基于SMA2000的龙羊峡水电站设备趋势分析系统

颜现波，毛 琦，陈小松，颜增强，孙黎全，姚方禄

（1.中国水利水电科学研究院，北京 100038；2.北京中水科水电科技开发有限公司，北京 100038；3.青海黄河上游水电开发有限责任公司龙羊峡发电分公司，青海 海南 811800）

黄河龙羊峡水电站位于青海省藏族自治州境内共和县与贵南县交界的龙羊峡谷入口处，电站以发电为主，兼有防洪、防凌、灌溉、养殖、旅游、航运等综合功能，是西北电网主力调峰、调频电厂。电站装有4台单机容量为320 MW的混流式水轮发电机，最大单机出力350 MW，总装机容量1 280 MW，年平均利用小时数4 710 h，保证出力647 MW，设计年发电量60亿kW·h。

龙羊峡水电站机电设备智能诊断分析系统主要是通过电站计算机监控系统实现，主要方法是完善设备数据库的采集，引入设备数据生命周期理念,利用SMA2000软件对电站计算机监控系统采集的设备数据进行实时分析判断，每月自动生成设备运行状态的分析报告，对设备的运行、检修、维护提出相应的意见及建议，从而提前了解设备状态及时消除设备隐患,做到以设备管设备的目的[1-5]。

1 系统研究技术路线

1.1 如何提前了解设备状态及时消除设备隐患

为提前了解设备状态及时消除设备隐患问题，利用基于Python语言的智能报表系统，结合水电站设备运行数据，制定标准化设备运行模板。该报表系统可以自动生成分析报表，为运行维护人员提供可靠、有效的参考依据。

1.2 如何实现设备运行趋势分析及故障诊断功能

2 系统设计原则及系统结构

2.1 项目总体设计理念

在该系统设计过程中充分利用行业调研、实际需求分析、方法建模、模式匹配、数据抽取、数据库优化技术等方式，并结合可视化技术及人机功能学方法，为系统提供人性化的分析界面及形象化的成果展示，整个系统设计思路如图1所示。

图1 系统总体设计理念

2.2 系统主要功能需求分析

2.2.1 机电设备全生命周期分析

将全厂机电设备全生命周期功能作为软件的一个子功能存在，需要满足在多条件，多状态，动态监视电站设备。在生命周期子功能里，操作人员可以编辑设备报警、预警条件。

2.2.2 单一设备多种运行状况条件分析

完成针对单一设备，多种运行状况条件下，编辑报警或预测事项功能。

2.2.3 全厂机组经济运行分析

根据机组超声波测流、机组负荷、导叶漏水量、耗水率、电量等数据进行分析，提高机组经济运行状态。关联数据量：机组超声波测流、机组负荷、导叶漏水量、耗水率、电量、机组跨越振动区或在振动区间运行时机组各个部位最大振摆数据等数据。

2.2.4 机组压油泵及漏油泵运行趋势分析

(3)水旺庄矿区控矿深度超过-2200m，而长达110km的招平断裂其他区域勘查深度多在-1500m左右，水旺庄深部找矿突破进一步拓展了招平断裂深部找矿的空间。

根据监控系统压、漏油罐油压，及机组负荷、AGC调节令、一次调频动作等数据，分析机组压、漏油泵运行趋势。关联数据量：压油罐油压、机组负荷、AGC调节令、一次调频动作、上次启、停泵时间、压油泵打压时间、总运行时间等数据。

2.2.5 风机水泵油泵运行统计分析

根据监控系统低压储气罐压力、停机风闸投退、检修用气等数据，分析风机系统运行趋势。根据水泵、油泵的启、停泵时间及以往正常停泵间隔时间、每日的启动次数等数据，分析水泵、油泵系统运行趋势，分析模型如图2。

图2 油泵、风机运行分析模型

2.3 软件数据RAID存储技术

2.3.1 RAID存储技术原理

RAID磁盘存储技术原理是将一组磁盘驱动器用某种逻辑方式联系起来，作为逻辑上的一个磁盘驱动器来使用。目前主要有RAID0、RAID1、RAID5等多种存储方式，为了得到更高的速度、稳定性、更大的存储能力以及容错能力，一般都采用集中RAID方式组合形式。

2.3.2 RAID存储技术优势

①采用快速数据校验技术，保障较高的数据安全性和完整性。②超大容量和级联的扩展技术，实现海量数据存储。③采用磁盘阵列自带CPU和内存技术，实现数据访问的高速性。④配备双机集群容错软件,保证作业连续性。⑤盘阵列采用级联技术或SAN 存储区域网技术，具有灵活的扩展能力。

3 状态趋势分析系统实现

3.1 以H9000 V4.5监控系统为应用支撑平台

3.1.1 应用支撑平台

应用支撑平台是连接基础硬件设施和应用服务的桥梁，是以应用服务器、中间件技术为核心的基础软件技术支撑平台，其作用是实现资源的有效共享和应用服务的互联互通，为应用系统的功能实现提供技术支持、多种服务及运行环境，是实现应用系统之间、应用系统与其他平台之间进行信息交换、传输、共享的核心。

3.1.2 平台主要功能

应用平台主要完成如下功能：完成系统实时、历史数据存储和管理，并对相关服务提供根据对象进行索引的数据存储、访问接口；提供统一的报警平台；提供统一软件接口规范和软件管理规范，为相关服务软件提供松耦合的运行环境。

3.2 以SMA2000及iReport智能报表为工具

以SMA2000趋势分析软件及iReport智能报表为工具，建立数据模型及分析模型。结合水电站设备运行数据，制定标准化设备运行模板。

监视报表实现智能化处理，采集数据完成基本处理后，可根据预定策略进行自动生成智能化周期报表。根据运行经验定制智能策略，如对于油泵、水泵等设备，可根据其启停次数、时间变化，液位、液压趋势等规律的变化监视并判断设备的运行状态，在运行异常时给出报警和建议。

3.3 趋势分析人机交互界面

用户交互界面示例如图3、图4所示。

图3 用户交互界面示例1

图4 用户交互界面示例2

3.4 智能报表软件示例

智能报表示例如图5、图6所示。

图5 智能报表示例1

图6 智能报表示例2

4 结论

文章主要介绍了龙羊峡水电站基于SMA2000的设备状态趋势分析系统。该软件基于H9000 V4.5环境及支持平台，利用数据挖掘技术实现了数据不同展示方式，主要有曲线、散点图、柱状图、饼图、表格等；该软件建立的电厂泵设备远程诊断分析子系统，为水电站发电机组、油泵、水泵、开关等设备提供了状态监测与跟踪分析诊断功能。

另外利用Python开发语言设计了iReport智能报表软件，该软件不仅实现了设备运行状态的在线监测和故障分析，可及时发现设备可能存在的隐患，为检修决策与故障分析提供技术依据；还能对历史数据库记录的大量设备运行状态数据进行追忆和分析，可为设备检修人员提供丰富的有用信息，能很好地满足运行监视与事故分析的实际需要。