周禹江
大唐四川集控中心筹建处, 四川省成都市10091
摘要: 本文通过系统构造、组网方式、数据接入及系统功能这四个方面，全面介绍了大唐四川集控中心主设备状态在线监测系统建设情况，详细阐述了不同系统数据接入统一数据平台的方式，为集控中心数据平台建设提供了很好的建设思路。
关键词: 系统建设 ; 在线监测; 组网方式; 数据接入
0 引言
集控中心主设备状态在线监测系统是一套针对水轮发电机组、主变压器、GIS封闭母线结构特点和运行特性，基于网络化主设备状态在线监测分析系统，系统软件具备机组振摆、压力脉动、发电机空气间隙、油色谱、SF6气室压力等监测分析和诊断软件模块，根据电站配置相应的传感器和处理装置，系统软件可以实现相关的监测和分析诊断。系统主要功能有：实时监测、数据分析、故障诊断、优化运行、性能试验、自动状态报告、报警预警、数据采集管理、数据通讯、系统管理等。可实现对各电站的主设备运行状态的实时监测、专业分析和自动诊断，为电站实现优化运行和状态检修提供全方位的技术支持，具有很强的针对性和实用性。实现对集控中心受控电站主设备的远程监测分析和故障诊断。
1 系统结构
集控中心设置一套主设备在线监测系统，采用全开放的分布式结构，由网络上分布的各节点计算机单元组成，各节点计算机采用局域网(LAN)联结；集控主设备在线监测总站系统由1套Web应用程序服务器、1套数据服务器兼通信网关、1套一体化抽屉KVM机和1台显示器及主设备状态在线监测平台软件构成。数据通信服务器通过集控II区数据网交换机与集控中心通信设备相连，经专用通道实现与各梯级电站各个设备在线监测系统通信；同时Web应用程序服务器与数据交换平台进行通信，将主设备在线监测数据通过可视化平台展示。主设备在线监测系统以亭子口电站、黄金坪电站、长河坝电站为具体实施对象，建立水电主设备状态监测系统。
2 组网方式
2.1 网络连接
主设备在线监测系统部署在非实时控制区。主设备在线监测系统按IEEE802.3z设计，采用1000Mbps快速交换式以太网；全开放的分布式接口，局域网通信规约TCP/IP，网络介质采用电缆主设备在线监测系统通过集控中心II区接入网络通过主、备用通道与各梯级电站通信。主用通道是与集控中心其他的非实时控制区子系统共用带宽4Mbps光纤通道，信息传输采用以太网接口；备用通道是与集控中心其他的非实时控制区系统共用带宽2Mbps光纤通道，信息传输采用以太网接口。集控中心主设备在线监测系统至各流域电站主备通道的通信接口规约推荐采用IEC60870-5-104或其他专用的规约，正常情况下主、备用通道同时运行，互为备用。如图1所示。
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图1 主设备在线监测系统组网方式图
2.2 电站组网方式
通过电站专用接口设备和电站已有在线监测系统协议进行配对，信号传送到传输装置，传输装置将信号传输到纵向加密装置，对信号进行加密，加密以后连接路由器，通过主、备公网专用通道，将电站的在线监测信号传输至集控中心。
2.3 集控中心组网方式
集控中心安装交换机、纵向加密装置、服务器、路由器等其他附件。通过在线监测系统接入交换机亭子口、黄金坪、长河坝3个电站的设备在线监测数据，连接上纵向加密装置，对信息进行解密。解密的信息传输到路由器，再连接到服务器，服务器通过协议转换软件对信号进行处理后，按照约定的协议格式解析打包过来的在线监测数据，并将在线数据插入数据库，供在线监测系统查询统计、分析诊断，实现对集控中心所属电厂机组的远程监测分析和故障预警。
3 数据接入
由于各受控厂站的机组状态监测、主变油色谱监测、GIS状态监测系统、输变电状态监测系统等设备属于不同厂家，需要通过不同的方式实现数据采集。
3.1 黄金坪电站数据采集
黄金坪电站的机组状态监测系统通过Modbus TCP方式提供数据访问服务，集控侧设备设置好IP地址后，可以通过Modbus Slave客户端通过设置IP、端口、比特率等方式将电站的机组状态监测数据传输至集控中心。
黄金坪电站的输变电状态监测系统在电站侧安装数据采集程序，通过Http中间数据库方式提供数据访问服务，定时将在线数据上送集控中心中间数据库，供集控在线监测系统分析使用。在线监测信号传输至集控中心。
3.2 长河坝电站数据采集
长河坝电站的机组在线监测系统通过WebService方式提供数据访问服务，集控测设置好IP地址后，可以通过浏览器输入Web地址来访问电站机组在线监测KDM系统，通过交换机接口配置、防火墙设置、以及IP地址配置，实现集控中心通过WebService访问获取正确的返回信息。
长河坝电站的输变电状态监测系统在电站侧安装数据采集程序，通过Http中间数据库方式提供数据访问服务，通过设置电站MDS4000系统的IP、端口以及用户名密码，然后进行交换机接口配置、防火墙设置、以及IP地址配置，实现集控中心的Mysql客户端与电站数据库连通。
3.3 亭子口电站数据采集
黄金坪电站的机组状态监测系统通过Modbus TCP方式提供数据访问服务，集控侧设备设置好IP地址后，可以通过Modbus Slave客户端通过设置IP、端口、比特率等方式将电站的机组状态监测数据传输至集控中心。
黄金坪电站的输变电状态监测系统在电站侧安装数据采集程序，通过Http中间数据库方式提供数据访问服务，定时将在线数据上送集控中心中间数据库，供集控在线监测系统分析使用。在线监测信号传输至集控中心。
4 主设备在线监测功能
4.1 数据采集、监视功能
主设备在线监测系统可以监视和显示各电站机组、主变、GIS当前的运行状态，并以数值、曲线、图表等各种形式和监测画面，从不同的角度、分层次地显示出机组、主变、GIS的各种状态信息，实现实时在线监测功能。监测内容包括机组的振动、摆度、压力脉动、空气间隙、相对效率、水头、机组流量、导叶开度；GIS的微水、温度、密度数值、气室压力、空气中SF6含量；主变压器油中溶解的故障特征气体（H2、CO、C2H2、C2H4）的含量、微水含量、工况参数及过程量参数。
系统以主监视图、比较棒状图、数据表格、波形、数据表格、轴系图、曲线等形式实时动态呈现所监测的数据和状态。在同一画面上可显示不同电厂不同机组的数据，实现数据的横向关联比较，全面掌握所有接入设备报警预警状态和系统所有软硬件设备的运行状态。
4.2 数据库管理功能
数据库软件使用MySQL，包括实时数据库和历史数据库。数据库结构定义灵活，可方便地增加数据库记录的数据域。数据库系统支持快速存取和实时处理以及数据库的复制功能，并保证数据库的完整性和一致性。系统服务器上的数据包括：实时数据、历史数据、报警数据、故障数据，并形成相应的数据库，为应用服务器提供所需的各种数据。
在数据通讯处理上，充分考虑网络数据的通讯特征，采用多种数据压缩方法（有损压缩及无损压缩）对原始数据和实时数据库数据进行压缩处理后，在保证不损失数据的基础上，使得通讯数据比系统存储数据所占存储空间降低。数据库具备自动备份功能和手工备份功能，能监测磁盘空间大小，当磁盘空间接近已满时，自动检查和清理无效的数据记录功能，并通过告警方式提示运维人员。
4.3 系统分析功能
系统通过专用的分析工具对实时数据和历史数据进行分析，以表格、曲线或图形的方式提供给专业人员，帮助专业人员及时发现机组、主变及GIS运行的异常状态和故障，同时也可以对设备检修提供指导性意见。
系统分析功能可以分析任意两个或多个参数之间的相互关系，还具备多维趋势分析功能，能够实现不同机组、不同时间段或不同工况下的参数之间趋势图的叠加，方便用户比较参数之间在不同时间段或不同工况之下的变化情况。系统能够方便的实现对机组测点长时间历史数据的趋势分析，能够清楚地反映同一机组不同测点之间的相互影响关系，以及选定时段内事件发生的详细情况，有利于运行人员及时掌握设备最新的运行状态特征，为故障诊断提供了有力的分析手段。
4.4 故障记录、诊断功能
故障诊断系统包括预警系统、在线自动诊断程序、自动诊断知识库、故障参数量化分析功能、分析诊断工具和诊断规程等，在线自动诊断程序内嵌推理模块，能够根据自动诊断知识库的诊断规程，自动进行正向推理，尝试对发生的故障进行诊断，并将其事件内容和诊断结果实时显示在事件日志中，供用户浏览；分析诊断工具应在保留常规分析算法的基础上，具有过程分析和同步分析功能，能精确的反映发电机、主变、GIS的故障特征，并形成分析报告。自动分析诊断内容包括质量不平衡、导轴承不对中、变压器油中溶解气体状态和GIS中SF6气体微水、密度和温度状态。
结语
集控中心主设备在线监测系统具备良好的可扩展性和易维护性，能同时连接多个不同厂家的不同在线监测子系统。可以实现机组、主变、GIS等主设备在线监测数据召唤、监测分析和故障诊断，为受控厂站的优化运行、状态检修提供可靠的大数据支持，也为集控中心数据平台建设提供了参考价值。
个人简介：周禹江 (1988—)，男，助理工程师，工程硕士，主要研究方向：集控中心自动化系统建设。
参考文献:
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