導(dǎo)語：在海洋石油平臺(tái)的設(shè)計(jì)研究的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了一篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。

引言近年來，為了促進(jìn)海上油氣田數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型，油氣田作業(yè)區(qū)陸續(xù)部署了各類電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。然而，各系統(tǒng)監(jiān)測(cè)對(duì)象單一、功能單一；未充分挖掘海量數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值，不能對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)判和提供有效的管理意見；各系統(tǒng)相互獨(dú)立，信息不完全共享，操作管理不便；不適應(yīng)海上平臺(tái)的無人化、智能化、信息共享化發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)以上問題，設(shè)計(jì)并研發(fā)了一款適用于海上油氣平臺(tái)的電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)。

1電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)簡述電氣設(shè)備

監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)具備針對(duì)多類關(guān)鍵電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)預(yù)警、故障診斷、綜合狀態(tài)評(píng)估、檢修策略智能推薦等高級(jí)應(yīng)用功能，可實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備全景狀態(tài)實(shí)時(shí)感知及綜合分析評(píng)估。本系統(tǒng)可解決電氣設(shè)備傳統(tǒng)檢修模式單一、低效的弊端，實(shí)現(xiàn)了多類電氣設(shè)備的統(tǒng)一健康管理。本系統(tǒng)采用“橫向覆蓋，縱向分析，動(dòng)靜結(jié)合”的設(shè)計(jì)思路：橫向覆蓋指以一套系統(tǒng)完成對(duì)多種類大數(shù)量電氣設(shè)備的集中監(jiān)測(cè)管理；縱向分析指對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行由淺及深、由表及里、從數(shù)據(jù)信息的平鋪直敘到深度剖析的過程；動(dòng)靜結(jié)合指系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的耦合分析，將數(shù)據(jù)的價(jià)值最大化。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)指設(shè)備實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，靜態(tài)數(shù)據(jù)為日常運(yùn)維數(shù)據(jù)、檢修數(shù)據(jù)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)。電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)充分整合現(xiàn)有的在線監(jiān)測(cè)信息、設(shè)備參數(shù)信息、巡檢數(shù)據(jù)等為信息資料，建設(shè)統(tǒng)一的、智能化的監(jiān)測(cè)診斷中心，以全面掌握各類電氣設(shè)備的狀態(tài)信息。本系統(tǒng)總體界面如圖1所示

2電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)功能

電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)能夠以海纜、開關(guān)柜、變壓器、UPS等電氣設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),整合電氣設(shè)備參數(shù)信息、巡檢數(shù)據(jù)等信息資料,實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的數(shù)據(jù)整合傳輸、集中顯示、監(jiān)測(cè)預(yù)警、故障診斷的一體化監(jiān)管,全面掌握關(guān)鍵電氣設(shè)備的狀態(tài)信息。如圖2所示,現(xiàn)場層級(jí)主要通過邊緣計(jì)算的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)各類設(shè)備多源異構(gòu)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集及預(yù)處理分析,并且可以通過標(biāo)準(zhǔn)化通信規(guī)約實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備的無縫接入與靈活擴(kuò)展;監(jiān)視層級(jí)的應(yīng)用對(duì)象為運(yùn)檢和現(xiàn)場電氣工作人員,具備電氣設(shè)備的在線工況監(jiān)測(cè)、運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估、故障診斷分析及維修決策支持功能,是實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備智能運(yùn)維的關(guān)鍵;管理層級(jí)匯集全部電氣設(shè)備的狀態(tài)信息,便于從公司層面實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的全局總覽、集中管控與統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

2.1數(shù)據(jù)獲取功能

針對(duì)多種數(shù)據(jù)源接入現(xiàn)狀，電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)可提供標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)接口，對(duì)海洋石油平臺(tái)上智能電氣設(shè)備的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行有用性篩選和預(yù)處理，使其能夠滿足故障診斷、狀態(tài)評(píng)估等高級(jí)應(yīng)用的需求。

2.2監(jiān)測(cè)報(bào)警

系統(tǒng)不僅可實(shí)現(xiàn)基于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的閾值告警，還利用了深度循環(huán)卷積網(wǎng)絡(luò)等算法進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)趨勢(shì)預(yù)測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)基于狀態(tài)趨勢(shì)追蹤的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)趨勢(shì)預(yù)警，通過閾值告警、趨勢(shì)預(yù)測(cè)兩者結(jié)合的方式，構(gòu)成綜合預(yù)警策略，從而提高了報(bào)警的準(zhǔn)備性和可靠性。對(duì)于超出閾值范圍的劣化指標(biāo)，應(yīng)能根據(jù)不同的類別和等級(jí)及時(shí)向各級(jí)設(shè)備管理人員發(fā)布預(yù)警信息，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果及其發(fā)展趨勢(shì)、經(jīng)歷的不良工況以及家族缺陷等信息，對(duì)狀態(tài)進(jìn)行量化分級(jí)，及時(shí)預(yù)測(cè)設(shè)備可能存在的故障風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)出預(yù)警，避免突發(fā)性事故的發(fā)生。[1]

2.3故障診斷

系統(tǒng)集成各類電氣設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)、巡檢試驗(yàn)、帶電檢測(cè)、運(yùn)行工況以及環(huán)境氣候等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，通過三比值法、熱路分析、有限元模擬等研究方法分別建立起對(duì)應(yīng)設(shè)備的故障診斷模型，基于邊緣物聯(lián)代理和人工智能算法，判斷設(shè)備是否存在異常、故障情況及對(duì)應(yīng)等級(jí)，并通過深度決策樹模型及算法實(shí)現(xiàn)了故障原因的反向致因分析。算法可以結(jié)合電氣設(shè)備狀態(tài)量的橫向數(shù)據(jù)和縱向數(shù)據(jù)，得出具體的故障模式，以利于合理安排試驗(yàn)計(jì)劃，提高檢修效率。本系統(tǒng)具有較強(qiáng)的推理和容錯(cuò)能力，利用強(qiáng)大的算法，在采集的數(shù)據(jù)不全的情況下，仍然可以進(jìn)行有效計(jì)算。故障診斷系統(tǒng)能實(shí)時(shí)掌握電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況、電氣參數(shù)的特性,減少突發(fā)性故障的發(fā)生,提高設(shè)備的安全可靠性和運(yùn)行效益,降低設(shè)備強(qiáng)迫停運(yùn)率、維修成本和壽命周期費(fèi)用,延長設(shè)備的使用壽命。[2]

2.4綜合狀態(tài)評(píng)估

電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)基于《油浸式變壓器狀態(tài)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》Q/GDW10169-2016、《電纜線路狀態(tài)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》QGDW455-2010等多個(gè)電氣設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)導(dǎo)則，建立了各類設(shè)備對(duì)應(yīng)的多級(jí)評(píng)估指標(biāo)體系，通過熵權(quán)法與層析分析法確定指標(biāo)權(quán)重，最終融合多源異構(gòu)數(shù)據(jù)并基于云模型實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)備的綜合狀態(tài)評(píng)估。狀態(tài)評(píng)估功能可以通過以下形式啟動(dòng)：a)定時(shí)分析：在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行設(shè)備的狀態(tài)評(píng)價(jià)；b)觸發(fā)分析：在設(shè)備的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化后，立即觸發(fā)對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)，如對(duì)設(shè)備進(jìn)行了新的檢修試驗(yàn)后，立即觸發(fā)評(píng)價(jià)設(shè)備；c)人工分析：①用戶指定一個(gè)或一批（站）設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)分析，評(píng)價(jià)過程可跟蹤檢查；②根據(jù)用戶需要評(píng)價(jià)的設(shè)備類型，由用戶提供相關(guān)設(shè)備信息后進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)過程可跟蹤檢查。

2.5風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估功能

電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)能通過識(shí)別電氣設(shè)備潛在的內(nèi)部缺陷和外部威脅，分析設(shè)備遭到失效威脅后的資產(chǎn)損失程度和威脅發(fā)生概率，通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型得出設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。[3]

2.6檢修決策智能推薦

本系統(tǒng)依據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估結(jié)果以及由在線監(jiān)測(cè)情況得到的預(yù)測(cè)分析，結(jié)合檢修技術(shù)、檢修資源與設(shè)備運(yùn)行等條件，綜合考慮設(shè)備維修次序、維修時(shí)間和維修等級(jí)，基于模糊關(guān)聯(lián)分析算法提供電氣設(shè)備的檢修決策建議，并利用?；鶊D等可視化手段展示檢修決策的推導(dǎo)過程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)包括檢修項(xiàng)目、檢修時(shí)間等在內(nèi)的綜合檢修策略進(jìn)行智能優(yōu)化和推薦，[4]最終將建議結(jié)果遞交設(shè)備管理人員或傳送到相關(guān)的外部生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)施安排。2.7管理信息可視化a)圖形顯示系統(tǒng)提供強(qiáng)大矢量圖形系統(tǒng),能夠滿足用戶復(fù)雜的圖形顯示功能,并提供滿足關(guān)鍵變配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與示范操作要求的各種交互手段。提供設(shè)備查詢、統(tǒng)計(jì)結(jié)果的圖形定位功能:可通過設(shè)備管理結(jié)果的報(bào)表顯示方式下,從顯示結(jié)果直接到圖形系統(tǒng)定位;可通過圖形上選擇設(shè)備,查詢?cè)O(shè)備屬性;可實(shí)現(xiàn)圖形上選擇設(shè)備,統(tǒng)計(jì)關(guān)聯(lián)設(shè)備。b)報(bào)表顯示報(bào)表制作和顯示可提供圖形和報(bào)表的混排功能。查詢結(jié)果可支持圖片格式,如查詢結(jié)果中可以顯示局放或溫度圖譜的照片。系統(tǒng)報(bào)表和圖形顯示緊密結(jié)合,提供各種圖數(shù)互查方式,方便查詢統(tǒng)計(jì)操作。c)報(bào)警顯示報(bào)警顯示功能可分為兩部分,電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史查詢,所有報(bào)警均記錄并存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)提供分級(jí)分類顯示的顯示功能,并且設(shè)置方式可由用戶自定義。d)統(tǒng)計(jì)分析提供統(tǒng)一的統(tǒng)計(jì)分析功能,統(tǒng)計(jì)分析的定義、配置工具和實(shí)用例程,對(duì)存儲(chǔ)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析。e)狀態(tài)診斷報(bào)告能獨(dú)立生成并發(fā)布狀態(tài)診斷報(bào)告,供相關(guān)職能部門使用。f)WEB客戶端用戶能在經(jīng)授權(quán)的WEB客戶端,通過IE等網(wǎng)絡(luò)瀏覽工具,像監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)工作站的用戶一樣,瀏覽系統(tǒng)的相關(guān)畫面和信息。

3電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

3.1技術(shù)特點(diǎn)

電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的主要技術(shù)特點(diǎn)為：1）基于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，挖掘數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的診斷預(yù)警、狀態(tài)評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和維修決策推薦。2）綜合考慮外部環(huán)境等因素對(duì)設(shè)備狀態(tài)的影響，實(shí)現(xiàn)了海上電氣設(shè)備全景狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知及綜合評(píng)估分析。3）基于多維數(shù)據(jù)的深度數(shù)據(jù)挖掘，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備綜合狀態(tài)及其關(guān)鍵參數(shù)趨勢(shì)預(yù)測(cè)，并通過標(biāo)桿設(shè)備選型等關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)核心參數(shù)的故障致因分析，其診斷評(píng)估結(jié)果更為科學(xué)精準(zhǔn)。

3.2技術(shù)優(yōu)勢(shì)

電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)采用了基于“云邊統(tǒng)籌+微服務(wù)”的技術(shù)架構(gòu)，支持安全、高效的PaaS云平臺(tái)部署，優(yōu)化了數(shù)據(jù)獲取、傳輸、存儲(chǔ)和計(jì)算等全過程。能夠?qū)崿F(xiàn)多種類、大數(shù)量電氣設(shè)備的一體化監(jiān)測(cè)管理，可促成集約型、精細(xì)化的管理模式。綜合利用各類動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)，有助于打破數(shù)據(jù)壁壘，形成電氣設(shè)備的數(shù)據(jù)生態(tài)鏈，從而實(shí)現(xiàn)海量異構(gòu)數(shù)據(jù)的最大價(jià)值發(fā)現(xiàn)。4結(jié)語電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)基于“大數(shù)據(jù)+人工智能”的計(jì)算模式，實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)備狀態(tài)自適應(yīng)評(píng)估、故障原因智能分析、運(yùn)維策略自動(dòng)生成，能夠加強(qiáng)信息共享、有效提升海上油氣平臺(tái)的供電可靠性，預(yù)防電氣事故的發(fā)生，促進(jìn)平臺(tái)的無人化、智能化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

◆參考文獻(xiàn)

[1]李曉峰等.基于IEC61850的輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)中心的關(guān)鍵技術(shù)[J].高電壓技術(shù),2010,36(12):3041-3046

[2]馬瑩.基于LabVIEW的機(jī)電設(shè)備虛擬檢測(cè)方法研究[D].中南大學(xué),2008.

[3]郭寧輝等.變電站一次設(shè)備智能診斷技術(shù)及高級(jí)應(yīng)用[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā),2012,31(17):118-119.

[4]劉云鵬等.人工智能驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)在電力變壓器狀態(tài)檢修中的應(yīng)用綜述[J].高電壓技術(shù),2019,45(02):337-348.

作者:劉云飛 單位:中海石油（中國）有限公司天津分公司