潮流能发电设备故障报警监控系统

李邦兴

（国能信控互联网技术（河北）有限公司，河北廊坊 065500）

0 引言

潮流能是月球和太阳的引力使海水产生周期性的往复水平运动时形成的动能，将这种动能转换为电能的技术就是潮流能发电技术，随着近年来各项工业技术的不断发展，潮流能发电作为一项清洁能源，受到越来越多的人的关注。而故障报警监控系统作为潮流能发电设备的一种辅助监测系统无论是在现场的实时报警提醒还是在后期的机组设计方案改造上都有着不可或缺的作用。

1 设计方案

系统的搭建以实时数据库为核心，下端为采集接口程序，接口程序采集数据存储到实时数据库，存到数据库的数据由核心计算UniEdge（Universal Edge Computing Platform，通用边缘计算平台）完成清洗和统计计算，计算后的统计数据再次存入实时数据库，前端页面展示部分通过发送数据请求获得需要的统计数据完成报警系统的故障分类和统计显示，同时前端页面也会根据实时获得的数据对机组的故障进行报警提示，报警将以弹窗的形式弹出。系统结构如图1 所示。

2 系统具体实现

2.1 实时数据库

数据存储采用实时数据库，该数据库是一种高可靠性、高安全性的实时数据管理软件，针对实时采集的具有时序特征的海量生产数据，具有极高的事务处理能力、数据压缩比和查询检索速度，实现对海量实时/历史数据的高效管理。软件采用先进技术架构，支持跨平台二次开发，提供丰富的信息系统开发工具，其开放的、可扩展的结构可以让用户方便地基于实时数据库构建各类应用系统，特别适用于海量实时/历史数据的采集、存储、处理、分析和发布。

图1 系统结构

2.2 UniEdge 计算

为了能实现整个系统的高效的数据处理能力，底层系统需要有一个快速、高效、简便并且可以方便拆解添加计算单元的计算模块，该模块要保证机组的数据能够得到很好的清洗、过滤，保证所有入库数据的结构化和高可用性，同时可以通过对不同等级定时任务的设定以完成运行过程中的数据统计、分析功能；基于以上需求，一款基于IEC61131-3（International Electrotechnical Commission，国际电工委员会）标准的UniEdge 计算平台就是一套开放的可扩展的计算框架，该框架结合了传统的IEC61131-3编程语言标准和边缘计算模型，采用该框架的设备只需要借助于本地的网关设备即可对数据进行采集、汇总和计算分析。

2.3 接口程序

考虑到系统需要完成对机组的故障进行实时报警提示的功能，为了减少传输过程中由于数据中转造成的时间浪费，采用采集接口程序直接与主控PLC 进行交互的方式，交互过程中采用的协议可以支持PLC 的私有协议。

这是一种需要根据精确的地址值进行数据采集的协议，地址值需要提前在配置文件中将其配好，采集接口利用配置好的地址值，精确的锁定需要采集点的位置，并获取其实际值存入数据库中以完成整个采集过程。

2.4 前台展示

前台展示主要实现了两大主要功能：实时报警和故障统计。

2.4.1 实时报警

由于潮流能发电机组长时间运行于水下，实时报警除了提供常见的报警弹窗提示功能以外，还能实时显示机组的部分运行数据，以便于在机组发生故障时，能够根据实时的数据判断机组的具体动作情况，实现对机组故障更加准确的判断，这些数据均来源于采集接口程序采集完进入实时数据库的数据，主要包括：水流流速、叶轮转速、发电机转速、桨距角、有功功率以及主要部件的温度值。实时显示页面如图2 所示。

2.4.2 故障统计

系统设计的故障统计功能，主要依赖于对故障原理的科学分析，通过可靠的部件分类，将不同类型的故障准确的纳入到对应的类别中去，实现对故障的科学统计，用于统计的类别均来自机组的主要部件，具体可以分为：变桨、齿轮箱、传动、发电机、机舱、变频器、电网、其他，同时统计的故障数据又能作为产品设计改造的有力数据支撑。故障统计页面如图3 所示。

3 结束语

设计一种用于潮流能发电设备的故障报警、监控系统，实现对潮流能机组的故障报警、监控和故障统计功能，相较于传统设计，本系统具有以下特点：①采用采集接口程序直接与PLC 通信的模式，极大的节省了数据传输过程中的时间，提高了数据传输的效率和可靠性；②对潮流能机组添加了故障统计分析功能，为潮流能系统的运行效率和升级改造提供了可靠的数据支撑；③采用的UniEdge 计算框架通过对不同任务内容实现不同的执行周期管理，以保证在完成业务运算的基础上，能最大限度地提高系统资源的充分利用。

图2 实时显示页面

图3 故障统计页面