水電廠計算機監控大數據分析下的狀態檢修技術2019年11月目 錄11設備狀態監測與檢修技術原理23智能水電廠狀態監測檢修技術狀態監測檢修大數據平臺應用技術4南瑞集團大數據應用介紹狀態監測目的及定義狀態監測目的防止突發事故，保證機組運行安全；新投產起動試運行過程發現問題，優化機組特性；機組正常運行過程避開非正常狀態運行，延長機組壽命；提高設備運行健康監測和分析水平，為技術監督、技改和狀態檢修提供重要參考。機組狀態監測系統定義利用計算機技術對機組運行過程振動、擺度、壓力脈動、空氣間隙等狀態參數連續采集和在線監測，實時掌控機組當前工作狀況，采取多種手段進行分析診斷，自動記錄設備狀態數據并生成設備狀態報表，及時發現故障隱患，并進行報警監視和事故追憶，以減少破壞性事故發生，指導機組安全、可靠、經濟運行。狀態監測發展歷程簡單儀表顯示單機監測局域網監測分析

簡單儀表局域網監測分析

單機監測廣域網遠程分析診斷狀態監測對象狀態監測對象狀態監測系統組成主機數據服務器、WEB服務器、工程師工作站。網絡設備交換機、隔離裝置、防火墻、光纖收發器。在線監測設備標準屏柜、SJ90現地采集工作站、輔助電源模塊。傳感器信號采集處理傳感器、變送器、人工輸入等信號信號采集處理傳感器、變送器、人工輸入等信號連接電纜屏蔽信號電纜、通信光纜、動力電纜等。應用軟件水電機組狀態監測與分析系統系列軟件。

分析診斷、事故追憶分析診斷、事故追憶狀態監測、振擺保護數據傳輸數據傳輸狀態監測系統功能模塊統。典型狀態監測系統結構統。作為狀態監測使用的狀態監測裝置可獨立運行，通過I/O接口與監控系統聯接，也可以通過網絡系統，與狀態監測服務器構成中小機組的狀態監測與分析系典型狀態監測系統結構作為狀態監測使用的裝置監測裝置可獨立運行，通過I/O接口與監控系統聯接，也可以通過網絡系統，與狀態監測服務器構成大中型機組的狀態監測與分析系統。 機組狀態監測測點連接示意圖典型混流式機組狀態監測測點典型機組狀態監測傳感器機架振動：頻速度式傳感器。擺度：渦流傳感器、平板電容傳感器。鍵相/轉速：電渦流傳感器。水壓脈動：壓力變送器。定子鐵芯振動：壓電加速度傳感器。氣隙、磁通量：平板電容傳感器。有功/無功、勵磁電壓/

振動傳感器

電渦流擺度傳感器局部放電：EMC電容耦合器。定子線棒振動：光纖加速度器。空化空蝕：超聲傳感器。機組流量：超聲波流量計。

壓力脈動變送器 氣隙及磁通量傳感器 壓電加速度傳感器

光纖加速度傳感器常用機組狀態監測傳感器安裝示例壓電加速度傳感器

振動速度傳感器

壓力脈動變送器 氣隙及磁通量傳感器 光纖加速度傳感器 定子測溫傳感器

擺度和鍵相電渦流傳感器 發電機局部放電耦合器水電設備狀態監測分析功能水電機組狀態監測圖譜分析典型界面主監視圖 棒圖 波形頻譜軸心軌跡 軸心姿態 歷史波形分析機組振擺保護項目機組振擺保護項目機組振擺保護機組在線監測設備屬性保護控制設備監測設備可靠性要求高一般系統結構簡單較復雜功能要求簡單齊全電力二次系統安全防護分區控制區(安全區I)非控制區(安全區Ⅱ)測點對象較單一，機械：振動、擺度較全面，機械、電氣、水力振動、擺度、壓力脈動、氣隙、磁通量、局放等測點數量少多機組振擺保護==機組振擺越限停機機組振擺保護設計原則 監測系統相互獨立時跳閘停機“單一功能”保護裝置中各模塊均可獨立工作保護動作出口只設一個回路，接入監控，啟動“機械事故”停機流程告警/保護策略應簡單，保護定值應結合機組工況，采取“一廠一策”或“一機一策”后臺數據應具備數據記憶功能機組振擺保護技術要求機組振擺越限停機綜合邏輯機組分工況振擺越限監測預警流程 機組振擺越限停機保護流程狀態檢修意義狀態檢修意義提高設備完好率和健康水平，保證設備安全運行，對于運行良好設備適當延長檢修周期，減少人力物力浪費，避免設備過剩維修；備維修成本以及提升資產生命周期表現具有重要意義。狀態檢修目標找出設備檢修的合理間隔,延長設備壽命,提高設備可靠性,降低運行檢修費用,提高企業經濟效益。檢修指導方針

最優檢修模型比例構成“減少計劃檢修，避免事后檢修，發展狀態檢修，提倡最優檢修。”國內外狀態檢修發展水平火（核）電設備國內火（核）電狀態檢修開展得相對較好（北侖、外高橋、鄒縣、大亞灣等）。點檢定修制基礎上采用以可靠性為中心的維修管理(ReliabilityCenteredMaintenance，簡稱RCM)思想，通過引進新的管理技術、手段（如美國電力科學協會SRCM軟件）開展設備狀態檢修的管理體制、管理方法，取得了較好效果。水電設備修體制和管理方法。其中廣蓄、三峽、松江河、白山、葛洲壩等電廠在狀態檢修工作方面進行了一些富有成效的探索。總結國外較國內開展得較好；國內處于探索階段，火電機組狀態檢修工作較水電好。國外設備狀態檢修：“技術支撐系統+各級技術專家團隊”實現“設備綜合狀態評價+綜合缺陷診斷”的檢修=基于“設備綜合狀態評價”的定期檢修。國內火電廠狀態檢修根據設備重要性，在現行定修為主的基礎上，有選擇對進行，處于初級階段水平。具體做法：以“點檢定修”為基礎，加強設備的狀態監測和評估，引進RCM軟件，優化檢修策略，逐步推進輔助設備狀態檢修。水電機組的狀態檢修工作還處于監測水平。水電機組小修基本沿用計劃檢修模式，個別條件較好的電廠大修不再按照計劃檢修模式。國內外狀態檢修發展水平法國電力公司(eDF第一層：監測部CREEX負責24小時的設備狀態監測，職能類似中控室值班人員，發現異常后，通知IPR技術人員進行第二階段的數據分析。第二層：IPR技術人員對異常設備數據進行深入分析，找出設備缺陷原因并給出現場運行建議，如是否停機、限制運行等，并給出維護檢修建議，由現場運維單元GU同時IPR也負責定期提供設備狀態的專業技術評估。第三層：IPR可以勝任絕大部分設備狀態數據分析的工作，但如有疑難故障無法查找原因時，IPR將會申請通用技術中心進行協助，由組織DPIH的技術專家網調動相關專家進行分析診斷，并在一周內給出反饋，快速的反應速度保證了收益。eDF成效2014年1月到9月，40個水電站接入了CREEX，截至12月已經檢測出160個異常事件，其中50個涉及發電設備狀態參數變化，避免30次非計劃停機，減少約15%-20%故障停機率。IPR制定了140項對策，包括一些小型檢修工作，使出現異常的設備恢復到正常狀態，避免更嚴重事故發生。行業動態各發電集團建設狀態監測平臺的需求較多 對水電設備狀態監測的促進 相關行業標準陸續發布或正在編制狀態監測狀態檢修相關行業標準水輪發電機組在線監測系統技術條件(DL/T1197-2012)（中水顧問集團北京院主編）水電站主設備狀態檢修管理技術導則(DL/T1246-2013)（三峽集團主編）智能水電廠技術導則（DL/T1547-2016）（國網電科院主編）水輪發電機組振動擺度裝置技術條件(DL/T1804-2018)（國網電科院主編）水電廠設備狀態檢修決策支持系統技術導則(DL/T1809-2018)（國網電科院主編）狀態監測狀態檢修相關行業標準智能水電廠技術導則標準規定了智能水電廠的基本要求、體系結構、功能要求及調試與驗收要求。標準規定，機組振擺保護應部署在安全I區；主設備狀態在線監測應部署在安全II持智能應用組件應部署在管理信息大區。開始設備信息收集運行開始設備信息收集運行否 水電站主設備狀態檢修管理技術導則決策層決策機構設備狀態評估設備診斷分析、評價專業層 技術專家設備狀態評估設備診斷分析、評價是否需要檢修是檢修計劃檢修策略執行層是否需要檢修是檢修計劃檢修策略規定了狀態檢修工作流程：信息收集→診斷分析→狀態評價→檢修實施檢修后評價和持續改進狀態評估→檢修策略→檢修實施檢修后評價和持續改進狀態監測狀態檢修相關行業標準水電廠設備狀態檢修決策支持系統技術導則規定了水電廠主要設備狀態檢修決策支持系統的總體要求、功能及性能要求等。水電廠設備狀態檢修決策支持系統功能框圖故障診斷技術取得新進展，基于智能水電廠一體化管控平臺的狀態檢修輔助決策支持系統的試點應用故障診斷技術取得新進展，基于智能水電廠一體化管控平臺的狀態檢修輔助決策支持系統的試點應用系統涵蓋水輪機、發電機、變壓器、GIS等重要機電設備，逐步建立起涵蓋水電站所有主輔設備的狀態監測完整體系系統架構基于大數據、統一平臺的多層次、分布式、全系列診斷模式，各子系統融入統一平臺，逐步過渡到設備管理集中、平臺統一、數據標準、運維檢修綜合決策評估的全新模式目 錄11狀態監測技術原理23智能水電廠狀態監測與狀態檢修技術狀態監測檢修大數據平臺應用技術4南瑞集團大數據應用介紹面臨問題目前水電站的設備系統自動化水平較高，但是依然存在數據采集分散、數據處理缺乏系統性、訪問受限、數據價值未深度挖掘等現實局限性，特別是各種設備的狀態信息，分散在不同的系統中，數據格式不統一、互不通訊，無法實現數據的共享，與電廠生產管理需要存在較大差距。CBACBACBACBA面臨問題不同監測子系統數據的集成和網絡建設容易，但不同系統的數據統一不徹底，造成后期形成新的“功能軟件煙囪”。監測系統監測系統監測系統分析系統監測系統監測系統監測系統分析系統分析系統分析系統設備設備設備數據中心設備設備設備CBACBA構筑設備健康狀態主題數據中心，運用診斷分析系統、檢修策略定級等高級應用算法及模型實現電站設備的狀態評估、故障診斷及狀態預測。構筑設備健康狀態主題數據中心，運用診斷分析系統、檢修策略定級等高級應用算法及模型實現電站設備的狀態評估、故障診斷及狀態預測。立足電站一體化數據及應用平臺的構建，實現發電機、水輪機、變壓器等水電廠主設備狀態數據的采集、特征計算、實時監測、故障錄波、性能試驗記錄及技術診斷，為不同設備提供統一數據接入模型和分析診斷模型，為電站設備定修向狀態檢修的過渡提供技術保證。借鑒設備全壽命周期資產管理思想，采用符合IEC61850-MMS網絡通信國際標準進行數據傳輸和共享,建立電站統一設備狀態監測檢修信息平臺。技術定位立足電站一體化數據及應用平臺的構建，實現發電機、水輪機、變壓器等水電廠主設備狀態數據的采集、特征計算、實時監測、故障錄波、性能試驗記錄及技術診斷，為不同設備提供統一數據接入模型和分析診斷模型，為電站設備定修向狀態檢修的過渡提供技術保證。借鑒設備全壽命周期資產管理思想，采用符合IEC61850-MMS網絡通信國際標準進行數據傳輸和共享,建立電站統一設備狀態監測檢修信息平臺。建設目標實現思路建設目標實現思路層次劃分《智能水電廠技術導則》系統架構安區 安區 管信息信息通訊綜合監管故障錄波電能量計量保護信息管理安全防護管理主設備狀態檢修應急指揮大壩安全評估狀態監測經濟運行系統信息通訊綜合監管故障錄波電能量計量保護信息管理安全防護管理主設備狀態檢修應急指揮大壩安全評估狀態監測一體化平臺數據中心抽水調度控制自動電壓控制自動發電控制一體化平臺數據中心抽水調度控制自動電壓控制自動發電控制防火墻

……一體化平臺數據中心一體化平臺數據中心

防火墻………WEB發布WEB發布工業電視系統工業電視系統一體化平臺一體化平臺生產管理系統生產管理系統數據中心水電標準通信總線數據中心消防系統DL/T890(WebService)消防系統水電標準通信總線DL/T860(MMS)

水電標準通信總線DL/T860(MMS)

水電標準通信總線DL/T890(WebService)繼電保護穩定控制調速單 現 振 勵繼電保護穩定控制調速元 地 擺控 保 ……層 制 護 磁

主設備狀態 ……監測采集

大壩 工安 業 消 ……全 電監 視 防測水電標準通信總線DL/T860(GOOSE,SV)

水電標準通信總線DL/T860(GOOSE,SV)智能傳感智能傳感輔機控制智能終端合并單元過程層智能傳感智能傳感輔機控制智能終端合并單元幾個關鍵點振擺保護、主設備集中狀態監測、一體化平臺、主設備狀態檢修現地設備數字化光纖光柵振動 擺

振擺保護裝置

監測裝置傳感器數字化氣隙 局放

采集裝置數字化…… 數字化信息數字化、通信網絡化采用智能電子裝置（IED）及智能設備自動完成采集、測量、控制、保護等基本功能光纖光柵傳感器可感知的物理量：溫度、應力、應變、位移、壓力、加速度……廣泛使用于：大型結構工程安全監測電力工程高壓電纜及開關柜溫度

節省電纜

絕緣性好石油及航天工程等等 定子光纖測溫長期穩定性好 抗干擾性強上端布線局部圖上端布線局部圖光纖光柵傳感器某電站定子內部測溫鏈方案某電站定子內部測溫鏈方案光纖光柵傳感器定子外部測溫鏈（老機組）定子外部測溫鏈（老機組）狀態監測系統服務器

以太網

光纖光柵解調儀信號傳輸光纜光纖配線架光纜機組監測斷面光纖光柵傳感器現地采集保護裝置信息通訊綜合監管故障錄波電能量計量保護信息管理安全防護管理主設備狀態檢修應急指揮大壩安全評估狀態監測安I區 安區 管信息經運行信息通訊綜合監管故障錄波電能量計量保護信息管理安全防護管理主設備狀態檢修應急指揮大壩安全評估狀態監測自動電壓控制自動發電控制廠站層自動電壓控制自動發電控制一體化平臺

抽水調度控制抽水調度控制生產管理系統防火墻生產管理系統

……一體化平臺

物理隔離

防火墻………WEB發布WEB發布工業電視系統工業電視系統一體化平臺一體化平臺數據中心

數據中心

水電標準通信總線數據中心消防系統DL/T890(WebService)數據中心消防系統水電標準通信總線DL/T860(MMS)

水電標準通信總線DL/T860(MMS)

水電標準通信總線DL/T890(WebService)元單繼 穩 現 振 調 電 定 地 擺元保 控 控 保 ……層護 制 制 護 速 磁

主設備狀態 ……監測采集

大壩 工安 業 消 ……全 電監 視 防測水電標準通信總線

水電標準通信總線DL/T860(GOOSE,SV)智能傳感智能傳感輔機控制智能終端合并單元過程層智能傳感智能傳感輔機控制智能終端合并單元現地采集保護裝置廠站層廠站層一體化平臺安全I區安全II區一體化平臺MMS網1MMS網2單元層來自監控等工況量GOOSE網1GOOSE網2工況多，分工況組態判斷、設置限值和延時停機令、越限報警單元單元單元過程層終端峰峰值終端振擺波形防火墻振動擺度傳感器狀態監測傳感器狀態監測傳感器狀態監測傳感器振動擺度傳感器較圖例MMS光纖1MMS光纖2Goose/SV光纖1Goose/SV光纖2 傳統IO電纜 發電機層 水輪機層

發電機層

水輪機層

尾水層現地采集保護裝置振擺保護測控裝置：采用與監控等系統的智能測控裝置統一硬件平臺，支持MS/GOOSE/SV，強大的邏輯組態功能，能適合抽蓄復雜的分工況邏輯組態保護功能智能終端及狀態監測智能采集單元：基于FPGA 和嵌入式Linux操作系統，實現高速同步采集控制和硬件FFT技術，具有高速采集、模塊化、快速數據交換等特點的狀態監測裝置基于一體化平臺的狀態監測軟件主設備狀態檢修安I區 安區 管信息主設備狀態檢修自動電壓控制自動發電控制經濟運行系統自動電壓控制自動發電控制一體化平臺數據中心一體化平臺數據中心

抽水調度控制抽水調度控制

狀 保 電 故態 護 能監信 量 障 監息 錄測 管 計 波理 量

大壩安全評估應急指揮大壩安全評估應急指揮一體化平臺數據中心一體化平臺數據中心

防火墻…信息通訊綜合監管安全防護管理……信息通訊綜合監管安全防護管理WEB發布WEB發布工業電視系統工業電視系統一體化平臺一體化平臺生產管理系統生產管理系統數據中心水電標準通信總線數據中心消防系統DL/T890(WebService)消防系統水電標準通信總線DL/T860(MMS)

水電標準通信總線DL/T860(MMS)

水電標準通信總線DL/T890(WebService)繼電保護穩定控制調速元單 現 振 地 擺繼電保護穩定控制調速元控 保 ……層 制 護 磁

主設備狀態 ……監測采集

大壩 工安 業 消 ……全 電監 視 防測水電標準通信總線

水電標準通信總線DL/T860(GOOSE,SV)智能傳感智能傳感輔機控制智能終端合并單元過程層智能傳感智能傳感輔機控制智能終端合并單元基于一體化平臺的狀態監測軟件功能目標功能目標應用組件應用組件專業應用組件高級應用組件統一平臺統一數據中心統一基礎服務統一人機界面統一模型統一信息模型結構框圖基于一體化平臺的狀態監測軟件結構框圖基于一體化平臺的狀態監測軟件統一模型——IEC61850通信信息模型統一模型——IEC61850通信信息模型DL/T860.7410電力自動化通信網絡和系統 第7-410部分：基本通信結構水力發電廠監視和控制用通信DL/T860.7510電力自動化通信網絡和系統 第7-510部分：基本通信結構水力發電廠建模原理與應用指南GB/TXXXXX 智能水電廠公共信息模型技術規范（在編）基于一體化平臺的狀態監測軟件統一模型——設備管理模型基于一體化平臺的狀態監測軟件統一模型——設備三維模型統一應用平臺基于一體化平臺的狀態監測軟件統一應用平臺統一數據中心統一基礎服務統一人機界面統一數據中心統一基礎服務統一人機界面水電廠設備狀態監測檢修統一平臺基于一體化平臺的狀態監測軟件統一數據中心安全統一數據中心安全I區安全II區正向同步管理信息大區實時反向同步實時數據中心實時數據中心+歷史數據中心數據中心之間自動同步/歷史庫統一訪問接口/分布式靈活部署方式數據庫接口一致性封裝正向同步基于一體化平臺的狀態監測軟件專業應用組件水輪機專業應用組件

波形頻譜分析空間軸線分析瀑布圖分析機組穩定性監測分析振擺趨勢分析

GIS設備專業應用組件

局放監測分析微水密度分析SF6氣體溫度分析SF6氣體壓力分析發電機專業應用組件

磁極輪廓分析氣隙監測分析局放監測分析振擺趨勢分析

變壓器設備專業應用組件

主變油色譜分析 主變套管監測分析 主變局放監測分析主變局放監測分析主變繞組溫度監測分析主變運行工況監測分析基于一體化平臺的狀態監測軟件高級應用組件高級應用組件智能報警 高級應用組件 趨勢預警 狀態趨勢分析 高級應用組件 趨勢預警

安全高效運行狀態檢修風險評估 離線分析 狀態評價風險評估

智能決策指導設備管理等設備管理等 基于一體化平臺的狀態監測軟件主設備評價與決策支持系統電能量計量保護信息管理安I區 安區 管信息電能量計量保護信息管理自動電壓控制自動發電控制經濟運行系統自動電壓控制自動發電控制一體化平臺數據中心一體化平臺數據中心

抽水調度控制 狀態監測抽水調度控制狀態監測防火墻

大壩故障錄波…… 故障錄波全評估一體化平臺數據中心一體化平臺數據中心

主 應 設 急 備 態指 狀 態揮 檢 一體化平臺修 一體化平臺

防火墻…信息通訊綜合監管……信息通訊綜合監管……工業電視系統WEB發布工業電視系統生產管理系統生產管理系統數據中心水電標準通信總線數據中心消防系統DL/T890(WebService)消防系統水電標準通信總線DL/T860(MMS)

水電標準通信總線DL/T860(MMS)

水電標準通信總線DL/T890(WebService)繼電保護穩定控制調速元單 現 振 地 擺繼電保護穩定控制調速元控 保 ……層 制 護 磁

主設備狀態 ……監測采集

大壩 工安 業 消 ……全 電監 視 防測水電標準通信總線

水電標準通信總線DL/T860(GOOSE,SV)智能傳感智能傳感輔機控制智能終端合并單元過程層智能傳感智能傳感輔機控制智能終端合并單元水電機組狀態監測狀態檢修水電機組狀態監測狀態檢修生產管理狀態檢修變電設備狀態監測狀態檢修決策支持故障診斷專家系統從平臺獲取設備相關基礎資料、設備實時/歷史數據等反映設備健康狀態的特征參數，通過狀態評價模型及風險評估模型的建立，實現設備當前健康狀況的評估及風險分析，最終結合檢修策略模型進行綜合評判和推理，給出設備綜合評估報告及其維修維護建議。符合行業標準《DL/T1809備狀態檢修決策支持系統技術導則》及《DL/T1246水電站設備狀態檢修管理導則》。主設備評價與決策支持軟件4趨勢分析4

狀態預測報警預警 3 6 故障診斷5圖形報表 25數據存管 1

主要功能模塊

7 狀態評價8 決策支持主設備評價與決策支持軟件功能框圖功能框圖主設備評價與決策支持軟件設備管理建模設備管理建模實現設備層次管理模型樹構建及所有設備狀態信息參數唯一標識設備管理建模設備編碼方法設備編碼體系：KKS編碼；生產管理系統（PMS）設備代碼；自定義設備編碼（編碼唯一性）。

設備管理建模方法發明專利授權證書

水電廠主設備模型樹廠站代碼專業性質代碼設備類型代碼設備代碼部件代碼參數類型代碼參數代碼屬性代碼XXXXXXXXXXXXXXXXXXX典型水電廠設備管理建模設備編碼方法主設備評價與決策支持軟件設備狀態評價設備狀態評價狀態評價模型獲取部件狀態量特征數據計算部件狀態量值評價部件健康狀態評價設備健康狀態設備狀態正常€檢修策略注意€檢修策略異常€檢修策略嚴重€檢修策略狀態評價功能依據水電主設備狀態特征量和狀態評價相關導則標準，對反映設備健康狀態的各狀態量指標項數據進行分析評價，并最終得出設備總體健康狀態等級。主設備評價與決策支持軟件設備運行風險評估風險評估模型 風險評估流程設備運行風險評估R=AxFxP;設備信息進行離散化，得到資產價值量化值A;統計故障信息，分配權重，得到資產損失程度F;根據狀態評價分值，得到設備平均故障率P;綜合計算得到量化的設備風險值R。設計原則《輸變電設備風險評估導則（試行）》；《油浸式變壓器狀態檢修導則》；《SF6高壓斷路器狀態檢修導則》。主設備評價與決策支持軟件變電設備故障診斷基于三比值法的變壓器故障診斷變壓器BP神經網絡法診斷基于案例的診斷故障樹診斷基于案例的診斷故障樹診斷D-S結果融合專家系統診斷特征提取數據獲取最終診斷結果基于案例診斷水電機組故障診斷專家系統診斷故障樹診斷基于案例診斷融合診斷

變電設備故障診斷流程《水電站事故案例與分析 中國水力發電工程學會一等獲獎證書》主設備評價與決策支持系統設備運行趨勢預測設備運行趨勢預測設備健康狀態評估狀態預測模塊功能簡圖

設備狀態參數趨勢預測樣本選擇過程示意圖主設備評價與決策支持系統設備運行趨勢預測設備運行趨勢預測設備狀態參數趨勢預測數學模型示意圖

基于時間序列法的設備狀態參數趨勢預測示例主設備評價與決策支持系統設備檢修決策設備檢修決策設備檢修決策建議模塊功能簡圖決策建議模塊自動生成設備狀態綜合報告主設備評價與決策支持軟件設備狀態綜合報告設備狀態綜合報告提供反映水電站各主要設備狀態分析、診斷、評估結果的綜合報告，根據各主要設備狀態量的數值和變化趨勢，對各主要設備進行診斷分析、狀態評價和狀態評估，構建設備健康檔案。主設備評價與決策支持軟件系統特點設備狀態監測分析診斷，實現基于設備狀態評估及及狀態評價系統特點運用統一設備建模評估從設備對象來看，我們已經做過研究的：?從設備對象來看，我們已經做過研究的：? ? 主變壓器狀態評估及故障診斷方法? 斷路器狀態評估及故障診斷方法? 調速系統狀態評估及故障診斷方法? 勵磁系統狀態評估及故障診斷方法? 繼電保護裝置系統狀態評估及故障診斷方法主設備評價與決策支持軟件關鍵技術大數據技術

技術

物聯網技術狀態監測與檢修

技術

可視化技術人工智能技術統一建模技術

故障診斷技術目 錄11狀態監測技術原理23智能水電廠狀態監測與狀態檢修技術狀態監測檢修大數據平臺應用技術4南瑞集團大數據應用介紹水電設備狀態檢修存在問題A存在問題

水電設備狀態數據主要依賴人工整理、分析與運用，缺乏及時、有效的自動化評估診斷分析；亟待結合現場試驗情況與生產數據中心（主要由計算機監控系統采集）已積累的海量數據，挖掘這些數據對設備運維檢修的價值。B收集和存儲的數據存在部分監測裝置監測的數據不準確、不夠豐富，部分樣本庫缺乏典型性，不足以全面掌握設備的狀態與故障機理的關系，不足以利用現有數據挖掘出所有設備狀態與其檢修策略的對應關系。BC國內外現有的診斷評估模型、可靠性分析模型等所用到的參數，多由行業內專家經驗所得，或僅能在特定情形下適用，如：狀態量閾值的確定、可靠性評估中對故障率的預測、風險的量化等級評定等，無法在合理、全面的層次上構建設備的狀態評估、診斷預測與可靠性分析模型，模型精確度與普適性較受限，需要在基于大數據平臺的新技術以及海量、多維數據的基礎上，優化水電設備的診斷評估及可靠性分析模型。C水電遠程監測診斷平臺發展思路技術驅動業務延續發展技術驅動業務延續發展應用應用人員業務技術業務時間業務時間空間（機組）

整合多維度水電機器數據生產監測智能分析3.構建智能水電設備分析診斷平臺生產監測智能分析3.構建智能水電設備分析診斷平臺技術驅動業務延續發展技術驅動業務延續發展水電遠程監測診斷平臺發展思路實時監測、智能分析、診斷評價一體化24實時監測、智能分析、診斷評價一體化24智能報警篩選異常設備遠程專家即時分析診斷減少現場工作量和壓力檢修后設備質量評價基于機器數據智能分析預測掌握設備狀態、性能效率水電狀態監測診斷大數據應用平臺組成大數據中心搭建生產應用中心大數據中心搭建生產應用中心信息化標準體系信息安全防護體系應用管理平臺……應用2應用1洗與整合信息化標準體系信息安全防護體系應用管理平臺……應用2應用1數據服務分析環境組態工具開發環境系統應用平臺搭建數據服務分析環境組態工具開發環境大數據中心大數據中心綜合分析移動應用平臺搭…….HDFS非結構數據關系數據時序數據…….HDFS非結構數據關系數據時序數據HiveHbase數據采集數據采集數據源數據源數據采集、清洗治理和模型構建數據源數據源數據采集數據處理數據模型數據存儲數據管控序號數據來源所屬系統1機組振擺數據機組穩定性在線監測系統2機組氣隙磁場數據機組氣隙磁場在線監測系統3發電機局放數據發電機局放在線監測系統4主變油中氣體數據主變油色譜在線監測數據5主變局放數據主變局放在線監測系統6主變鐵芯夾件電流數據主變鐵芯夾件電流在線監測系統7主變高壓套管介損及電容數據主變高壓套管介損及電容在線監測系統8調速器運行狀況數據調速器9人工巡檢數據ERP系統10離線預試數據（含帶電檢測）ERP系統11設備缺陷數據ERP系統12監控系統數據集控系統13水調數據梯級水調系統14…….…….數據采集、清洗治理和模型構建大數據技術加載Sqoop、Flume、Spark、Kafka數據源 數據采集 數據處理大數據技術加載Sqoop、Flume、Spark、Kafka數據采集、清洗治理和模型構建數據源數據源數據采集數據處理數據模型數據存儲數據管控數據清洗、轉換工具數據清洗、轉換工具基于開源kettle基礎上，封裝可視化數據處理工具，包括數據抽取、轉換、裝載、清洗。可視化數據清洗工具數據采集、清洗治理和模型構建數據源數據采集數據源數據采集數據處理數據模型數據存儲數據管控物理建模依據水電公共信息模型（HCIM）、基本通信結構（BCS）進行物理建模，提供了一整套邏輯模型映射邏輯模型-映射-物理模型基本數據類型映射邏輯模型-映射-物理模型基本數據類型映射枚舉數據類型映射對象標識映射實體類映射數據采集、清洗治理和模型構建數據源數據源數據采集數據處理數據模型數據存儲數據管控 數據源 時序數據生產系統電廠設備時序數據生產系統電廠設備流計算Storm時序數據OpenTSDBSCADA 實時數據庫半結構化數據故障文件（CSV）結構化數據數據中心業務系統數據中歷史數據中心心外部信息天氣信息 地理信息非結構化數據Office文檔、圖像文件日志文件HDFS分布式文件系統Hbase列式存儲資源調度EAMERPPLMZookeeper集群內存計算Spark結構化數據HiveYarn結構化數據HiveYarn時序數據Hbase/PhoenixOpenTSDB結構化數據MysqlMySQL集群MysqlMysql集群Hive/HDFSMysql集群非結構化數據MongoDBMongoDB集群（HDFS）MongoDB數據采集、清洗治理和模型構建數據源數據采集數據源數據采集數據處理數據模型數據存儲數據管控數據管控體系技術層面元數據管理數據模型管理數據標準管理數據質量管理數據運維管理大數據應用平臺 數據應用 數據分析數據處理tungsten數據存儲

流式計算大數據應用平臺總體技術路線總體技術路線高速計算Storm、腳本計算……內存數據庫共享內存、Memcached……

消息隊列總線消息、Kafka……數據存儲Oracle、

數據可視化SQLServer、InfluxDB……

SWING、HTML5、eCharts、Flash、FineReport、SVG、GIS、多媒體……大數據應用平臺總體技術路線總體技術路線實時性綜合采用內存數據庫+Storm流式計算框架，確保實時數據的高效實時計算，無數據堆積

可靠性利用雙網、磁盤陣列、雙Server等技術，可避免單點故障，實現業務服務主體自動切換。接口多 實時性 可靠性 高性能 易擴展性高性能SOA面向服務模式->微服務模式的轉換，將業務進行重新梳理，更大大提高了系統性能與負載能力。

易擴展性BS、CS、APP均采用組態方式展性；大數據應用平臺關鍵技術關鍵技術數據整合關系數據與分布式存儲同步技術、文件采集與處理技術、實時數據采集技術數據存儲分布式文件系統、列式存儲數據庫（Hadoop、HBase）數據計算內存計算技術、流數據處理技術數據分析數據挖掘(DataMining),圖形圖像，視頻，音頻等)。大數據應用平臺系統總體架構大數據應用平臺業務功能信息化標準體系生產應用中心業務功能信息化標準體系生產應用中心信息安全防護體系分析環境組態工具開發環境應用管理平臺……應用2應用1時序數據數據源數據采集HDFSHbaseHive ……. 非結構數據關系數據數據服務設備故障智能預警設備全景信息展示與查詢智能報警與趨勢分析設備健康狀況評估、運行決策及檢修決策設備運行特征挖掘生產報表與報告移動工作平臺大數據應用平臺大數據應用平臺

遠程狀態監測設備全集信息展示與查詢二三維圖像展示設備全集信息展示與查詢二三維圖像展示

設備數據分析運行趨勢分析水輪機及引水機構發電機水輪機及引水機構發電機設備故障智能預警軸系變壓器重要輔機智能報警與趨勢分析智能報警與趨勢分析設備運行特征挖掘

設備健康狀態評估設備健康狀態評估、運行及檢修決策設備運行決策設備健康狀態評估、運行及檢修決策設備檢修決策狀態移動告警 預定義報表預定義報表生產報表與報告自定義報表 生產報表與報告

指標移動管理移動工作平臺移動駕駛艙 移動工作平臺分類監測界面分類監測界面上、下機架振擺監測上導、水導振擺監測壓力脈動監測定子鐵心振擺監測頂蓋振擺監測發電機上導軸承監測發電機下導軸承監測發電機推力軸承監測發電機定子溫度監測發電機定子絕緣監測發電機定子圓度監測發電機定子振動監測發電機轉子磁極機械特性監測發電機轉子匝間短路監測發電機電氣性能監測發電機空冷器監測水導軸承監測水導冷卻系統監測導水機構監測嚴重水力不平衡監測運行工況監測調速器系統狀態監測變壓器油色譜監測變壓器高壓套管監測變壓器鐵心監測冷卻器冷卻系統監測GIS狀態監測SF6氣體監測GIS局放監測斷路器監測實時在線監測實時在線監測通過各種通用的和定制的組件，根據需要組態成各種由數值、曲線、圖表等組成的實時監測界面，從不同的角度、分層次地顯示出各電廠各監測設備的各種狀態信息。設備遠程狀態監視與分析綜合監測分析綜合監測分析監測分析界面，實時監測所有聯網電站及其設備的運行狀態、報警狀態信息；通過報警信息匯總界面可全面掌握所有監測設備的報警狀態。設備遠程狀態監視與分析專業分析組件——運行趨勢分析設備生產數據歷史趨勢分析輔助設備性能分析散點圖分析相關量分析偏差分析同一/不同機組比較分析數字特征分析開關量統計分析最值分析機組優化運行狀態分析設備運行狀態報表生成設備智能監視智能數據維護智能系統診斷設備遠程狀態監視與分析專業分析組件——相關關系分析上導軸承X向擺度與機組有功關聯分析機組振擺穩定性與工況參數的相關關系規律模型舉例混頻幅值（μm）混頻幅值（μm）混頻幅值（μm混頻幅值（μm）混頻幅值（μm）混頻幅值（μm）專業分析組件——對比分析專業分析組件——對比分析某電站4臺機組振動類比結果250200有功功率（MW）150320325330335340水頭（m）31515032020050502503303401001001501501002002002001F機組2F機組3F機組4F機組250250300300300機組二維趨勢圖對比功率-混頻幅值350機組二維趨勢圖對比水頭-混頻幅值350機組三維趨勢圖對比不同電站機組間的類比分析設備遠程狀態監視與分析專業分析組件—設備狀態趨勢及預測模型推力軸承的運行狀態預測模型舉例設備故障智能預警報警預警綜合管理報警預警綜合管理通過監視主設備運行工況和運行狀態，對數據越限、梯度越限、數據缺失等事件綜合分析判斷后自動告警，并具備可組態的報警發送策略，能保存和查詢歷史報警事件。設備全景信息展示與查詢設備全景信息跟蹤、統計和查詢定位生產運維期信息化布局的核心，以創新管理模式、提高管理效率、提升管理水平為目設備全景信息跟蹤、統計和查詢標，以信息化技術為手段實現水電廠的設備全景信息跟蹤和綜合分析管理。進行綜合分析。設備信息多維度展示設備全景信息展示與查詢設備信息多維度展示實現對設備的名稱、型號、分類、技術參數、技術資料、備品備件、工單、定期工作、巡點檢、檢修、試驗、維護、異動、技改、缺陷與隱患等一系列管理行為進行集中展現。設備全景信息展示與查詢二三維圖像展示二三維圖像展示設備全景信息能通過三維立體展示，針對混流式機組、燈泡貫流式、軸流轉漿式機組建立不同的展示模型。實現溫度、振動、擺度、電流、電壓、壓力、負荷等實時數據顯示在三維立體界面中。設備健康狀態評估、運行及檢修決策設備健康狀態的評估設備健康狀態評估應用軟件業務框架設備