简要信息

【获奖类型】理论二等奖

【任务来源】横向合同

【课题编号】

【课题起止时间】2007年～2008年

【完成单位】北京中水科水电科技开发有限公司    三峡水力发电厂

【主要完成人】陈小松、王桂平、王峥瀛、梅  林、杨叶平、程  建、黄家智

立项背景

目前，我国水电机组将由定期检修逐步过渡到状态检修，了解设备的运行状态及其发展趋势就成为完成这一过渡必须具备的技术条件。随着监控系统数据采集能力的提高，利用监控采集数据实现这一目标已成为可能。

长江三峡水利枢纽工程是具有防洪、发电、航运等综合效益多目标开发的大型水利工程，三峡电站由坝后式电站和地下电站组成，坝后式电站分为左岸、右岸两个电站，各装机14台和12台，单机容量777.8MW，最大出力840MVA；地下电站装机6台，单机容量与左、右岸电站相同。三峡作为全国电力的主力电站，可以担任电网的调峰、调频、检修备用和事故备用容量，在全国电网安全中有着不可或缺的地位，为了保障三峡巨型机组的安全稳定运行，减少非计划停运造成的损失，需要设备管理人员能准确、及时了解设备的运行趋势，对设备健康状况做出正确评估。在这样背景下，2007年初，由三峡水力发电厂与北京中水科水电科技开发有限公司联合开发水电站设备趋势分析系统，2008年5月21日正式投入运行，2008年6月3日顺利通过验收。

详细科学技术内容

三峡计算机监控系统采用中水科技的H9000系统，系统规模庞大。本项目通过物理隔离装置，实时获取这些采集信息，写入位于办公网区域的数据仓库。系统的主要目标是，对这些海量数据能做到长期存储，通过后台高效的分析，对设备异常趋势进行预警；前端提供强大的组态工具，丰富的表现形式，管理人员可以自主查看关注设备的运行趋势，生成分析报告。其目的是设备管理人员能更好了解计算机监控对象运行趋势，对设备健康状况实时评估，从而将缺陷消除在萌芽状态，保障巨型机组的安全稳定运行，同时能减少设备定期检修，降低维护成本。

本系统包含模拟量约15000点，开关量约5000点，其中：

以1秒为采集频率的数据保存一年，主要用途为事故分析及回放；

以1分为采集频率的数据保存两年，主要用途为数据分析；

以1小时为采集频率的数据保存十年，主要用途为数据分析和作为生产报表的数据源；

以1小时为采集频率的数据保存十年，主要用途作为生产报表的数据源；

开关量状态序列永久保存，主要用途为数据分析、事故分析。

对监控数据的全面利用，保证了状态分析数据的可靠性、完整性、实时性，但同时海量数据的长期存储，快速查询，高效分析处理的需求对计算机软硬件技术、电力系统分析技术提出了极高的要求。SMA2000系统充分运用了压缩技术，数据仓库，数据挖掘等技术完美的解决了这一问题。目前，基本保证了数据规模在3T左右，前端界面的查询，展示均能在10秒内获得响应。

该系统立足于构建实用的设备运行趋势分析和展示平台，用户经过简单组态即可获得设备运行趋势的多种表现形式，包括折线图、直方图、三维饼图、三维曲线图、散点图等。用户可选的分析方法包括相关量比较、横向分析、纵向分析、数据特征值提取，曲线四则运算等。同时，利用数据挖掘技术，系统后台对设备运行趋势实时分析，提供预警及相关量查询功能。

SMA2000基于B/S结构，为了方便设备管理人员使用，在方便易用的设计上不遗余力，完善的单条/多条曲线缩放、平移、曲线属性的在线自定义、图形标注，图像输出/打印功能、曲线四则运算、虚拟曲线功能；功能强大的开关量统计、数据导出、导入功能、离线/在线分析功能，给定曲线与曲线的考核及语音报警功能；系统分析，统计结果以图形，报表或分析报告等多种形式提供给用户。

发明及创新点

（1）数据库压缩技术的采用

15000点的模拟量，1秒采集周期，1年的保存周期，按常规的存储方法，仅秒级数据的保存就需要4000G的空间，经过一系列的压缩处理后，大大减少了数据的存储空间，整个数据库规模控制在3000G以内，提高了有效数据的存储率，同时也提高了数据的查取效率。

（2）生产数据的全面利用

SMA2000的数据源函盖了监控系统采集的全部数据（包括监控系统与其它系统，例如：保护，消防等通讯获得的数据），对生产数据的全面利用，保证了状态分析数据的可靠性、完整性、实时性。

（3）平台性产品

利用B/S结构的分层机制，数据获取层，分析层，表示层的完全脱离，数据获取层采用Web Service标准，使得SMA2000能架构在其它数据源基础上，最大的保证了开发投资。

（4）B/S与C/S架构的有机融合

系统基于B/S架构，使用Web控件实现，既具有B/S结构易访问，易部署的特点，又拥有了C/S结构丰富强大的人机交互手段。同时，系统可以作为单机版安装，对导出的数据，离线分析，离线展示，使得系统部署有极大的灵活性。

（5）丰富的人机交互手段

趋势分析系统能否真正的发挥效益，能否让多数管理人员方便使用是很重要的一环。本系统在人机界面的设计上不遗余力外，保证一般用户能即装即用的基础上，通过提供个性化定制手段，不同类型用户均能得到最快捷的使用方式。同时，在数据的导入/导出、数据离线查看/展示、统计、分析报告的生成等方面均提供了全面的支持。

（6）强大的后台分析功能

用户能通过定制，使系统在后台收集某些要求范围内的数据，同时进行分析处理，及时发现设备异常，生成诊断报告并发送预警信息。

与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较

国内的状态监测系统多数为独立的有针对性系统，单独布置监测元件对某一类型设备进行监测，着重点也在于算法研究等方面。SMA2000能对全部生产数据进行分析，展示，在分析算法还不成熟的情况下，能依托数据的完整性提取特征数据，借助强大的人机界面，帮助设备管理人员对设备的运行趋势进行较为准确的预测。SMA2000监测分析系统的成功实施，标志着我国水电厂状态监测分析系统在实用化道路上得到了长足进步。

成果应用情况及社会经济效益

SMA2000突破了传统的单独布置监测元件对某一类型设备进行监测的模式，减少了监测元件的布置，此项大约节约100万元。

SMA2000能自动提前设备特征数据形成曲线、报表等形式数据，大大地减轻了设备管理人员采集数据形成报告的劳动强度，此项大约每年节约人力成本30万元。

SMA2000自正式投运以来，在电厂事故诱因分析、设备状态异常的早期预警、优化设备工况、发现设备故障的早期症兆、排查故障、定位故障等方面发挥了重要作用。对设备的运行趋势的准确分析，可以帮助管理人员合理准备备品配件，合理安排设备检修计划，减少定期检修，降低维护成本。此项大约每年节约成本100万元。

同时，对设备健康状况的正确评估能避免或减少机组非计划停运对电网、电厂造成的损失，此项大约每年节约200万元。

综上所述，SMA2000状态监测分析系统的有效使用,每年大约可产生直接经济效益约300万，同时也带来了良好的社会效益。

成果转化、推广或产业化方面还需帮助解决的问题

该系统在推广和产业化方面还存在以下问题：

（1）作为一个平台产品，可以与公司的其它产品相结合，产生新的经济增加点，实现软件效益最大化。

（2）系统还需要进一步的研发，利用我院在水利科学各领域的领先优势，融入其它专业知识，形成专家库，在状态检修领域获取更大的成功。