基于大數(shù)據(jù)的水電廠狀態(tài)檢修方案探討

劉艷英

摘要：本文在結(jié)合目前智能電網(wǎng)技術(shù)取得成就的基礎(chǔ)上探討利用先進(jìn)的大數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)充分挖掘與設(shè)備狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的多種有效信息，從大量數(shù)據(jù)中探知設(shè)備狀態(tài)及影響參量變化的關(guān)聯(lián)關(guān)系和發(fā)展規(guī)律，為設(shè)備狀態(tài)的精細(xì)化狀態(tài)評(píng)估和故障診斷提供全新的解決思路和技術(shù)手段。

關(guān)鍵詞：水電廠；大數(shù)據(jù)；智能化；狀態(tài)檢修

中圖分類號(hào)：TV741 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）10-0220-02

水電廠設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)是對(duì)水電廠設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及其他信息進(jìn)行記錄、分類和評(píng)價(jià)，電力運(yùn)維檢修部門(mén)根據(jù)水電廠設(shè)備的運(yùn)行狀況，制定設(shè)備的運(yùn)行方式、檢修策略等。目前國(guó)內(nèi)外常用的設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)方法主要基于單一部件、單一或少數(shù)狀態(tài)參量的閾值進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。隨著智能水電廠的發(fā)展，對(duì)設(shè)備健康狀態(tài)分析準(zhǔn)確性和水電廠可靠性的要求越來(lái)越高，此類方法還需不斷完善。

1 目的理論和實(shí)踐依據(jù)

本文將探討通過(guò)理論研究、產(chǎn)品研發(fā)、現(xiàn)場(chǎng)示范應(yīng)用的方式進(jìn)行研究，采用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)、大數(shù)據(jù)分析理論、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析等符合水力發(fā)電廠實(shí)際應(yīng)用的理論體系和計(jì)算方法，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的設(shè)備狀態(tài)評(píng)估與故障診斷系統(tǒng)。

1.1 理論和實(shí)踐依據(jù)

1.1.1 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)是指把數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)引入到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，借助于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中的大量信息及時(shí)發(fā)布出去； 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)中得到了大量應(yīng)用，主要用于設(shè)備海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)檢索與發(fā)布。

1.1.2 小波分析

小波分析是當(dāng)前應(yīng)用數(shù)學(xué)和工程學(xué)科中一個(gè)迅速發(fā)展的新領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)近年的探索研究，重要的數(shù)學(xué)形式化體系已經(jīng)建立，理論基礎(chǔ)更加扎實(shí)，能有效地從信號(hào)中提取信息。本文中小波分析主要應(yīng)用于設(shè)備聲音、圖像數(shù)據(jù)的分析和故障診斷。

1.1.3 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)（MobileInternet， 簡(jiǎn)稱MI）是一種通過(guò)智能移動(dòng)終端，采用移動(dòng)無(wú)線通信方式獲取業(yè)務(wù)和服務(wù)的新興業(yè)務(wù)，包含終端、軟件和應(yīng)用三個(gè)層面。本文中移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要應(yīng)用于運(yùn)維系統(tǒng)信號(hào)的即時(shí)傳送與即時(shí)反饋。

1.1.4 大數(shù)據(jù)分析

通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行有機(jī)整合，通過(guò)大量的模擬計(jì)算、關(guān)聯(lián)分析，找出最優(yōu)化的設(shè)備運(yùn)行方案，并根據(jù)運(yùn)行情況實(shí)時(shí)做出調(diào)整，最大限度發(fā)揮設(shè)備價(jià)值。

1.2 研究的關(guān)鍵和難點(diǎn)

1.2.1 研制跨平臺(tái)數(shù)據(jù)獲取/轉(zhuǎn)換裝置，奠定課題研究的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

（1）針對(duì)水電廠設(shè)備狀態(tài)信息來(lái)源多、信息異構(gòu)、數(shù)量龐大、屬性繁多等特點(diǎn)，研究在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、SIS系統(tǒng)、精密點(diǎn)檢系統(tǒng)、FAM系統(tǒng)、電子文件及手工錄入數(shù)據(jù)（檢修、試驗(yàn)、巡檢等內(nèi)容）等多源跨平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的高速并發(fā)讀取和跨平臺(tái)數(shù)據(jù)安全傳輸技術(shù)。（2）研究電力大數(shù)據(jù)質(zhì)量快速檢測(cè)和多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的清洗方法，建立電力大數(shù)據(jù)質(zhì)量通用檢測(cè)模式及規(guī)則庫(kù)，提出自適應(yīng)快速動(dòng)態(tài)探查機(jī)制，構(gòu)建電力大數(shù)據(jù)的質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)價(jià)模型。（3） 研究水電廠運(yùn)行、設(shè)備狀態(tài)、工況等相關(guān)電力大數(shù)據(jù)特征分析和數(shù)據(jù)規(guī)范化建模的方法，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)評(píng)估相關(guān)數(shù)據(jù)的規(guī)范化轉(zhuǎn)換。

1.2.2 研究基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水電廠狀態(tài)評(píng)估與故障診斷關(guān)鍵技術(shù)

（1）分析設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行工況與電力設(shè)備負(fù)載能力的關(guān)系，挖掘與設(shè)備負(fù)載能力密切關(guān)聯(lián)的核心狀態(tài)參量，建立動(dòng)態(tài)評(píng)估模型；（2）挖掘和分析狀態(tài)參量與故障類型、部位、嚴(yán)重程度和發(fā)展趨勢(shì)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，部件故障與設(shè)備故障之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則及演化規(guī)律，研究融合水電廠、設(shè)備和工況的狀態(tài)評(píng)估和故障診斷模型。

2 研究?jī)?nèi)容和實(shí)施方案

2.1 構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的狀態(tài)評(píng)估與故障診斷系統(tǒng)體系架構(gòu)

利用日臻完善的電力信息化平臺(tái)獲取大量水電廠運(yùn)行、設(shè)備狀態(tài)和工況信息，從數(shù)據(jù)本身內(nèi)在規(guī)律分析的角度研究設(shè)備狀態(tài)演變的關(guān)聯(lián)關(guān)系和發(fā)展趨勢(shì)，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的設(shè)備狀態(tài)評(píng)估與故障診斷系統(tǒng)體系架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析在水電廠設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用。

2.2 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合技術(shù)

應(yīng)用結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)融合方法，結(jié)合在線監(jiān)測(cè)、檢修、精密點(diǎn)檢、試驗(yàn)、歷史臺(tái)賬等多源異構(gòu)式數(shù)據(jù)，制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系，建立一體化數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息融合，為狀態(tài)分析、故障預(yù)警和診斷應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.3 面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)

根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn)以及各應(yīng)用系統(tǒng)的需求，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，參照IEC61970和IEC61968等相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)以及CIM建模方式，在建立多源數(shù)據(jù)融合平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)有效融合的基礎(chǔ)上，構(gòu)建通用的設(shè)備全景信息模型，為設(shè)備運(yùn)維各項(xiàng)高級(jí)應(yīng)用、智能分析應(yīng)用提供統(tǒng)一、開(kāi)放的基礎(chǔ)模型。

2.4 基于動(dòng)態(tài)閾值的綜合告警技術(shù)

利用云計(jì)算和人工智能分析算法，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行特性及水電廠運(yùn)行規(guī)范，研究設(shè)備的典型故障模式，提取有效的特征參量，建立衡量設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的基準(zhǔn)，給出故障的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，并將機(jī)組及輔機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)值實(shí)時(shí)在線對(duì)比，形成設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行異常的預(yù)警機(jī)制。

2.5 基于人工智能的故障診斷技術(shù)

通過(guò)具有人工干預(yù)和自學(xué)習(xí)特性的水電廠關(guān)鍵設(shè)備故障診斷方法，使診斷算法能夠根據(jù)故障診斷結(jié)果進(jìn)行學(xué)習(xí)進(jìn)化，保證故障診斷結(jié)果的準(zhǔn)確度、可信度。

2.6 基于區(qū)間域的層次可拓評(píng)估技術(shù)

采用基于區(qū)間域的層次可拓評(píng)估算法，建立設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估的物元模型，有效的將各狀態(tài)參量綜合起來(lái)，較準(zhǔn)確評(píng)價(jià)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

設(shè)備綜合狀態(tài)評(píng)估需要進(jìn)一步從設(shè)備狀態(tài)信息、水電廠運(yùn)行信息及環(huán)境信息等狀態(tài)信息中整理和提取能夠有效感知設(shè)備各種運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)體系及特征信息。

2.7 基于可靠性分析的設(shè)備檢修策略

在對(duì)設(shè)備故障診斷，狀態(tài)評(píng)估的基礎(chǔ)上，建立基于可靠性分析的設(shè)備檢修策略評(píng)估的模型，進(jìn)而制定合理的檢修、運(yùn)維計(jì)劃。

將設(shè)備可靠性和環(huán)境影響作為運(yùn)維關(guān)鍵指標(biāo)，進(jìn)行多層面、多維度的評(píng)估方法，評(píng)估各種因素對(duì)運(yùn)維關(guān)鍵指標(biāo)的影響效果和規(guī)律的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步以這些運(yùn)維關(guān)鍵指標(biāo)作為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)設(shè)備運(yùn)維輔助決策進(jìn)行優(yōu)化。進(jìn)而制定合理的檢修、運(yùn)維計(jì)劃，為事故搶修、搶險(xiǎn)組織及應(yīng)急指揮提供可靠的決策依據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

狀態(tài)檢修系統(tǒng)是未來(lái)水電廠檢修方式的發(fā)展方向，通過(guò)建立狀態(tài)檢修系統(tǒng)，可以減少不必要的檢修工作，節(jié)約工時(shí)和費(fèi)用，使檢修工作更加科學(xué)化。狀態(tài)檢修是建立在對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行正確評(píng)估的基礎(chǔ)上的，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)多數(shù)據(jù)來(lái)源進(jìn)行綜合分析處理，可以大大提高狀態(tài)評(píng)估的正確度，從而更好的指導(dǎo)狀態(tài)檢修。

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