动作)

2.BHT.GTU01.MEY.10.AE001.PG02_LM____DO12 1F:锁定退出(动作)

3.BHT.GTU01.MEY.10.AE001.PG02_SDTR__DI28 1F：锁定投入状态(复归)

4.BHT.GTU01.MEY.10.AE001.PG02_SDTC__DI12 1F：锁锭退出状态(动作)

5.BHT.GTU01.MKA.20.AU001.P104_KAUX02DI37 1F：制动风闸落下(动作)

6.BHT.GTU01.CJA.01.EB001.STRT_STEP6_DI62 1F:开机流程第6步启动(复归)

开机流程第六步到此结束

BHT.GTU01.CJA.01.EB001.STRT_STEP7_DI62 1F:开机流程第7步启动(动作)

如表1，综合时序规则原理定义表中为每一个步骤定义了动作含义和代表符号。

表1 开机流程第六步综合时序规则定义表

如图4所示，流程字符串的‘s’执行完后执行‘t’并以此类推，六条报警顺序按照前面所述的定义方式进行了标注。

图4 正常事件综合时序流程规则智能处理前场景展示图

若出现的事件及顺序如图4满足我们预定模式字串的要求，系统自动把满足自定义字符串规则的一系列报警信息“综合”成一条信息：“第六步开机成功”，如图5所示。

图5 正常事件综合时序流程规则智能处理后场景展示图

如图6所示，在异常事件智能分析处理中，同样的开机流程中，同正常的基线时序对比可以发现缺少了事件的第四步“锁锭退出状态复归”，规则不满足。

图6 异常事件综合时序流程规则智能处理前场景展示图

系统会启动分析机制并把定位故障结果报告出来，如图7所示，是流程缺少d即缺少“锁锭退出状态复归”。该智能处理策略可以实时、快速、准确的定位开停机过程中的故障，缩短故障定位时间，极大地提高故障处理效率。

图7 异常事件综合时序流程规则智能处理后场景展示图

4 建立智能报警模型库

白鹤滩电站设计了轴瓦温度智能报警处理分析策略，建立轴瓦温度报警模型库，然后以可视化方式实现报警组态集成，输出智能诊断分析结果[6-7]。

如图8所示，以水导轴瓦温度为例，监控系统检测到机组水导5号温度点温度高报警(≥75℃)，智能报警模型系统会自动查询水导5号温度点近30 d的趋势是否缓慢增加，临近2个点水导4号、6号温度值是否超过报警值，水导X、Y方向摆渡值是否达到一级报警，若5号温度点近30 d的变化趋势缓慢增加，邻近2个点超过报警值，当时水导摆度值报警，系统报故障“水导5号温度点温度高报警属实，请尽快处理”；若该点温度近30 d的趋势未缓慢增加，邻近2个温度点没有达到报警，或水导摆度值未报警，则直接报“水导5号温度点传感器或者回路故障”。