基于电厂标识系统的水电站信号编码及应用

刘松林，向强铭

（中国长江电力股份有限公司三峡水力发电厂，湖北 宜昌 443133）

0 引言

电厂标识系统（kraftwerk-kennzeichen-system，KKS）是由德国VGB 技术委员会创建，借鉴了欧洲各种类型电站的运行、维护、决策等特点，能够依据功能、型号和安装位置来明确标识发电厂中的系统、设备、组件和建筑物的编码体系。具有适用性广泛，编制程序规范，结构层次分明等优点，对于电站的数字化与智能化有着重要意义。

我国于20 世纪90 年代开始使用KKS 编码，经过30 多年的发展，KKS 编码已成为电站数字化的规范标准，信息系统之间的纽带。在水电站监控系统中，特别是大型水电站，所含系统数量多，系统中的设备分类庞杂。信号测点的编码需要直观的给运维人员反映出设备的相关重要信息，以便运维人员能够快速准确的识别信号，定位故障。面对庞大的各类复杂的水电站监控信号，将KKS 编码有效运用至水电站监控信号中成为水电站运维的关键。

1 KKS 编码体系

目前电厂标识系统（KKS）分为工艺相关标识、安装点标识和位置标识三种类型。每一种类型都统一划分为四级标识，四级标识依据每级相关的工艺过程名称不同而划分[1]。对于水电站监控系统中的信号，依据KKS 编码法则可划分为四级[2]：全厂码、系统码、设备码、信号码。

全厂码用于标识电厂机组、建筑物和安装项，由1～4 位大写的英文字母或阿拉伯数字表示；系统码标识上一级全厂码对应的不同系统分类，一级系统由3 位大写的英文字母表示，二级系统（子系统）由2 位阿拉伯数字表示；设备码标识着上一级系统下对应的不同设备分类，用以区分机械和电气设备，由3 位阿拉伯数字表示。设备附加码由1 位大写的英文字母表示，若无则可以省略；信号码标识着各类信号状态和信号类别，分别由2 位大写的英文字母表示（图1）。

图1 KKS 编码体系下的信号标识

由于KKS 编码对电站中的系统、设备、信号之间的逻辑关系进行统一规划，因此KKS 编码中的对象信息具有唯一性。KKS 编码中规范的运用阿拉伯数字和英文字母作为字符类型，使得其适用性广泛，在各个类型的电站中都能够使用[3，4]。

2 存在的问题及改进

2.1 存在的问题

在大型水电站监控系统中，信号的种类多样而且复杂。依据KKS 导则的信号编码分为四级，包含全厂码、系统码、设备码、信号码。其中系统码分为一级系统、二级系统，设备码仅一级分类，无法体现出信号来源的控制盘以及设备下的部件种类。而在实际运维中，运维人员往往需要获得信号的控制盘柜、详细部件等信息来进行故障诊断和信号定位。采用KKS 编码的信号标识不能直观反映这些信息，不利于运维人员对实时信号进行迅速的判断和对历史信号的分类与诊断。

2.2 改进方法

为了解决KKS 编码在信号标识上的问题，本文以KKS 编码结构为基础，在信号标识分级上新增两级盘柜码和部件码，由全厂单元码、系统码、设备码、盘柜码、部件码及信号码组成共六级的信号编码方法。用以直观反映水电站监控系统中信号、设备以及系统间的层级关系（图2）。

图2 改进的KKS 水电站监控信号编码

全厂单元码为二段5 字符，第一段用3 个大写的英文字符表示一个水电厂站单元的唯一标识，第二段为2 个阿拉伯数字的顺序码，表示相同类型的厂站单元的次序编号。

系统码为二段5 个字符，其中第一段用3 个大写的英文字符表示信号所属的系统大类。第二段用2 个阿拉伯数字表示信号所属系统大类下的子系统（如技术供水系统可以继续划分为主轴密封系统、纯水系统等）。系统码与KKS 编码规则保持一致。

设备码为二段5 个字符，第一段用2 个大写的英文字符表示设备的分类。第二段用3 个阿拉伯数字表示同一设备分类下不同设备的细分。设备码与KKS 编码规则保持一致。

盘柜码为用3 个大写的英文字符表示一个信号来源控制盘柜的唯一标识，依据盘柜名称而定义。

部件码为二段4 个字符，第一段用2 个大写的英文字符表示同一设备分类下的不同部件类别（如“阀门”设备分类下的不同部件有“蝶阀”和“电磁阀”）。第二段用2 个阿拉伯数字表示同类部件的次序编号。

信号码为二段4 个字符，第一段用2 个大写的英文字符表示信号类别，可分类为：模拟量输入（AI）、模拟量输出（AO）、开关量输入（DI）等。第二段用2个阿拉伯字符表示信号状态，如用“01”表示打开、分闸，用“02”表示关闭、合闸等。

为了使信号编码易于视觉上的辨认，全厂单元码、系统码、设备码、部件码以及盘柜码之间使用点号作为分隔符，盘柜码、部件码以及信号码之间使用下划线作为分隔符。

3 水电站应用

目前该编码方法已在湖北某大型水电站中得到运用，且应用效果良好。以该水电站为例，全厂单元码可分为五类：发变组（GTU）、开关站及出线场（SWY）、厂用电（PPS）、公用系统（PUS）、泄洪系统（FDS）。

其中发变组单元包含的系统码为：快速门(MEB)、技 术 供 水(PAB)、水 轮 机(MEA)、机 组LCU(CJA)、调 速 器(MEY)、发 电 机(MKA)、励 磁 系统(MKC)、发变组出口设备(BAA)、发变组保护系统(CHA)、机组状态监测系统(CFB)、主变(BAT)。开关站及出线场单元包含的系统码为：串设备（ACA）、母线（ACB）、线路保护(ARA)、进线保护(ARJ)、断路器保护(ARB)、母线保护(ARC)、安全自动装置（ARD）。厂用电单元包含的系统码为：10 千伏系统(BBB)、35千伏系统(BBA)、400 伏及厂用直流(BFA)、柴油发电机（XJA）。公用系统包含的系统码为：排水系统（GMA）、油水风系统(QEA)。泄洪系统包含的系统码为：深孔（LPD）、排砂孔（LPE）、排漂孔（LPF）、冲砂闸（LPG）。设备码依据各个系统所包含的具体设备而定，盘柜码依据盘柜名称而定，部件码依据具体设备部件的名称和编号而定。信号码的代码及其含义见表1。

表1 某大型水电站信号码含义

以该电站中某个蝶阀开启的信号为例，基于KKS 的信号改进编码为GTU01.PAB10.AA001.PWV_DF13_DI01。其中GTU01 表示1 号机组发变组；PAB10 表示技术供水系统下的供水总管子系统；AA001 表示一个阀门设备；PWF 表示该信号的盘柜编号；DF13 表示13 号蝶阀；DI01 表示一个开启的开关量。根据以上信号编码信息，运维人员能快速准确的识别该信号来源的盘柜、产生信号的具体部件。

在监控系统中对某些重点盘柜码、部件码进行报警级别的设置，可以提高监屏、维护、分析诊断的效率。在机组的季度诊断分析报告中往往需要统计各设备部件的故障次数。运用改进的信号编码，可对历史报警信号中的部件码进行筛选，直接得到次数统计。若按照传统的KKS 信号编码规则，只能按照设备码筛选，还需要进一步人工判断才能得到具体部件的报警次数统计。例如统计技术供水系统中电动阀的故障次数，按照KKS 编码规则的设备码只能细分到“阀门”，无法进一步区分“蝶阀”还是“电动阀”。运用改进后的信号编码方法，则在数据库中对系统码、部件码、信号码分别依据“技术供水系统”、“电动阀”、“报警”筛选，即可达到目的，从而提高分析诊断的效率。

基于该套编码也能实现监控系统的智能报警。例如在监控系统中的报警列表旁显示电厂设备结构的树形图。当某个测点信号报警时，依据测点编码所属的系统、设备以及盘柜，在其对应的树形结构图中的节点进行闪烁示警，更利于电厂运行人员准确识别信号，不会遗漏报警信号。

4 结语

KKS 编码具有层次结构分明，适用性广泛、编制程序规范等特点。在大型水电站中，如何使用信号编码表达复杂多样的设备状态信息成为监控系统的关键。本文以电厂标识系统为结构基础，新增了两级大型水电站中运维人员关注的盘柜码和部件码。在保证编码设计与KKS 码具有一致性规范性同时，扩展了其信号表达的内涵，使得信号与设备、系统、全厂之间的关系更为清晰直观。应用结果表明，该种大型水电站信号编码方法能够满足运维人员的需求，运用效果良好。