五凌集控智能报警技术研究与实现

龚传利，谌斐鸣，谢源强，邱 凯，褚 涛

（1.北京中水科水电科技开发有限公司，北京100038；2.五凌电力有限公司，湖南 长沙410004）

0 引言

随着对能源安全与环境保护的日益重视，我国能源结构的不断优化，水电站的安全与高效稳定运行将会愈发重要，其智能化建设已经成为水电发展的趋势。随着国内各大电力公司“集中控制”模式的实行和“无人值班，少人值守”运行方式的推广，用户对监控系统报警技术的智能化要求不断提高，智能报警技术的研究已经成为一个水电智能化研究的全新方向。

五凌集控采用“一人一席多厂”的区域值班模式，将12个集控电厂划分为5个区域，每个区域需同时监控2～3个电厂；集控监控系统采用“全采、全送、全监、全控”方式，集控侧每个集控电厂的报警信息数据量与现场相同，造成了每个值班区域的报警信息量较大，值班人员监盘任务繁重，遗漏报警风险较高的问题，直接影响集控电厂设备的安全运行。如何在不遗漏重要信息的情况下，减少重复不必要信息，突出重要信息，是智能报警技术应用的重点。

1 传统报警技术的局限性

1.1 报警信息的二义性

集控中心接入水电厂较多，不同电厂建设的时间跨度较大、设备厂家多样，造成设备命名、信息采集、操作命令和报警信息等标准各不相同，在集控侧显示的报警信息不规范，可能导致报警信息二义性，运行人员无法准确无误地掌握设备的状态信息。

1.2 误报和重复报警

水电厂设备检测数据一般都处于动态变化过程，并不是理想的稳态过程，由于感知装置自身的工作特性或检测数据在报警阈值附近抖动，易产生不必要报警和重复无效报警，对于数据抖动导致的反复报警并没有控制策略，增加了系统的报警数量，增加了运行人员的甄别难度。

1.3 缺乏关联报警信息

报警信息相互关联，但没有建立报警关联模型，无法方便查看相关量报警信息，不能及时掌握相关信息。对于不同机组同一类信息也不能一键查看，这些都影响运行人员监盘效率。

1.4 缺少辅助设备状态预警信息

泵是水电厂中重要的辅助设备，泵的启、停具有明显的规律性和周期性，如若泵的启停间隔，运行时间与正常运行数据产生偏差，则可判断泵或者机组某些部位出现故障。通过检测泵的运行时间和启停间隔，可以对机组或者泵的状态进行预警，目前的预警模型配置复杂，现场工作人员积累的大量经验无法利用，增加了机组状态预警难度。

1.5 湮没重要报警信息

传统计算机监控系统中，电站产生的事件报警传递方式一般通过事件信息、画面显示、语音播报、OnCall短信等多种方式告知运行人员。一般集控都采用“全采，全送，全监，全控”的运行方式，当集中出现报警信息时，画面会有大量报警信息涌现，重要报警信息一闪而过；由于语音播报延时，无法播报重要的报警信息，给电厂安全运行带来隐患。

1.6 缺少一键巡检功能

在电厂交接班过程中，不同班次运行人员对报警禁止、扫查禁止等信息的设置也不相同。对于扫查禁止、报警禁止、报警未确认、挂牌操作、强制/退出控制等信息没有及时设置或清除，可能影响运行人员监屏，有必要研究一键巡检方法。

2 远程集控智能报警技术方案

2.1 规范报警信息

准确的报警信息是实现精确报警的根本。以下工作都应在集控侧和电站侧开展核查，首先应核查LCU分类是否规范，设备命名是否准确；其次，需要核查信息采集、操作命令、顺序流程、报警信息和监控画面是否规范；最后，还需检查集控和电厂信息是否保持一致。

2.2 分级报警

为避免重要的报警信息被其他报警信息湮没，首先对报警信息进行等级划分，等级高的报警先报，逐级报警，等级划分如下：

Ⅰ级报警：需要立即停机进行处理的事故点及需要重点关注的事件。

Ⅱ级报警：需要立即采取应急处理措施的故障点及需要密切关注的事件。

Ⅲ级报警：除上述Ⅰ级、Ⅱ级以外的其他报警。

2.3 条件报警

（1）预设报警条件

根据用户需求，通过在闭锁库中配置报警条件，设置模拟量或状态量报警触发条件，只有满足报警条件时可以报警，这样可以减少大量不必要的报警信息。

（2）条件报警处理策略

定义了报警闭锁的报警点，在此点产生报警的时刻，如果报警条件满足则直接报警，如果报警条件不满足，那么先将此报警加入重报警区，在系统条件满足时重新报警，如果长时间（用户可根据运行需求进行自定义，系统模式时间为24 h）报警条件不满足，则不再对该点的此次报警进行重报警。

2.4 延时报警

为了满足用户对监控抖动报警事件的延时过滤需求，增加监控事件的组态延时条件功能。如果在延时时间段内，报警事件状态复归，则过滤掉此抖动报警事件。

（1）开关量延时报警

开关量状态变位后持续时间超过定义的延时时间才产生报警事件。比如某开关量定义的延时报警闭锁时间为3 s，那么只有开关量状态变位且持续3 s以上，才会报警，如果该点在3 s内状态复归，则不会产生报警事件。

（2）模拟量延时报警

模拟量延时报警功能同开关量，只是相对于开关量更复杂，持续时间大于延时定义时间的越复限状态才会报警，且延时后越限与复限成对出现。比如某模拟量延时报警闭锁时间设置为10 s，当其越上限7 s后变为越上上限，越上上限8 s后复上上限，持续12 s后复归，且复归持续时间大于10 s，假设越上限时刻为0 s，系统将在10 s时刻产生越上限（越上上限包含了越上限的状态），第37 s产生复归。

2.5 关联报警

（1）同事件不同时间报警

对于事件一览表某事件，为了及时掌握该点事件信息，右键点击需查看事件，下拉菜单会出现“该动态点事件”打开该动态点事件会记录当天所有该点动作、复归的信号，效果如图1所示。

图1 动态点事件

（2）组态查看相关量信息

查看某一事件相关量信息。提供组态方法，用户可根据需求，自定义配置相关量，支持模拟量和开关量配置。当该事件出现时，点击该事件可以查看相关点实时值、状态、数据质量、报警允许、扫查允许等信息，并可查看配置的相关量相关信息，如图2所示。

图2 相关量相关信息

2.6 辅机设备健康预警

（1）预定义设备专家库

预定义设备运行专家知识库，比如：配置泵、气机等辅机设备启停时间、启停间隔等，当达到预定条件后报警，实现对设备健康状况进行预警。建立辅机运行、停止时间点，对设备运行时间进行统计，当超过预定时间后在事件一览表中产生事件。

（2）组态自定义预警模型

系统提供了组态自定义模块，包括基本算法和预定义的智能算法，用户可根据运行经验，通过定义设备预警模型实现对设备状态诊断，并且支持自定义模板保存功能，同一集控下的电厂可同时上传和下载。如统计顶盖泵运行时间，启停次数以及其他相关条件，可判断是顶盖漏水增大还是排水泵效率低问题。

2.7 一键巡检

该功能在集控层实现。采用一键巡检的方法，实现条件巡检和交接班巡检，生成报告，让运行人员及时了解系统状况。可在人机界面上查看巡检记录，生成Excle、TXT格式巡检记录。交接班巡检结果会自动与上次交接班巡检结果进行比较。

TXT格式巡检报告顺序记录扫查禁止、报警禁止、报警未确认、挂牌操作、强制/退出控制。巡检记录分别用本班新增、本班解除、历史遗留标识。Excel：使用不同颜色文字标识，Excel格式巡检包括使用不同工作表分别存储各类型巡检记录。

3 结论

针对传统报警技术报警信息量大且重复报警，重要信息可能被湮没，时常产生误报，缺少辅机设备状态预警模型的问题，提出了梯级水电厂集控智能报警技术方案，通过在五凌集控推广应用，误报信息和重复信息基本消失，用户通过组态自定义报警模型实现了对辅机状态预警，减小了运行人员的劳动强度，提高了工作效率，为水电厂安全稳定运行提供了保障，有力推动智能水电站发展。