發電機是發電廠或電力系統的關鍵設備，它的任何停機故障都會導致發電廠無法發電，甚至對電網造成破壞。發電機的定子和轉子是發電機的核心部件，我們通過對發電機的主要部件進行實時監控，及時發現潛在的隱患，提升發電機運行的安全性和穩定性。

發電機溫度的監控是保障發電機正常運行，發現潛在故障的重要手段。發電機制造廠家在發電機內部設置一定數量的測溫元件對發電機進行溫度監控。通過這些測溫元件，我們可以實時獲取發電機主要部件的溫度數據。按照國標規定：發電機線圈同層之間最大、最小溫度差不大于8度，如果達到12度以上，排除測量原因外，則必須停機處理。

但在實際運行中，發電機最大、最小溫差往往長期大于8度，機組運行工況下是否為測量原因也無法準確定，如此帶來的問題就是使得8度的報警界限模糊，如何從幾十甚至上百個溫度測點的數據進行分析，找出其變化趨勢，分析出潛在的故障，對運行人員來說，確實是一個難題。

1“排序法”說明

1.1 “排序法”簡介

發電機正常運行過程中，發電機的溫度總體表現是比較穩定的。這樣，我們按一定時間間隔獲取這些溫度測點的數據，對這些數據進行排序，記錄每個溫度測點的序號，配合一定的監測機制，實現對發電機溫度的監控。正常情況下各溫度測點的序號不應有明顯變化，一旦某個測點的序號持續上升或下降，說明該測點溫度出現異常。

這種分析方法的核心是溫度測點數據的排序，因此，我們將此方法定義為“排序法”。利用“排序法”，可以有效排除環境溫度、負荷變化、以及小溫度差值等因素造成的干擾。

1.2 溫控測點范圍

溫控測點是發電機內部設置的溫度監測點，是對發電機溫度進行監測的主要數據來源。發電機的核心部件比如定子、轉子等存在大量的溫度測點。鑒于“監測”的實時性，一般取這些溫控測點的當前值，進行排序分析。

通常我們按機組對這些溫度測點進行分組監控，比如汕頭電廠有三臺機組，其需要溫度監控的測點情況如下：

• #1發電機線圈溫度有66個測點、鐵芯溫度有12個測點；
• #2發電機線圈溫度有66個測點、鐵芯溫度有12個測點；
• #3發電機上層和下層線棒出水溫度各有42個測點,線圈溫度有42個測點。

1.3 監測時間選擇

在對發電機進行溫度監控過程中，監測時間的設計同樣也很重要。我們間隔一定時間對發電機進行監測，每次監測的時間點須考慮地理位置、環境溫度、季節等方面因素。在此建議選擇一天中環境溫度最高的時間點，比如中午12點或者下午2點等?；蛘吒鶕径仍O置不同的監測時間點。

1.4 監測過程報警

根據國標要求以及實際運行的經驗積累，我們制定監測過程的報警要求。根據溫控測點組和監測時間的配置信息，每次進行排序分析，產生這些測點的當前值和排序結果，結合近期排序數據，設計如下報警要求：

1）溫度越限報警。比如#1號發電機定子線圈正常溫度區間在10度到85度之間，超出此區間時應報警顯示。

2）組內最高/最小溫差超8℃報警，同時標記顯示最高/低測點。

3）測點溫度變化趨勢異常報警。某段時間內溫控測點序號變化超過設定值，即可判定該測點溫度有異常變化。序號變化的判斷時間段和設定值在使用中必須允許進行修改。

1.5 趨勢分析

溫控測點的當前值和排序結果是“排序法”產生的主要數據。隨著時間發展，這些數據會隨之積累存儲下來。利用這些數據，用戶可以自由選擇時間段、溫控測點以及時間間隔等條件產生趨勢圖形，同時結合運行工況進行數據分析，提升運行人員的運維管理水平。

2 應用設計

在此我們將“排序法”的應用功能定義為“溫控分析”。通過“排序法”的設計說明，我們大致將“溫控分析”應用的功能設計如下圖1所示。

圖1 溫控分析應用的功能設計圖

2.1 溫控測點組

溫控測點組是溫控分析的基礎配置項。測點組由多個溫控測點構成，這些測點一般來自共同的機組或設備。根據“排序法”的設計說明，我們知道，在監測排序過程中，針對測點組或組內測點，需要提供報警功能。因此，溫控測點組和組內測點的配置信息應包含相關報警配置信息。

首先說明下“測點組”的數據結構設計見表1。

表1

針對多種報警要求，我們可以設置不同的報警顏色來加以區分。其中，區間報警和序號變化報警是組內測點的報警功能要求。雖然每個測點有著不同的正常區間和序號變化范圍，但針對這兩種報警要求的顏色提示，我們可以采取相同的設置。

其次說明下“溫控測點”的數據結構設計見表2。

表2

根據“測點組”和“溫控測點”的數據結構，“溫控分析”應用需要為用戶提供“測點組”的創建、編輯和刪除等配置管理功能，以及“溫控測點”的增加、刪除、導入、導出等配置管理功能。

2.2 溫控數據

溫控數據是利用“排序法”處理“溫控測點組”產生的數據，主要包括溫控測點的當前值和當前序號。其數據結構設計見表3。

表3

溫控數據是監測報警和趨勢分析的基礎數據。用戶需要有對溫控數據的查詢和分析等方面的功能支持。

2.3 監測任務

監測任務是溫控分析應用的核心功能，包括實時和恢復兩種運行模式。實時監測任務流程如圖2所示。

圖2 實時監測任務流程

1）節點角色說明

（1）溫控數據讀取器: 根據溫控測點組的配置，從實時庫中讀取溫控測點的當前值。

（2）溫控排序器: 負責溫控測點組所有測點當前值的排序統計。

（3）溫控報警器: 根據溫控測點組的報警配置信息，結合溫控數據，完成報警監視。

（4）溫控歷史庫: 負責溫控數據存儲的關系型數據庫。

（5）實時庫: 負責溫控測點實時數據存儲的實時數據庫。

2）調用關系說明

（1）監測任務啟動，“溫控數據讀取器”從“實時庫”中讀取測點組所有測點的當前數據。

（2）“溫控數據讀取器”將這些數據傳遞給“溫控排序器”。

（3）“溫控排序器”獲取測點的當前數據之后，進行排序統計，產生這些測點的排序號，將完整的溫控數據傳遞給“溫控報警器”，同時將這些數據存儲到“溫控歷史庫”。

（4）“溫控報警器”從“溫控歷史庫”中讀取近期溫控數據，結合當期數據，完成報警監視。

（5）“溫控報警器”將產生的報警記錄壓入“溫控歷史庫”，便于用戶后續進行查詢和分析。

恢復型監測任務流程與實時任務基本一致，主要區別是溫控測點的取值是采用“插值”方式。無論實時還是恢復型，用戶都應有創建、刪除、編輯等方面的管理功能。

2.4 當期查詢

當期查詢是用戶選擇測點組，查詢該組當前的“溫控數據”。顯示當前溫控數據時，需要配合溫控測點組的報警配置顏色顯示溫控測點的報警信息，便于用戶查看。該功能的具體顯示效果，后續結合工程應用來具體說明。

2.5 趨勢分析

根據“排序法”設計要求，我們知道用戶對溫控數據存在趨勢分析的需求?！氨O測任務”不斷產生溫控數據，這些數據，用戶在查看時往往需要了解某些工況下的溫度變化趨勢。溫控數據的趨勢包括測點值和測點序號的趨勢。這兩者的趨勢，用戶可以分離查看，也可以結合在一起查看。該功能的具體顯示效果，后續結合工程應用來具體說明。

3 工程實踐

“溫控分析”作為應用功能，首次是在華能汕頭電廠中實施，屬于“廠級信息監控系統”的子模塊。應用界面如下圖3所示。

圖3 “溫控分析”應用界面

為了便于用戶權限管理，溫控分析應用在系統中包括溫控配置和溫控查詢兩個節點模塊。溫控配置是負責溫控測點組的配置管理功能節點。溫控查詢是為用戶提供溫控數據查詢和趨勢分析的功能節點。

3.1 應用部署

在華能汕頭電廠，溫控分析是作為“廠級信息監控系統”的子應用模塊而嵌入在SIS發布服務器中運行。在此說明下“廠級信息監控系統”的部署架構，如下圖4所示。

圖4 “廠級信息監控系統”的部署架構

溫控分析作為“廠級信息監控系統”的子應用，部署在“應用發布服務器”。實時監測任務通過“實時數據庫服務器”獲取溫控測點的實時數據，并將溫控數據存儲到“關系數據庫服務器”。用戶通過Web訪問溫控分析應用，完成溫控測點組的配置和查詢。

3.2 溫控配置

溫控配置包括測點組配置、測點配置和監測任務。

1) 測點組配置

測點組是溫控分析的基礎配置單位，如下圖5所示。

圖5

其中，“排序時間點”是監測每天執行的時間點，支持按季度設置。華能汕頭電廠地處華南沿海，每日溫度最高點基本在12點左右，且四季變化不大，因此四個季度都選擇12點。

2) 測點配置

溫控測點通過“廠級信息監控系統”可以選擇增加，如下圖6所示。

圖6

點擊“報警設置”，可以配置具體測點的報警信息，如下圖7所示。

圖7

“正常區間范圍”是測點溫度的正常范圍，若不在此區間，“當期查詢”會將該測點的數值按報警色顯示，便于用戶及時發現異常測點。

“序號變化范圍”是結合對測點近期排序號振幅監測的配置。以圖為例說明，該測點如果在7天內溫度排序上下浮動5位，將被視作異常測點，及時報警顯示。

3) 監測任務

“測點組”配置完成后，用戶可以啟動實時監測任務，如下圖8所示。

圖8

選擇某個測點組，點擊“啟動”按鈕，可以啟動該組的實時監測任務，點擊“停止”按鈕，可以停止該組的實時監測任務。若想恢復某段時間的溫控數據，點擊“追數”，配置時間段，提交即可由服務器后臺運行完成。

3.3 溫控查詢

我們注意到上圖中有“發布”和“撤銷”按鈕。溫控測點組配置完成之后，點擊“發布”按鈕可以將該組發布到“溫控查詢”欄目，反之，點擊“撤銷”即可將其從“溫控查詢”欄目移除。用戶通過“溫控查詢”欄目，可以使用溫控測點組的當期查詢和趨勢分析等功能。

1) 當期查詢

通過“當期查詢”，用戶可以實時了解溫控測點的當期值和序號，以及報警信息。如下圖9所示。

圖9

每種報警情況都有不同的報警顏色，便于用戶區分。

2) 趨勢分析

在圖9中，選擇相應的測點，點擊“趨勢分析”，即可進入該測點組的趨勢分析界面，如下圖10所示。

圖10

點擊“查詢設置”，可以設置趨勢分析的時間段以及選擇顯示項。

3.4 應用總結

經過一段時間的實際運行，基于“排序法”設計的“溫控分析”應用功能運行穩定，報警及時，發揮了預期作用，主要表現在以下幾個方面：

1) 在發電機溫度異常時，能夠及時準確定位異常測點位置，提供準確且完整的異常數據信息，極大提升運行人員處理發電機運行故障的效率。

2) 通過對發電機溫度變化的趨勢分析，結合歷史運行工況數據進行總結分析。一方面可以減少運行人員的工作量，提升工作效率。另一方面可以提升運行人員的運行管理水平。

3) 溫控分析應用按需配置，操作方便、數據可靠，實現了運行人員的需求目標，對于該功能的使用和推廣都起到了極大作用。

4結論

“排序法”是電廠運行人員經過多年工作積累，結合專業知識，不斷總結不斷實踐產生的科學方法。基于“排序法”設計的“溫控分析”應用，能夠同時監測幾十個甚至上百個發電機溫度測點的變化，及時報警異常變化，協助運行人員發現潛在隱患，從而提升發電機運行的安全性和穩定性。

本文編自《電氣技術》，論文標題為“基于‘排序法’對發電機溫度監控的開發與應用”，作者為吳濤、曾德毅 等。