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水电厂智能监盘及辅助决策系统的设计与开发

2022-02-07殷召生

大众标准化 2022年1期
关键词:水电厂组态报警

殷召生

(南京佰思智能科技有限公司,江苏 南京 210012)

在当前水电厂运行值班过程中简报数量繁多,运行参数多,运行监盘容易出现信息阅读遗漏;并且工作人员在工作中需要进行参数监视、画面切换、运行抄表、值班日志填报等,特别是机组、闸门操作和调节时工作量显著增多,这在增加工作人员工作量的同时也造成了一些安全隐患。因此,开发智能监盘及辅助决策系统非常必要。

1 电厂智能监盘及辅助决策系统开发的目标与任务

1.1 开发目标

通过水电站智能监盘平台建设,实现如下具体目标:通过智能监盘管理平台,综合分析机组信息、设备状况等元素,提高辅助决策能力和运维水平;促进管理方式变革,提高管理效率,以网络化、信息化、数字化和标准化为基础,通过WEB、移动终端APP、智能监盘、智能报表、系统联动等的使用,减少运维人员工作负担,提升安全生产管理水平。

1.2 建设任务

基于水电监控的系统现状,为达到智能监盘的建设的目标,需要完成以下任务:

(1)实现跨安全分区的实时数据传输。

(2)数据共享和存储平台(为其他系统提供实时数据接口)。可以给其他系统(如生产管理系统、ERP)提供实时数据和历史报表数据,数据共享方式有:OPC UA 、Webservice、画面组件共享。

(3)智能告警功能模块(告警信息智能组态、短信、电话、钉钉、微信、Email 等发送模块、报警信息统计分析)。所有的告警信息不采用单点判断,而是采用综合的脚本计算方式产生告警信息,告警信息可通过各种方式推送,如电话、短信、微信、声光等,同时还可以进行分析、统计、过滤查询和生成报表等。

(4)数据趋势分析模块。实现对机组和辅助设备特定工况下数据对比、分析,从纵向和横向判断分析设备的健康状况,如机组检修前后瓦温的高低比较,辅助设备启动次数和运行时间的分析和比较。

(5)基于web 的数据展示和分析。通过个人电脑等通过局域网或公网可以通过网页方式监视电厂的所有的实时和历史数据;画面可以与中控室监控系统的画面一致。

(6)智能报表功能模块(报表自动生成PDF,自动Email 发送)。系统可以自动生成各种生产报表,报表可以自动保存为pdf 或Excel 格式。同时可以定时的通过Email 方式发送到相关人员的邮箱。

(7)自动交接班模块。自动生成交接班记录,自动把值班过程中的生产数据填入MIS 系统中。

2 水电厂智能监盘及辅助决策系统总体结构

水电智能管理系统总体功能结构展示了功能设计的主要思想,指明了建设的具体内容、各个组成部分之间的关系以及它们在应用体系框架中的位置。

总体功能是在“统一规划、融合设计、分步实施、注重实效”指导思想下,基于统一的硬件网络规划设计,搭建大集中的过程控制系统层,集成生产实时数据,在满足系统安全策略的前提下,应用功能分为以下部分:①实时数据收集;②基础平台建设;③WEB 展示功能模块;④智能报警功能模块;⑤智能报表模块;⑥系统联动模块;⑦智能监盘模块;⑧趋势分析模块(含设备月度运行分析报告)。

3 水电厂智能监盘及辅助决策系统功能设计

(1)总体功能分析。①系统软件可以查看本软件占用CPU、内存和硬盘使用情况,可以实时查看当前运行的线程数、当前正在组态开发的人数。②软件的管理端可以查看每秒历史数据入库的实时数量和数据缓冲数(如果有)。③软件的管理端可以实时查看当前历史数据库的连接数,正在开发组态的客户端和正在运行的客户端数量,对外通信的设备对象数量。历史数据库需支持Oracle、Mysql、Sqlite、sql server2018 以上、mariaDB 等数据库。④系统脚本需可以指定运行在客户端、服务器端等方式;脚本触发方式需支持,定时、测点变化、消息、计划任务、系统启动、系统停止、系统更新等方式的触发。可以实时查看当前正在运行的脚本数量,脚本启动时间、脚本运行的持续时间。

(2)基础支撑服务。水电智能监盘管理平台提供标准的模型化资源设计,提供实时、历史数据分析处理服务。作为水电公司信息化和智能化的数据源,为公司提供各种类型的实时数据服务;在此基础之上建立插件式、开放、可扩展动态应用管理平台,将公司的各种应用作为服务插件进行总体整合;由服务管理程序控制各应用服务插件的动态装载、事件发布、通信、异常处理等,形成各类基础应用动态组合,总体采用面向服务的体系架构(SOA),同时采用OPC UA 技术,为公司的各种系统应用提供可靠的基础管理模块。该模块主要具备下面一些特点:

①所有的应用软件操作系统支持跨平台部署,系统可以在Winsows、Linux 和macOS 操作系统下运行;②系统运行、维护采用B/S 架构,所有的业务(数据采集、历史数据存储、画面运行、各类组态功能等)皆运行在服务器上,同时支持并行开发维护功能,客户端访问服务器可以完成数据库组态、画面组态、报警组态、运行监视等;允许不限数量的客户端同时开展每项组态开发工作;③为方便系统的维护,完整的工程项目配置文件、数据库配置、画面配置、告警配置需支持一键导入和导出功能,数据库和历史库皆可支持分布式部署并可以自由扩展不限数量的实时库节点和历史库节点;每个测点可以自由的指定部署在哪个实时库和历史库节点;④监控系统的实时数据采用TCP/IP 规约,透过正向物理隔离装置传输到III 区的智能告警数据服务器;⑤系统同时支持C/S 客户端和B/S 客户端的画面的数据显示和实时控制,允许同时访问的客户端数据不限数量,画面的实时数据刷新周期不高于1.5s,所有画面可由运维人员组态,画面显示和运行操作客户端可以部署在Winsows、Linux和macOS 操作系统。

(3)告警展示及推送。告警实时信息提供运行人员报警确认交互操作,告警历史信息可提供查询、统计分析。智能告警系统综合生产的报警信息可通过短信、电话通知、微信公众号等方式推送至运维管理人员。告警推送及告警展示交互具备以下功能:

①具备告警信息通过Email 进行发送的功能,同时也具备微信、电话、短信、声光告警的功能;每条报警信息可以任意选择一种或多种报警方式。每个报警的优先级可定义划分,推荐五个优先级:0、诊断;1、低;2、中;3、高;4、严重;不用优先级采用声音和颜色来区分报警优先级。为了便于区分,当报警被确认后,声音及颜色也应有明显的变化;②使用具有报警的图形、日志和报告功能的报警分析功能,能分析出每条告警的频次,以便进行策略改进或设备故障排查;③具备报警搁置功能,报警搁置时系统仍然跟踪其状态,并在报警搁置过期前一分钟内向操作员发送消息,以便运行人员可以取消报警搁置或再次搁置;④计划报警,即按时间计划启动报警条件、按时间计划推送ONCALL 值班人员;⑤具备与报警系统保持双向互动的功能,即短信、Email 等方式的确认功能;⑥每条报警消息的产生后,触发告警流程管理模块,以便进行延时、重复、人员选择等判断,然后通过声光、微信、短信、Emai 任意选择一种或多种方式推送;⑦具体报警分析功能,可以分析出每条报警的频次、持续时间;可以按照关键字、对象名等信息过滤筛选查询报警信息。

(4)自动交接班记录。电站目前交接班时采用最原始的纸质日志传递日常运营值班信息。为了减少交接班时间,推进无纸化办公、提高交接班效率,特开发线上交接班日志模块。交接班日志模块至少要有方便运检人员快速录入、快速检索查询、日志推送等功能。

(5)缺陷管理。系统通过打通生产管理系统,实现以下缺陷管理功能:①获取生产管理系统中的缺陷工单报告,系统展示缺陷清单列表以及缺陷详情;②生产管理系统中当缺陷工单状态变化时,系统实时更新缺陷状态;③系统填写缺陷工单及修改缺陷工单状态,同时同步至生产管理系统中。

(6)设备分析报告。本模块能自动生成月、季、年分析报告,实现数据整编、统计分析和报表输出,促进电站专业管理。设备运行分析报告在电站日常生产中至关重要,对设备状态、各子系统运行情况、枯期设备状态检修具有指导意义,正确无误的设备运行分析报告是电站安全稳定生产的保障。但设备运行分析报告目前一直依靠运行人员手动编写,工作量大,过程繁杂,难免偶尔出现数据采集错误;结论分析依靠专业人员经验积累和子系统计算分析软件,可能存在结论分析偏差大的情况;不能保证设备分析报告准确性和可靠性,也不满足电站建设中风险自动识别和智能决策管理要求,严重影响工作效率。

基于此,该系统设备分析报告模块将提供一套设备运行分析报告定时生成、结论自动分析的软件工具。利用丰富的业务函数进行预处理,并部署定时任务服务,提升设备运行分析报告生成速度,数据准确性和结论分析自动化,大量减少运行人员工作量,促进运行人员对数据做深入分析和挖掘,提高工作能力。

设备分析报告可根据用户需求自由定义报告模板、数据关联与图形关联。报告模板可以按日报告、周报告、月报告、年报告的时间周期,定时生成报告,也可以根据触发条件,即时生成报告。

报告按类型可划分为专题报告、关联性报告、对比分析报告等。专题报告,针对特定的设备组织内容,提取设备运行的模拟量与开关量信息,结合报表与图形展示手段,分析设备运行趋势,如XXX 电站XF机组的开停机统计等;关联性报告,针对相关设备的信息组织内容,展示设备相关信息的状况,如XXX电站XF 水轮机相关信息的展示等;对比分析报告,针对同类数据和设备组织内容,对比同类设备与运行信息的差异,分析运行趋势,如XXX 电站XF 机组轴瓦温度间的比较、不同机组油压装置的启停间隔与次数比较等。

(7)系统智能联动应用。目前,各电站已均建成了工业电视系统、消防报警系统,但各自相互孤立,难以在开停机、故障等事件时实现多系统之间的有效联动,给电力生产尤其是突发事件紧急处置带来了安全隐患。针对该问题,研究并提出工业电视系统、消防报警系统与智能监盘及辅助决策系统平台的联动策略和标准化联动接口,实现计算机监控、工业电视、消防之间的高效联动。通过预定义联动模式、联动策略来实现符合日常操作习惯并符合电力安全生产规范的一套流程,并通过相互间标准规范的消息通信完成整个联动过程,同时可接入门禁系统、电缆感温报警系统等其他安全防护子系统降低人员劳动强度,提高工作效率和经济效益。

4 水电厂智能监盘及辅助决策系统应用的预期成果

水电厂智能监盘及辅助决策系统打破了传统信息化系统的界限,实现了不同系统数据的共享和融合,使水电厂达成了管理网络化、一体化与智慧化的目标。

(1)功能全融合,业务全覆盖。水电厂智能监盘及辅助决策系统的开发和应用,使水电厂的生产业务信息实现了重新整合,不同模块的业务逻辑实现了统一和畅通,数据库的共享和互融,更好地保障了数据的真实性、一致性以及同步性,进一步降低了数据交换的故障发生率,提升设备运行的安全性与稳定性。

(2)降低投入成本,提升资金利用率。水电厂智能监盘及辅助决策系统的开发,实现了水电厂各个系统的统一规划与融合设计,使系统的软硬件趋于统一,避免了不同系统软硬件体系不兼容的现象,降低了软硬件投入,提升了电厂资金的利用率。

(3)实现了电厂管理的创新,提升电厂整体管控水平。水电厂智能监盘及辅助决策系统引入了先进的信息技术与智能化技术,提升了水电厂管理的智能化水平,将技术、人力、电厂管理进行了集成,是企业管理思想的新突破。

5 结束语

综上所述,在水电厂运行管理中,通过开发智能监盘及辅助决策系统,有助于优化电站综合生产管理,提升电站安全管理能力和应急响应能力,推动管理体制合理变革,提高电站设备安全运行管理水平,最终将电站建设成为安全可靠、经济高效、友好互动、绿色环保的水电厂。因此,水电厂管理方需要提升对智能化技术的重视程度,将智能化技术与电厂原有的监控系统与水调系统进行融合,更好的保障水电厂安全稳定运行,提升电厂整体效益。

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