大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全防誤管控技術(shù)與應(yīng)用

摘 ?要：由于傳統(tǒng)大型發(fā)電機(jī)組在運(yùn)維過程中仍然會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，且運(yùn)維錯(cuò)誤次數(shù)較多，為此文章提出大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全防誤管控技術(shù)與應(yīng)用。利用無線傳感器采集發(fā)電機(jī)組運(yùn)維時(shí)間數(shù)據(jù)，利用深度學(xué)習(xí)算法對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，識(shí)別大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維錯(cuò)誤數(shù)據(jù);依靠PLC軟件對(duì)發(fā)電機(jī)組運(yùn)維錯(cuò)誤參數(shù)進(jìn)行修改和調(diào)整，以此實(shí)現(xiàn)大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全防誤管控。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)電機(jī)組運(yùn)維錯(cuò)誤次數(shù)少于傳統(tǒng)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：大型發(fā)電機(jī)組;運(yùn)維安全;防誤管控

中圖分類號(hào)：TM77;TM63 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2020）21-0163-03

Technology and Application of Error Prevention and Control for Operation and Maintenance Safety of Large Generating Units

SHI Mingliang

（National Energy Group Science and Technology Research Institute Co.，Ltd.，Nanjing ?210046，China）

Abstract：Because of the traditional large generating units is still have incorrect operations during the operation and maintenance process，and the operation and maintenance error number is more，the article puts forward the large generating units operation and maintenance safety and error prevention and control technology and application. Using wireless sensors to collect generating units operation and maintenance time data，using deep learning algorithm to learn and train collected data，to identify the operations of large generators error data;the operation and maintenance error parameters of generating units are modified and adjusted by using PLC software，so as to realize the operation and maintenance safety and error prevention and control of large generating units. It has been proved by experiments that the operation and maintenance error frequency of generating units using design technology is less than that of traditional technology.

Keywords：large generating units;operation and maintenance safety;error prevention and control

0 ?引 ?言

發(fā)電機(jī)組內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對(duì)其運(yùn)維管理具有一定的難度，由于是對(duì)大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維管理，在實(shí)踐中經(jīng)常出現(xiàn)操作失誤，因此大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全防誤管控技術(shù)成為控制運(yùn)維失誤的關(guān)鍵技術(shù)[1-3]。相關(guān)學(xué)者對(duì)運(yùn)維安全防誤管控技術(shù)紛紛進(jìn)行了深入研究，一些學(xué)者針對(duì)智能變電站繼電保護(hù)檢修需求及誤動(dòng)原因，提出了一種智能型繼電保護(hù)防誤操作方法。該方法以主動(dòng)組合防誤操作技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合一次設(shè)備和二次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，建立覆蓋變電站所有設(shè)備操作的主動(dòng)安全機(jī)制，拒絕任何不符合防誤操作規(guī)則的操作。還有一些學(xué)者為了提高電網(wǎng)智能防誤操作結(jié)果的準(zhǔn)確性和全面性，提出了綜合調(diào)度控制系統(tǒng)運(yùn)行模式下智能拓?fù)浞勒`計(jì)算的開關(guān)單元模型和回路拓?fù)渌阉魉惴?。該系統(tǒng)以拓?fù)淠Ｐ秃头勒`操作規(guī)則知識(shí)庫為基礎(chǔ)，采用推理和拓?fù)浞勒`操作計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了電磁合環(huán)、設(shè)備過載等功能。隨著大運(yùn)行體系建設(shè)的不斷深入，調(diào)控中心的遠(yuǎn)方遙控操作要求實(shí)現(xiàn)到冷備用狀態(tài)，這就對(duì)調(diào)控遠(yuǎn)方遙控操作的安全性、可靠性提出了更高的要求。因此有學(xué)者基于智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)，研究了實(shí)現(xiàn)調(diào)控和防誤一體化的遠(yuǎn)方操作安全防誤技術(shù)，對(duì)其中的調(diào)控和防誤一體化建模，統(tǒng)一防誤采集規(guī)范，一體化防誤邏輯規(guī)則生成等關(guān)鍵技術(shù)給出了具體解決方案。該防誤技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于某智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)，建立了調(diào)控與防誤一體化的智能操作管理系統(tǒng)，解決了遠(yuǎn)方遙控到冷備用狀態(tài)的關(guān)鍵技術(shù)問題。

筆者基于國家能源集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司的研究項(xiàng)目，長期致力于研發(fā)、推廣和應(yīng)用電力系統(tǒng)設(shè)備有關(guān)的新技術(shù)、新產(chǎn)品，本文研究的安全防誤管控技術(shù)可以有效改善現(xiàn)有安全防誤工作的效果，為大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全提供有力支撐。在研究前針對(duì)目前工作中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)有大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全防誤管控技術(shù)管控效果較差，在管控過程中仍然會(huì)出現(xiàn)運(yùn)維錯(cuò)誤操作，且運(yùn)維錯(cuò)誤次數(shù)較多的問題，提出大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全防誤管控技術(shù)與應(yīng)用研究，結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法和PLC軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。深度學(xué)習(xí)算法在搜索技術(shù)，數(shù)據(jù)挖掘，機(jī)器學(xué)習(xí)，機(jī)器翻譯，自然語言處理，多媒體學(xué)習(xí)，語音，推薦和個(gè)性化技術(shù)，以及其他相關(guān)領(lǐng)域都取得了很多成果。有關(guān)學(xué)者針對(duì)目前電力保護(hù)變更方案設(shè)計(jì)的可靠性和智能性有待提高的現(xiàn)狀，提出了一種基于深度學(xué)習(xí)的智能防誤操作算法，實(shí)現(xiàn)了電力保護(hù)變更方案的自動(dòng)驗(yàn)證。PLC軟件廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，相關(guān)學(xué)者提出了基于PLC的微機(jī)防異種網(wǎng)絡(luò)閉鎖系統(tǒng)并展開了研究。結(jié)合上述兩種技術(shù)對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)際應(yīng)用表明，滿足了電網(wǎng)運(yùn)行和變電站防誤操作的要求，經(jīng)后續(xù)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明，應(yīng)用該技術(shù)的發(fā)電機(jī)組運(yùn)維錯(cuò)誤次數(shù)少于傳統(tǒng)技術(shù)。

1 ?大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全防誤管控技術(shù)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全防誤管控技術(shù)，該技術(shù)主要利用深度學(xué)習(xí)算法和PLC軟件實(shí)現(xiàn)。首先利用深度置信網(wǎng)絡(luò)算法將發(fā)電機(jī)組運(yùn)維數(shù)據(jù)導(dǎo)入MATLAB中進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，識(shí)別并提取到發(fā)電機(jī)組運(yùn)維錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，利用PLC對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理等功能，進(jìn)行編程、調(diào)試后對(duì)識(shí)別到的運(yùn)維錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)用，避免出現(xiàn)大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維操作失誤，圖1為大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全防誤管控技術(shù)設(shè)計(jì)示意圖。

由圖1可知，筆者設(shè)計(jì)的大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全防誤管控技術(shù)，通過深度學(xué)習(xí)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練，并將訓(xùn)練后的數(shù)據(jù)分類，正確數(shù)據(jù)直接進(jìn)入發(fā)電機(jī)組運(yùn)維程序，將采集到的發(fā)電機(jī)組運(yùn)維錯(cuò)誤數(shù)據(jù)輸入到PLC軟件中，最后通過PLC處理和修改后再輸送到運(yùn)維程序中，下文將分兩部分對(duì)大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全防誤管控技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。

1.1 ?識(shí)別大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維錯(cuò)誤數(shù)據(jù)

對(duì)于大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全防誤管控，首先要識(shí)別到大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)過程中的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。通常情況下，大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維是依靠一組軟件程序?qū)崿F(xiàn)的，每個(gè)周期下大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維程序流程是一致的，因此每個(gè)周期大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維參數(shù)也是相同的，如果在程序運(yùn)行過程中發(fā)電機(jī)組運(yùn)維時(shí)間出現(xiàn)過長或者過短，則說明此時(shí)大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維邏輯出現(xiàn)錯(cuò)誤，則可以視為大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維失誤，此時(shí)處于不安全狀態(tài)[4]。

因此將大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維時(shí)間參數(shù)作為識(shí)別對(duì)象，利用無線傳感器對(duì)發(fā)電機(jī)組運(yùn)維時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，運(yùn)用深度置信網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，識(shí)別到大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，其計(jì)算過程如圖2所示。

第一步：結(jié)合發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)維邏輯，設(shè)定數(shù)據(jù)訓(xùn)練參數(shù)，其中包括期望值的最大值和最小值，最大期望值表示發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全范圍內(nèi)可以承受的最長運(yùn)維時(shí)間，最小期望值表示發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全范圍內(nèi)可以承受的最短運(yùn)維時(shí)間。

第二步：將每個(gè)運(yùn)維周期內(nèi)每一個(gè)階段運(yùn)維時(shí)間數(shù)據(jù)按照運(yùn)維程序順利排序，建立數(shù)據(jù)訓(xùn)練集合。

第三步：將采集到的運(yùn)維時(shí)間與正常發(fā)電機(jī)組運(yùn)維時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算期望誤差，其計(jì)算公式為：

（1）

其中，W為期望誤差;i為發(fā)電機(jī)組運(yùn)維程序階數(shù);di為發(fā)電機(jī)組i階段運(yùn)維正常需要使用的時(shí)間; 為當(dāng)前采集到的計(jì)算集合中i階段運(yùn)維時(shí)間;a為整個(gè)發(fā)電機(jī)組運(yùn)維程序時(shí)間;a*為采集到的發(fā)電機(jī)組運(yùn)維程序時(shí)間;wj為數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)j的實(shí)際權(quán)值。利用上述公式計(jì)算出期望誤差[5]。

第四步：設(shè)定一個(gè)期望誤差閾值，該閾值表示凡是超過該數(shù)值，則表示該組運(yùn)維數(shù)據(jù)為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，其計(jì)算公式為：

（2）

其中，D為期望誤差閾值;s1為最大期望值;s2為最小期望值。將式（2）計(jì)算的結(jié)果式（1）的結(jié)果對(duì)比，如果超過式（1）得出的期望誤差值，則對(duì)該組發(fā)電機(jī)組運(yùn)維參數(shù)進(jìn)行提取，并存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中。

1.2 ?管理控制大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全

將采集到的發(fā)電機(jī)組運(yùn)維錯(cuò)誤數(shù)據(jù)輸入到PLC軟件中，PLC軟件防誤操作流程如圖3所示。

利用PLC軟件對(duì)大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全進(jìn)行防誤管控。利用網(wǎng)絡(luò)通信接口將PLC軟件與存儲(chǔ)發(fā)電機(jī)組錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫相連接，一旦識(shí)別到的大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，立即傳輸?shù)絇LC軟件中;在PLC軟件中輸入一套安全的發(fā)電機(jī)組運(yùn)維邏輯，將兩組運(yùn)維邏輯進(jìn)行對(duì)比分析，將有別于發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全邏輯的運(yùn)維參數(shù)，利用PLC軟件中一鍵修改功能進(jìn)行及時(shí)修改，防止發(fā)電機(jī)組運(yùn)維過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，以此實(shí)現(xiàn)大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全防誤管控。

2 ?實(shí)驗(yàn)對(duì)比與結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)選取某大型發(fā)電機(jī)組作為研究對(duì)象。正常情況下該發(fā)電機(jī)組運(yùn)維周期時(shí)間為240 s，利用此次設(shè)計(jì)技術(shù)與文獻(xiàn)[5]基于二維碼授權(quán)的遠(yuǎn)程防誤管控系統(tǒng)的傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)該組發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全防誤管控。實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì)：兩種技術(shù)均以Windows XS作為操作系統(tǒng)，GeForce GTX 1080Ti CPU，32 GB內(nèi)存硬盤。實(shí)驗(yàn)中將發(fā)電機(jī)組運(yùn)維周期設(shè)定為240 s，運(yùn)維頻率設(shè)定為0.86 Hz，設(shè)計(jì)管控時(shí)間為5個(gè)小時(shí)，利用GJSD軟件和KDSXS軟件統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，如圖4所示。

在兩種技術(shù)應(yīng)用下，大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維錯(cuò)誤次數(shù)，將其作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)兩種技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

從上表可以看出，應(yīng)用此次設(shè)計(jì)技術(shù)，大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維錯(cuò)誤次數(shù)較少，最高次數(shù)為1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于文獻(xiàn)[5]基于二維碼授權(quán)的遠(yuǎn)程防誤管控系統(tǒng)，這是由于本文方法運(yùn)用深度置信網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，識(shí)別到大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，將采集到的發(fā)電機(jī)組運(yùn)維錯(cuò)誤數(shù)據(jù)輸入到PLC軟件中，利用PLC軟件中一鍵修改功能，對(duì)運(yùn)維參數(shù)及時(shí)進(jìn)行修改，防止發(fā)電機(jī)組運(yùn)維過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤操作。因此說明設(shè)計(jì)技術(shù)運(yùn)維安全防誤管控效果更好、精度較高，適用于大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全防誤管控。

3 ?結(jié) ?論

本文針對(duì)目前大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全防誤管控需求以及存在的問題，提出一套新的防誤管控技術(shù)，有效提高了大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全性，通過實(shí)驗(yàn)證明，本文設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用下發(fā)電機(jī)組運(yùn)維錯(cuò)誤次數(shù)最高為1次，基本避免大型發(fā)電機(jī)組在運(yùn)維過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，為大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全防誤管控提供了參考依據(jù)，下一步可將防誤管控操作預(yù)警作為今后研究方向，以期更深入的保證發(fā)電機(jī)組運(yùn)維安全。

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作者簡介：時(shí)明亮（1974—），男，漢族，山西太原人，工程師，本科，研究方向：電力安全管理。