設(shè)備智能診斷技術(shù)系統(tǒng)在智慧電廠的應(yīng)用

李豐

摘要：智慧電廠的主要目的是通過不斷提高電廠智能化水平，逐步發(fā)掘出設(shè)備故障發(fā)展的規(guī)律，幫助電廠設(shè)備由定期檢修逐步轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)檢修，從而提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，減少電廠運(yùn)營成本，同時(shí)又保證電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和高效運(yùn)行。本文以設(shè)備智能診斷技術(shù)為研究對象進(jìn)行深入剖析，以期為智慧電廠的運(yùn)行帶來積極作用，為國民生產(chǎn)及生活提供穩(wěn)定供電。

關(guān)鍵詞：設(shè)備智能診斷技術(shù);智慧電廠;狀態(tài)檢修

近年來，隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的飛速發(fā)展，發(fā)電廠的建設(shè)邁入了新的層面，智能電廠、數(shù)字電廠應(yīng)運(yùn)而生，將電廠與先進(jìn)的智能技術(shù)加以融合，顯著提高了電廠的安全性、節(jié)能性、高效性和穩(wěn)定性。而就當(dāng)前形勢來看，無論是數(shù)字電廠還是智能電廠，都離不開智能診斷技術(shù)。

1設(shè)備智能診斷技術(shù)系統(tǒng)的意義與現(xiàn)狀

1.1設(shè)備智能診斷系統(tǒng)的意義

近年來，隨著智能化系統(tǒng)在電力行業(yè)的不斷運(yùn)用和推廣，大大提高了電廠的安全性、環(huán)保性、節(jié)能性。就現(xiàn)代電廠而言，采用智能診斷技術(shù)能夠充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的作用和優(yōu)勢，來迅速挖掘系統(tǒng)故障產(chǎn)生的根源，除此之外，智能診斷技術(shù)還能對系統(tǒng)在運(yùn)行過程中有可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行提前預(yù)測，實(shí)現(xiàn)對電廠設(shè)備運(yùn)行過程和狀態(tài)的監(jiān)控。在此背景下，電廠不僅能降低成本投入，對組織分工進(jìn)行優(yōu)化和完善，同時(shí)，也能使電廠由傳統(tǒng)的定期檢修逐步實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修。

1.2設(shè)備智能診斷的現(xiàn)狀

由于發(fā)電廠本身具有特殊性，因此其對故障的處理效率、處理質(zhì)量及處理效果有較高的要求。作為設(shè)備診斷技術(shù)中必不可少的組成部分，故障研究對專業(yè)人員的技術(shù)水平有較高的要求，并要求技術(shù)人員全面掌握所有故障相對應(yīng)的特征，為后期的故障維修工作提供必要的參考依據(jù)。近年來，雖然國內(nèi)對故障產(chǎn)生的根源及其他相關(guān)信息進(jìn)行了大量研究，但從整體上來看，該領(lǐng)域并未取得顯著成效。

2設(shè)備智能診斷技術(shù)系統(tǒng)的可行性分析

在技術(shù)系統(tǒng)開發(fā)前，需確保狀態(tài)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確且完備、具有先進(jìn)的特征提取技術(shù)、具備所需的技術(shù)人員，從而為可行性分析工作的開展提供必要的前提和保障。

2.1完備的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)

數(shù)字化技術(shù)在智能電廠的運(yùn)行和發(fā)展中發(fā)揮著不容忽視的作用。近年來，人工智能技術(shù)在電廠中的運(yùn)用范圍越來越廣，大大提高了設(shè)備的動(dòng)態(tài)獲取效率。在當(dāng)前形勢下，越來越多的電廠為了順應(yīng)當(dāng)前的技術(shù)變化，都在廠內(nèi)或集中控制中心增設(shè)了大數(shù)據(jù)平臺(tái)和設(shè)備運(yùn)行診斷系統(tǒng)，從而全面分析設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，不斷提高電廠設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。技術(shù)人員能通過數(shù)據(jù)的總結(jié)和分析判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。就當(dāng)前的技術(shù)水平而言，即使相關(guān)技術(shù)人員不在現(xiàn)場，也可通過遠(yuǎn)程操作來對設(shè)備的故障進(jìn)行分析。從這一層面來看，技術(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行與完備且準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)密切相關(guān)。

2.2先進(jìn)的特征提取技術(shù)

對于設(shè)備的智能診斷系統(tǒng)而言，其診斷能力將會(huì)受到特征提取技術(shù)的直接影響。先進(jìn)的特征提取技術(shù)能幫助技術(shù)人員迅速確定故障產(chǎn)生的根源，從而有效提高故障處理的及時(shí)性。例如，某電廠出現(xiàn)水導(dǎo)軸承振動(dòng)大的問題，在對振動(dòng)原因進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成振動(dòng)的最主要原因?yàn)樨?fù)荷和水頭。在此背景下，技術(shù)人員可對機(jī)組中所保留的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，從而判斷造成振動(dòng)的最主要原因。簡而言之，特征提取技術(shù)能幫助診斷系統(tǒng)對機(jī)器運(yùn)行的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，從而幫助技術(shù)人員迅速找出故障發(fā)生的根源，并在此基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的維修措施。

2.3專業(yè)的技術(shù)人員

所謂專家系統(tǒng)指的是將專家的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、思維方式等輸入模擬設(shè)備，這一系統(tǒng)能充分發(fā)揮技術(shù)人員實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的作用。從根本上來看，專家系統(tǒng)的運(yùn)行以技術(shù)人員的技術(shù)知識為基礎(chǔ)和前提條件，雖然該系統(tǒng)能將智能技術(shù)與人類的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，但從另一層面來看，專家本身的知識庫大小將會(huì)直接決定系統(tǒng)的水平和運(yùn)用范圍。近年來，專家系統(tǒng)在電廠中得到了廣泛運(yùn)用，該系統(tǒng)也大大促進(jìn)了電廠的智能化水平。

對于技術(shù)人員而言，如果經(jīng)常處理故障案件，則其實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌虻玫讲粩嗬鄯e。在對診斷系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)時(shí)，必須確保系統(tǒng)具有較高的學(xué)習(xí)能力，而系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力與系統(tǒng)的性能密切相關(guān)。因此，只有確保系統(tǒng)具有兼容性，并保證技術(shù)人員能夠定期對知識庫進(jìn)行拓展和更新，才能夠確保系統(tǒng)的性能不斷優(yōu)化。

3設(shè)備智能診斷系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)框架

3.1系統(tǒng)的功能及特點(diǎn)

設(shè)備智能診斷系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、故障特征提取、故障診斷推理三部分，一般采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由電廠數(shù)據(jù)監(jiān)測層、中心診斷層、遠(yuǎn)程操作層實(shí)現(xiàn)功能，其中數(shù)據(jù)監(jiān)測層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，中心診斷層實(shí)現(xiàn)故障特征提取及部分故障診斷推理，遠(yuǎn)程操作層實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷推理。

電廠數(shù)據(jù)監(jiān)測層由廠級數(shù)據(jù)服務(wù)器和機(jī)組監(jiān)測設(shè)備組成，廠級數(shù)據(jù)服務(wù)器負(fù)責(zé)監(jiān)測、存儲(chǔ)廠內(nèi)各類設(shè)備數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)向中心診斷層發(fā)送設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。機(jī)組監(jiān)測設(shè)備由各個(gè)模塊組成，主要包括：機(jī)組測振測擺裝置、測溫裝置、壓力脈動(dòng)數(shù)據(jù)、機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行電氣數(shù)據(jù)、發(fā)電機(jī)氣隙、發(fā)電機(jī)局放裝置、變壓器油在線色譜分析裝置等。

中心診斷層是系統(tǒng)的核心，主要負(fù)責(zé)監(jiān)測設(shè)備日常運(yùn)行維護(hù)、日常監(jiān)測和報(bào)告。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，通過特征數(shù)據(jù)提取，能幫助技術(shù)人員第一時(shí)間找到故障點(diǎn)，從而縮短應(yīng)急處理時(shí)間，提高電廠設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。同時(shí)對于設(shè)備故障，通過提取數(shù)據(jù)庫相關(guān)案例，進(jìn)行簡單的故障分析。同時(shí)，還能進(jìn)行故障診斷、設(shè)備維修建議、組織各個(gè)領(lǐng)域?qū)＜視?huì)診疑難故障等功能。

遠(yuǎn)程操作層包括授權(quán)用戶通過互聯(lián)網(wǎng)與中心診斷層聯(lián)接并訪問，這些用戶可以遠(yuǎn)程對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測、診斷和維護(hù)。對于不同的設(shè)備故障可以組織不同領(lǐng)域的專家進(jìn)行網(wǎng)上會(huì)診。

3.2故障的特征提取

為了確保對故障特征進(jìn)行提取，可從以下幾方面入手：首先，對報(bào)警危害程度進(jìn)行分級，一級報(bào)警最為重要可能直接導(dǎo)致設(shè)備損壞;二級報(bào)警比較重要可能發(fā)展為導(dǎo)致設(shè)備損壞的故障;三級報(bào)警為一般信號，一般不重要主要是綜合分析時(shí)使用。通過報(bào)警分級，發(fā)生故障時(shí)能直接抓取最重要報(bào)警，從而判斷故障類別。其次，為報(bào)警信號添加邊際條件，如：為防止誤報(bào)警當(dāng)兩到三個(gè)測溫點(diǎn)數(shù)據(jù)同時(shí)越限時(shí)，才報(bào)出溫度高報(bào)警。從而提高報(bào)警的準(zhǔn)確性，并從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)開始就完成部分?jǐn)?shù)據(jù)的篩選，從而減少中心診斷層數(shù)據(jù)處理壓力。再次，賦予中心診斷層強(qiáng)大的學(xué)習(xí)能力，能將技術(shù)人員的分析判斷過程、故障處理能力等記錄下來，從而快速完成故障特征提取。

3.3故障的診斷推理

近年來，領(lǐng)域?qū)＜以趯υO(shè)備智能診斷系統(tǒng)進(jìn)行研究時(shí)，主要以故障的分析和診斷為研究重點(diǎn)，為了確保研究的有效性，首先應(yīng)對設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行分析和識別，并確定設(shè)備的哪些部分需建立在線監(jiān)測裝置或離線監(jiān)測裝置。中心診斷層類似與人類的大腦，專家系統(tǒng)能夠?qū)夹g(shù)人員的思維方式進(jìn)行模擬，并對系統(tǒng)提供的特征信號進(jìn)行分析和推理，從根本上確定故障和問題產(chǎn)生的根源。從這一層面來看，專家系統(tǒng)的本質(zhì)是將科學(xué)的實(shí)踐推理與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，并形成對接，以確保系統(tǒng)模塊能夠科學(xué)、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。

4結(jié)語

綜上所述，在未來的國民經(jīng)濟(jì)中，智慧電廠的作用和地位將越來越突出，為了確保智慧電廠的高效和穩(wěn)定運(yùn)行，有必要根據(jù)當(dāng)前的實(shí)際情況來對智能診斷技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和完善。只有充分發(fā)揮先進(jìn)技術(shù)的作用和優(yōu)勢，才能夠在降低電廠成本投入的同時(shí)減小故障頻率，從而為電廠經(jīng)濟(jì)效益的提升帶來積極作用。

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