三峡水利枢纽工程是治理和开发长江的关键性骨干工程，具有防洪、发电、航运等综合效益。三峡水库总库容393亿立方米，可显著改善宜昌至重庆的长江航道，单向年通过能力可由目前约1000万吨提高到5000万吨，运输成本可降低35～37%；三峡电站共安装32台额定容量700兆瓦的机组，总装机容量22400兆瓦，年均发电量约880亿千瓦时，是世界上最大的水电站。
　　三峡水力发电厂是三峡水利枢纽工程的运行管理单位，管理范围包括三峡左岸电站、右岸电站、地下电站及电源电站。三峡电厂筹建于2000年2月，于2002年11月正式成立。自筹建起，三峡电厂以“创建国际一流水电厂”为愿景，着力培育大型水电生产运营核心能力，在电力生产管理中积极推行“诊断运行”管理，在安全生产上体现出了较好的效益。目前，三峡水利枢纽已运行近四年，三峡电站累计发电超过1600亿千瓦时，为长江流域防洪和缓解我国电力紧缺局面做出了贡献。
　　一、实施诊断运行的背景
　　三峡电厂要成为世界一流水电厂，不仅仅体现在装机容量世界一流，更重要的是它的管理水平、管理手段、经济效益要达到世界一流。在创一流过程中，三峡电厂以管理创新促发展，决定依靠趋势与规律来决策运行方式，于2003年提出并开始研究诊断运行模式，于2005年5月正式实施。
　　诊断运行模式是指在传统运行管理方式的基础上，生产技术人员通过状态分析系统对设备运行数据进行综合分析，结合运行管理经验，准确判断设备运行状态，适时调整设备运行工况或尽早发现设备故障征兆并及时处理的设备运行管理模式。
　　诊断运行模式是随着电力市场与电力体制改革，为充分发挥流域梯级综合效益，积极参与市场竞争，并在分析研究世界相关大型水电站的实际运行管理情况后提出来的，目前已成为三峡电厂生产管理的重要组成部分和发展方向。实施诊断运行的必要性主要体现在以下几个方面：
　　（一）实施诊断运行是电力生产发展的必然趋势
　　电力行业是我国国民经济的基础性行业，很长一段时间以来，电力在我国属于稀缺资源，电力供应处于供不应求状态。然而这种状况近年来已经发生改变，电力市场基本实现供需平衡，部分地区出现供过于求的局面，电力企业之间竞争上网日趋激烈，企业利润空间下降。在此情况下，电力企业应当采取措施，挖掘内部潜力，提高设备可靠性，降低成本，增大效益，最终实现企业核心竞争能力的提高。这就要求电力企业生产管理人员主动掌握设备运行状况，发现设备缺陷于萌芽或潜伏状态，适时规避运行风险。因此，传统的设备故障事后处理方式不再适合现代化电力企业的运行管理需要，事后处理变事前预控是大势所趋。
　　（二）实施诊断运行是高质量发挥三峡枢纽效益的有力保障
　　三峡工程在长江流域防洪中起着重要作用，在电网中处于骨干地位。三峡电站装机容量巨大，电力外送华中、华南、华东和川渝，是全国联网的重要电源点，其安全水平直接影响到长江中下游的防洪度汛和国家电网的稳定，社会影响巨大。由于三峡电站在电力系统中的特殊地位，电力生产管理必须不断探索设备运行规律，保证较高的设备可靠性。
　　（三）实施诊断运行是适应三峡电站生产管理特点的有效方法
　　三峡电厂所辖设备复杂，水轮发电机组有6种机型，进口设备多，很多设备在国内是首次应用；按照人均50兆瓦的装机容量，全厂定员为450人。要在保证设备正常运行的同时，掌握并及时消除各类设备缺陷，人力资源捉襟见肘。三峡电厂运行人员平均年龄只有28岁，普遍缺乏巨型水轮发电机组的运行管理经验；同时，具备研究生以上学历人员超过40％，具备较高的人员素质，在状态监测、趋势分析等系统的应用方面具有一定的优势。在此情况下，在三峡电厂的生产管理中引入诊断运行分析系统，借助整个三峡总公司的生产技术管理人员乃至外部专家的力量进行设备管理，是适应三峡电站运行管理特点的，也是十分有必要的。
　　（四）实施诊断运行是实现设备状态检修的前提条件
　　长江干流水量丰沛，三峡电厂装机容量巨大、在系统中地位重要。在来水较好时，必须合理安排运行方式，努力做到不弃水，实时连续的生产特点尤为明显。所以，如何把握机组设备的质量生命周期，合理安排检修时机，最大限度地发挥经济效益，对三峡电厂来说是一个重要的课题。推行诊断运行管理方式，能够在枯水期根据所掌握的设备运行状况合理避免不必要的计划性检修，减少停机次数；在丰水期将缺陷发生之前消除在萌芽状态，避免发生强迫停运事件而导致弃水。诊断运行为设备的检修提供了丰富的参考信息，为事后处理变事前预控打下了基础，是实施状态检修的前提条件。 
　　（五）实施诊断运行是创建国际一流水电厂的必要措施
　　自筹建起，三峡电厂就树立了创建以“管理先进、指标领先、环境友好、运行和谐”为基本特征的国际一流水电厂管理目标，并制订了战略发展规划。要持续增强三峡电厂的核心竞争力，就必须在运行管理过程中不断摸索大型水电机组运行特点，总结出成熟的运行规律，进而对日常运行管理工作进行指导，实现设备的可控、在控、能控。在《三峡电厂创建国际一流水电厂规划》中明确提出，今后三峡电厂需要持续推行诊断运行管理，进一步扩大运行设备的诊断范围和内容，建立和完善运行数据采集和智能分析系统，持续改进运行分析方法，培养运行分析的人才队伍，以保障机组的安全经济运行。
　　二、诊断运行模式的总体思路
　　传统运行管理方式的应用背景是设备自动化程度较低、设备监测点较少，为保证设备的稳定运行，就需要依靠运行人员加大巡检频次与力度，并定期按照检修计划实施预防性维修。采用传统运行管理方式，不论是由运行人员巡检发现缺陷还是由监控系统越限报警发现缺陷，都只能对已出现的设备缺陷进行处理，生产人员始终处于被动的地位，不能主动、系统地掌握全厂设备的健康状况。
　　三峡电站设备先进，自动化程度较高，有利于运行人员对设备进行监控；同时，由于设备种类繁多、缺陷复杂多样且较传统设备更加隐蔽，又不利于运行管理。单纯依靠监控系统越限报警以及人力巡检的运行管理方式已不适合三峡电站生产管理需求。诊断运行是三峡电厂在运行人员素质较好、设备自动化程度不断提高、观测点不断增加的情况下，摸索出的一套对设备进行主动运行管理的方法，具有主动性、系统性、连续性，符合事后处理变事前预控的要求。
　　诊断运行的基本实施方法是：依靠自动控制元件、计算机监控系统及管理信息系统采集运行设备各项数据，采用软件技术平台对数据进行分析得出趋势曲线，由具备丰富生产管理经验的技术人员分析诊断设备运行状况，得出初步评估结论，适时调整设备运行工况或尽早发现设备故障征兆并及时处理。

　　作为诊断运行模式的核心，首先要建立完善的数据采集系统和分析系统；其次要有高素质的生产技术团队，对各类设备参数与标准参照值进行对比，通过不定期报表分析产生趋势分析与评估报告，供决策者分析决策或直接产生结论供检修人员消缺。
　　实施诊断运行的最终目的是节约成本，增大效益。具体体现在：第一，充分发挥员工的主观能动性，将员工个体的分析能力与软、硬件平台结合起来，形成保障设备安全运行的合力。第二，使运行管理由事后处理变事前预控，减少设备故障率。第三，优化维修策略，避免过度检修或欠修现象出现，为状态检修打好基础。
　　三、成果的实施及应用
　　（一）制定诊断技术标准，确立科学规范的技术基础
　　三峡电厂在筹建阶段即从各方面认识到了实施诊断运行管理模式的必要性，首先即进行了统筹规划工作。为了系统地推进诊断运行模式实施，三峡电厂在广泛技术调研的基础上，结合三峡电站设备自身特点，研究制定了《三峡左岸电站主设备状态监测系统规划》及诊断运行技术标准，为诊断运行的实施确立了正确的方向和科学规范的技术标准。
　　由于700兆瓦水轮机组在国内属于首次应用，三峡电厂制定的诊断标准也是开国内行业之先河。三峡电厂从两个方面着手进行标准制定工作。首先，广泛开展国际对标，以国际大型水电厂相关技术指标为参考，根据三峡电站VGS、ALSTOM两种水轮发电机组合同中的技术参数制定基本技术标准。其次，在葛洲坝电厂二十余年运行管理经验的基础上，结合国内大型水电厂运行管理经验交流成果，对基本技术标准进行修编，最终形成符合三峡电站设备运行特点的诊断分析技术标准。
　　诊断分析技术标准是实施诊断运行的技术基础，在实际应用中，三峡电厂根据诊断分析技术标准判定关键设备、关键点的运行状况；同时又根据设备运行条件、工况的变化不断调整修改诊断分析技术标准，使之适应设备的运行特点。
　　（二）加强硬软件建设，搭建诊断运行分析技术平台
　　诊断运行模式包含了一条完整的设备运行信息链，包括全面的遥测、遥控、遥信、遥视等电气与非电气量自动采集系统，计算机监控系统，生产管理信息系统，信息存储系统（如历史数据库），以及数据中心分析站等。其核心是利用监控系统和计算机网络等软、硬件平台对被控设备关键点的特征量信息进行模型化、程序化的跟踪与分析。为此，三峡电厂与南瑞公司联合开发完成了基于WEB与计算机监控系统历史数据库的设备状态趋势分析系统。
　　通过趋势分析系统可以方便的查询各机组某时段的特征量，并可直接进入关联在线监测系统进行初步分析，如进入振动、摆度系统可查看机组各部轴承的振动、摆度轨迹等；也可在权限允许的情况下设定报警值、梯度值实施远程报警提示、趋势分析、定制组态分析等功能。
　　针对非电气量或未引入计算机监控系统的特征量，三峡电厂在对生产现场的各特征量进行系统编号的基础上，采用PDA（个人信息助理）进行人工现场采集，然后录入生产管理信息系统。各设备上还附有相关规程、系统相关原理接线图与操作指南。
　　借助基于WEB与计算机监控系统历史数据库的远程“趋势分析系统”以及生产管理信息系统，不仅使三峡电厂全体生产管理人员可适时了解、分析设备运行状况，而且也可使全公司范围内的相关生产技术管理人员及时了解设备的运行情况，担当设备运行管理的后台技术支持。
　　（三）动态确定关键特征量，促进诊断运行分析平台完善
　　三峡电站机组数量多，结构复杂，仅一台机组的模拟量与开关量就有约3000点，实时取样的数据量极大。如何从大量的数据中选择有用的信息，这是需要解决的另一个问题。对此，三峡电厂根据数据的时效性、重要性和是否便于处理、分析，按照标准化、流程化的要求，建立了一系列动态的特征量样表，包含对核心问题分析过程的关联性描述与关键量值。通过这些关键特征量表，基本能够反应出该设备的运行情况与分析思路。
　　关键点及特征量是动态的，即由诊断运行分析人员根据水电厂生产的季节性变化、机组负荷变化、水头变化、故障频发部位变化等方式来不断调整重点并形成关键特征量表，在分析过程中不断优化关键点及特征量。当某个特征量在采用一段时间后被证明符合要求，能够反映设备运行状况，则提交至专业人员将其定置在监控系统内，实现监控系统对该特征量自动生成报表，从而不断减轻诊断运行分析人员工作量。
　　在三峡电站设备投产初期，设备较少，趋势分析系统没有投运，诊断运行分析技术平台尚未完善，诊断运行分析工作基本依靠人力进行，即特征量报表由人工制定、依靠监控系统历史数据库等平台对特征量进行比对、进行人工分析。趋势分析系统投运后，结合状态监测系统、计算机监控系统、生产管理信息系统等构成了诊断运行分析技术平台。动态的关键特征量管理使得技术平台中的关键点、特征量数量不断丰富、分布日益趋向合理，反过来促进了技术平台的完善。
　　（四）做好人力资源准备，落实诊断运行的组织措施
　　高素质的员工是诊断运行的核心要素。诊断运行模式需要先进、可靠的设备做基础，更需要有高素质的技术分析人员。计算机系统在数据的精确度、实时性、便于存储和处理等方面具有优势，但缺乏人类所特有的感知、综合分析、逻辑归纳判断能力，诊断运行要求两者互为补充、相辅相成。如美国大古力电厂运行部就设置了电力系统分析师、IT专家等岗位。鉴于此，三峡电厂持续开展了一系列有针对性的专业技术系统活动。在培训活动方案的制定上注重与现场实际相结合，在培训内容上注重培养技术人员对全厂设备的系统性观念、技术视野的广度和自身岗位专业的深度，同时要求对计算机监控系统、生产管理信息系统和设备在线监测与趋势分析有很深的了解和应用水平。通过完善的措施和多样的形式，逐步建立起一支运行经验丰富、专业理论知识较强的技术队伍，为诊断运行的实施打下了扎实的人才基础。
　　在提高一线生产管理人员素质的同时，三峡电厂落实了实施诊断运行的一系列组织措施。首先成立了由运行人员、部分维护专业人员以及外聘专家组成的诊断运行分析小组，对不同的电气与非电气量，依照各厂、站设备适时安全运行的具体情况排定数据的提取周期与分析周期。其次调整了运行倒班方式，实行“大ON-CALL”制度，抽调部分运行技术骨干配合诊断运行分析小组每日进行诊断分析工作。上述组织措施的实施，有利于专业人员对在线监测系统的掌握，有利于分析人员对设备运行状况的跟踪了解，有利于提升诊断运行分析人员的责任感，有利于调动广大青年员工学习专业技能、展示自我的积极性，有利于生产技术人才的发现。
　　（五）采取“五步分析法”，推进诊断运行的实施
　　通过对国外大型水电厂的考察调研，围绕诊断运行模式的思路及核心，三峡电厂提出诊断运行的分析内容包括：
　　——设备特征量参数对比分析。通过对相关特征参数的长期跟踪得出设备相关环境下的运行规律，发现设备可能存在的潜伏隐患；通过对相关特征参数的短期跟踪，得出设备当前状况下的控制点与需采取的控制措施。
　　——对生产过程中设备的运行方式分析。通过对设备运行安全、可靠性与稳定性分析，优化当前运行方式，使设备在健康状况下效益最大化。
　　——特殊情况下对设备的应急运行分析。当设备运行已经出现异常或相关参数超过定值和标准时，评估故障风险，诊断设备是否仍可维持安全运行，同时提出最经济的应急处理方式。如手动控制、维持运行方式等待低谷消缺、改变运行方式等。
　　诊断运行分析的启动源为：运行、维护人员检查发现设备异常、监控系统报警信息、设备事故、检修过程中发现的问题、状态监测趋势分析系统进行的预分析、运行巡检记录检查分析等。根据设备特点，三峡电站的诊断运行的应用采取“五步分析法”，从五个方面来实行：
　　——诊断运行日分析：适时监督，发出红色报警。
　　运行人员在检查正在处理过程中工单的安全措施时、在定期与不定期巡回检查中发现重要缺陷时、依据相关设备状态监测系统平台对运行设备进行适时辅助检查与相关量分析并发现问题时，均应进行现场检查核实并拍摄照片，填写“红色报警单”并立即告知当值值班主任及运行部负责人。运行部负责人应按其岗位指责，跟踪各红色报警单的处理完成情况，必要时应对运行人员发出再次跟踪分析指令。
　　——诊断运行周分析：填报诊断运行规定格式报表，进行趋势与统计分析。
　　依据相关设备在线监测系统平台，按 “周定点”规定的设备运行表格完成相关量的分析报表填报与分析工作（今后将逐步转为由监控系统及趋势分析系统定制表格自动生成）。诊断运行周分析由诊断运行分析小组成员按周期一览表定时完成，运行负责人审核后，立即跟踪问题并协调各方力量加以解决。
　　——诊断运行月分析：提交遗留缺陷清单，填报关键参数月统计表，组织定期分析，提交建议报告。
　　依据设备状态监测系统平台，按“月定点”规定设备运行表格完成相关量的分析报表填报与分析工作。每月15日、30日由诊断运行分析小组成员与外部专家进行诊断运行集中分析，会议可决定增减报表跟踪参数与分析周期，并对当前生产方式进行建议与协调，达到对生产管理的持续改进。诊断运行分析小组核对ISO标准体系文件，利用LED法对存在的问题进行打分，确定设备危险源与风险等级的更新。对重要设备缺陷与继发性设备缺陷，结合设备运行方式、原理、结构生成相关联的详细运行分析报告和控制预案，同时提供三峡电厂相关生产目标指标的完成情况分析，及时得出目标值偏差，提出相关改进建议供厂安全生产委员会决策。
　　——年度报告与反馈：结合设备运行状态的分析，每半年动态修正运行巡回路线、周期与设备定期工作频度，提交设备运行状态评估报告，供设备维修参考以减少设备维护成本。同时，修订相关运行流程与应急预案，分析相关生产指标的正负偏差与原因，提出改进措施，得出设备主要缺陷跟踪表并预测下一年度发电量。
　　——枢纽运行与市场分析：通过对防洪、发电及系统运行情况的分析，得出初步发电量预测和电厂与系统的相互影响分析，及时与相关调度方沟通解决。通过分析适时反馈前台(中控室)调整设备运行状态，确保设备按并网调度协议运行，并反馈市场营销部门相关可靠性指标，以提高发电可靠性和供电质量。

　　四、成果实施的效益
　　诊断运行模式在三峡电厂应用两年来，通过分析诊断，及时发现了大量的设备缺陷，规避重大设备风险30余台次，有力地促进了安全生产。同时，掌握了设备在各种工况下的运行档案与特征参数，摸清了设备运行规律，最大限度地发挥了三峡工程的综合效益。
　　（一）经济效益
　　1、提高了安全运行稳定水平，实现了增发电量
　　三峡电站实施诊断运行管理模式两年多以来，控制危险源46项，及时发现重大设备隐患并规避风险31台次，制定特殊操作流程23项，提出重要改进建议数十项。
　　通过跟踪水头变化和机组的运行状况，采取强迫补气方式运行减小噪声与振动；通过监测泄洪深孔的开启状况，分析对机组工作水头的影响，及时调整机组负荷，确保各机组运行于各自的稳定区；通过诊断分析的积累，总结出VGS机组进水口快速门振动与水头、流量的关系，精细调整负荷以避开振动；通过对机组补气量的分析，发现机组大轴补气阀门被运输限位螺栓锁死的重大隐患；通过PDA巡检录入的数据分析，发现主变压器油含气量的缓慢上升趋势，将故障排除在萌芽状态。
　　同时，通过诊断运行分析，三峡电厂多次避免了强迫停运事件的发生，以下仅举2例：
　　2005年6月，通过对机组膨胀水箱水位曲线的分析，判断出管路的漏水迹象。此后通过50天的连续跟踪，验证了管路漏水的结论并进一步得出了缺陷的初步状况。维护部门根据诊断运行报告，做好了相关应急措施，停机后迅速准确地锁定缺陷，并更换了纯水软管，排除了重大隐患。
　　2005年10月，11号机蜗壳内导流板在运行过程中发生撕裂故障。三峡电厂通过诊断运行分析，发现11号机蜗壳内压力脉动异常，经过跟踪分析后决定立即停机排水进行检查，在造成严重后果前及时发现这一缺陷，避免了机组强迫停运事件的发生。
　　实施诊断运行管理使设备安全运行稳定水平得到稳步提升，反映到直接经济效益上，就是增发电量的实现。三峡电站从2005年实施诊断运行以来的2年时间内，可靠性指标与国内300兆瓦以上大型机组比较，分别提高0.61%、1.32％；三峡左岸电站2005、2006年两年的实际运行小时数分别为90475小时、70469小时。按照诊断运行的贡献率为20%来计算，因提高可靠性指标增发的电量为：（0.61%　×90475×60＋1.32%×70469×60）×20％＝17785.06万千瓦时，如果按0.25元每千瓦时的电价计算，两年以来累计增发电量产生的效益为17785.06*0.25=4446.26万元。
　　此外，根据合同规定，三峡电厂每发生一次非计划停运需向电网公司赔付50万元。诊断运行分析实施以来，成功避免了25次可能发生的非计划停运事件，创造的经济效益为25×50＝1250万元。

　　2、初步实现状态检修，降低检修费用
　　诊断运行为选择合适的时机、方式实施“状态检修”提供了依据，为设备的长期、稳定、经济运行提供了保证。通过实施诊断运行，三峡电厂生产管理人员主动了解了设备运行状态，通过趋势分析准确判断尚未出现的设备缺陷，在设备故障消灭在萌芽状态，变被动检修为主动检修，初步形成了状态检修系统。同时，根据设备运行状况避免了不必要的计划性检修，实现了计划检修与状态检修相结合，提高了经济效益。
　　在已进行的冬修中，有14台次的B修改为C修，取消了11台次的D修，以1台次B修200万元、C修60万元、D修10万元、诊断运行贡献率60%计算，共节约费用{［（200-60）×14］+（10×11）}×60％=1242万元。
　　（二）管理效益
　　1、改变了传统运行思维
　　诊断运行的实施，彻底打破了传统意义上的运行、维护及其他生产技术人员之间的界限。一是将传统运行工作的重心由原来的巡检、汇报、隔离，向诊断、诊断、隔离、预控、初期市场决策等方向上转化；二是通过开展诊断运行建立起的平台与机制，将传统意义的生产现场“狭义”的、有限的、单一的运行人员，拓展为“广义”的、无地域限制的、运行管理与运行技术支持集成的全体生产技术人员。

　　2、促进了企业核心竞争力的形成
　　诊断运行管理模式的应用，促进了三峡电厂在线监测系统和趋势分析系统进一步完善，形成了具有三峡特点的技术管理体系。通过诊断运行管理实施，三峡电厂具备了管理大型水电站和巨型水轮机组的能力，为长江电力股份公司打造企业核心竞争力作出了贡献。
　　3、培养、储备了大批优秀人才
　　三峡电厂实施诊断运行并成立诊断运行分析小组以来，努力营造良好的培训环境和技术氛围，利用参与全厂设备诊断运行和趋势分析的锻炼机会，培养和造就了一批“一专多能”的技术和管理人才，为后续大型电站和巨型机组的管理储备了技术和人才。在实施诊断运行的过程中，三峡电厂逐步形成并优化了一线生产人员安全生产工作流程与规范，提升了运行、维护人员的分析、解决问题的能力。两年以来，三峡电厂参与诊断运行分析工作的中、青年技术骨干累计已逾100人以上；大批新员工积极参与，在参与的过程中迅速积累起丰富的设备管理经验。
　　4、为国内巨型水轮机组运行管理提供了经验
　　作为全国最大的水电厂，也是国内首家实施诊断运行管理的水电厂，三峡电厂的运行管理水平引起国内同行业的高度关注。通过实施诊断运行管理模式，三峡电厂迅速稳定运行陆续投产的新机组，以较少的资源投入，科学合理运营三峡工程的发电资产，收到了良好的经济效益和管理效益，诊断运行的实施经验在行业内有着重要的影响，为国内巨型水轮机组运行管理提供了重要的借鉴。目前，金沙江上游正在筹建的溪洛渡、向家坝两座巨型水电站已参考三峡电厂诊断运行管理经验，开始制定适合其自身特点的运行管理制度。
　　五、结语
　　诊断运行是将员工个体的分析能力和自动化元件与软、硬件平台相结合的新的运行方式，是符合三峡电站独特生产管理特点的产物。三峡电厂深入开展诊断运行，是创建以“管理先进、指标领先、环境友好、运行和谐”为基本特征的国际一流水电厂的现实要求，是坚持以人为本，全面、协调、可持续发展理念的具体体现，是全面提升企业竞争力的发展方向。
　　通过诊断运行，三峡电站安全运行管理水平不断提高，为选择合适时机、合理方式实施设备的“状态检修”提供了依据，为设备的长期、稳定、经济运行提供了保证。诊断运行管理已成为三峡电厂驾驭巨型水轮发电机组运行管理的核心竞争力之一，也必将为我国大型水轮发电机组的运行管理积累宝贵的经验。