水电机组远程状态监测分析系统的开发与实现

　　概述

　　随着信息技术的进步和制造工业的不断发展，越来越多的水电站正在根据自己的设备特点，探索“运行状态检修”策略，即运用机组在线监测技术，在对机组运行状态进行分析的基础上，主要以设备的实际运行状态为依据，根据科学分析的结果来安排检修项目和时间，以达到既能确保设备运行安全，又能最大限度地提高电站经济效益的目的。

　　通过安装机组在线监测系统，灵活运用监测和分析手段，可以及时发现机组存在的问题。对故障进行性发展的机组，实施重点监测；对个别故障严重发展的机组，及早实施停机检修，将事故消灭于萌芽状态，做到防患于未然；而对运行状态良好的机组，可避免强迫性检修，延长机组大修周期，减少大修费用；对突发性故障，监测系统能自动记录下故障过程的完整数据资料，通过监测系统提供的分析工具进行及时分析，就可以迅速找到故障原因，最终解决问题。同时，监测系统长期积累的大量数据也为今后设备的设计、制造、安装与运行提供了有力的参考，便于改进和提高。

　　而在电厂进行状态监测系统的安装配置，是实现机组状态检修的基础。由于状态监测系统的数据采集平台一般放置在机组单元控制室或安放在现地，系统必须具有较好的抗振和抗干扰能力，才能保证数据的实时可靠采集。我们根据水电厂的实际需求，应用NI公司数据采集的PXI硬件平台和LabVIEW软件开发平台，设计开发了一套水电机组远程在线监测分析系统（HM9000 2.0系统），该系统综合应用了NI公司高性能、高精度和带隔离抗干扰的数据采集硬件模块和高可靠性的LabVIEW开发软件，不仅满足了水电机组监测系统对抗环境恶劣性、实时性和长期稳定运行的要求，也极大缩短了开发周期，节约了开发成本。

　　NI公司的PXI (PCI eXtensions for Instrumentation，面向仪器系统的PCI扩展)设备， 是一种坚固的基于PC的测量和自动化平台，PXI结合了PCI的电气总线特性与CompactPCI的坚固性、模块化及Eurocard机械封装的特性，并增加了专门的同步总线和主要软件特性。这使它成为测量和自动化系统的高性能、低成本运载平台，因此系统全线采用其PXI系列产品。

　　结构设计

　　由于不同用户对水电机组监测系统的要求也不尽相同，监测系统采用了基于因特网的可扩展结构。同组态监测软件不同的是，这种扩展性不仅体现在监测功能的自由定制组合上，还体现在能满足不同的现场环境需求，最大限度适应电厂不同的基础条件。

　　水电远程监测系统虽然是远程网络监测系统，但鉴于电厂对数据安全性和可靠性较高的要求，采用了本地版（Local Mode）和远程版（Remote Mode）相结合的模式，在网络环境不佳或出现问题时，现地仍可以进行监测分析显示，并能保证实时数据的连续可靠存储。与完全基于web网页技术的监测系统相比，拥有更高的可靠性，有效克服了状态监测系统网络化、远程化以后，过于依赖网络环境的问题。

　　监测系统分为数据层、服务器层和客户层，硬件分别包括信号传感器、采集机柜（集成PXI采集设备）、数据库服务器、监测系统客户端等几个部分。

　　首先，安装在机组各个部位的传感器将信号实时数据传输到机旁控制室的采集机柜，采集机柜的本地采集软件即时分析保存数据，并通知本地入库程序读取本地数据；同时，采集机柜将经过分析处理的实时数据送往数据服务器，数据服务器对其整理储存，以便定期提供机组运行状态日志、信号趋势和异常信息等。

　　电厂局域网内所有用户和连接在互联网上的用户，只要拥有管理和查看权限，就可以通过监测系统远程版浏览、查询、分析数据服务器上的机组最新状态数据。

　　系统结构如下图所示：

　　图1 监测系统结构图