張東亮

(陜西德源府谷能源有限公司)

0 引言

無(wú)論是自動(dòng)化技術(shù)還是智能技術(shù)，都是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的重要產(chǎn)物，新時(shí)期我國(guó)各個(gè)行業(yè)都在朝自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，并且在多年研究當(dāng)中取得了一定成績(jī)。如今智能化、自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)成為了電廠工業(yè)系統(tǒng)的重要組成部分，有效提升了電廠的生產(chǎn)效能，通過(guò)融入自動(dòng)化技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、AI技術(shù)等，提高了電廠系統(tǒng)運(yùn)行效率和效益，減少了人工投入和人為因素的負(fù)面影響。智能電廠自動(dòng)化系統(tǒng)具有運(yùn)作便捷、操作方便，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的操控，實(shí)時(shí)對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)監(jiān)控，識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)行中的風(fēng)險(xiǎn)因素，保證整個(gè)電廠的運(yùn)行效益。

1 智能電廠相關(guān)闡述

智能電廠是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算、AI、大數(shù)據(jù)等，借助智能模型運(yùn)算來(lái)滿足用戶的使用要求。智能電廠作為智能技術(shù)的衍生品，借助智能模型、自動(dòng)化軟件、大數(shù)據(jù)等分析電廠運(yùn)作情況，其最大的特點(diǎn)就是自動(dòng)化操作，無(wú)需人為過(guò)多干擾，其主要框架功能如圖1所示。

智能電廠是我國(guó)發(fā)電行業(yè)的重要發(fā)展趨勢(shì)，要滿足智能化發(fā)展需求，必須要有完善的系統(tǒng)作為支撐。如借助AI操作邏輯，提高自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的規(guī)范性、標(biāo)準(zhǔn)性，終端系統(tǒng)可以根據(jù)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行情況作出判定，調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，從而提高自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行安全、效能。還可以借助云計(jì)算、大數(shù)據(jù)挖掘整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行中的問(wèn)題，將信息推送給管理人員。雖然，我國(guó)智能電廠還處于初期發(fā)展階段，但在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)展現(xiàn)出了巨大價(jià)值。

2 智能電廠自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)建設(shè)想

2.1 數(shù)據(jù)真?zhèn)巫R(shí)別系統(tǒng)

智能電廠自動(dòng)化系統(tǒng)與傳統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)最大的區(qū)別就是“智能化”，其中數(shù)據(jù)真?zhèn)巫R(shí)別就是智能化技術(shù)展現(xiàn)[1]。特別是在大數(shù)據(jù)背景下，數(shù)據(jù)信息真?zhèn)坞y辨，這就要借助云計(jì)算技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)量、模擬信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，減少自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行失誤率。中心控制系統(tǒng)通過(guò)下達(dá)簡(jiǎn)單指令，整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)行相應(yīng)操作。本自動(dòng)化系統(tǒng)借助微電子處理器、模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的拓展，優(yōu)化編程接口，提高編程效率。操控終端采用了Windows的PC平臺(tái)，借助通信服務(wù)器實(shí)現(xiàn)信息傳遞。利用人工智能AI技術(shù)對(duì)傳感器所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行真?zhèn)伪鎰e，或者分析自動(dòng)化系統(tǒng)操作是否存在失誤量，借助智能模型自動(dòng)調(diào)整操作數(shù)據(jù)。并且將系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)信息以窗口形式推動(dòng)給人機(jī)交互界面，為用戶呈現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。智能電氣設(shè)備、自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線連接，可以雙向傳輸數(shù)據(jù)信息，控制中心與傳感器、電氣設(shè)備上下連通，實(shí)時(shí)采集、傳遞電氣設(shè)備運(yùn)行信息，通過(guò)PLC、上位機(jī)完成數(shù)據(jù)處理，并下達(dá)操作指令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)流程優(yōu)化，避免出現(xiàn)失誤情況。

2.2 智能化模塊拓展

借助模塊化設(shè)計(jì)方案，可以拓展整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的智能模塊。智能電廠作為我國(guó)電氣行業(yè)的重要發(fā)展方向，借助現(xiàn)場(chǎng)總線提高信息傳遞率，從而實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)操控。在自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行中，借助智能模型進(jìn)行編程，提出符合電廠本身特點(diǎn)的生產(chǎn)模式，在總線系統(tǒng)中傳遞信息，保證信息傳遞效率。想要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)模式并融入智能化操作邏輯，要拓展多個(gè)智能化模塊，借助大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、專家系統(tǒng)、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，可以提出更加智能的操作邏輯，保障生產(chǎn)流程的完善性。如為了提高智能電廠自動(dòng)化控制水平，借助專家數(shù)據(jù)庫(kù)與大數(shù)據(jù)，根據(jù)電廠智能系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際參數(shù)在大數(shù)據(jù)自動(dòng)匹配信息，并通過(guò)專家數(shù)據(jù)庫(kù)給出更貼近實(shí)際的操作邏輯方案，為自動(dòng)化系統(tǒng)優(yōu)化提供借鑒信息。本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，有助于整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)功能集成，可以進(jìn)一步提高智能電廠的經(jīng)營(yíng)效益。

2.3 goose虛端應(yīng)用

goose虛端系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示，goose虛端能夠有效改善自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行方法，在很大程度上可以實(shí)現(xiàn)智能技術(shù)功能。為了能夠加強(qiáng)整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)的保護(hù)與信息交流，需要采用完善的系統(tǒng)控制體系，goose虛端借助開(kāi)發(fā)的信息通道，以多個(gè)管理渠道實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理?？紤]到傳統(tǒng)控制方法的局限性，因此要注重技術(shù)融合，取代原有不合理的二次回路。通過(guò)應(yīng)用goose虛端實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成，也就是在每個(gè)操控系統(tǒng)中融入goose虛端，在保證每個(gè)單元相互不干擾的同時(shí)，加強(qiáng)各個(gè)模塊的互聯(lián)與聯(lián)動(dòng)。這樣在自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中，即可在控制中心操控電氣系統(tǒng)開(kāi)關(guān)和參數(shù)。如在測(cè)控裝置、智能終端信息交換中，通過(guò)goose虛端控制線路母線、開(kāi)關(guān)，借助開(kāi)啟跳合功能加強(qiáng)不同裝置信息溝通，對(duì)二次回路的檔位、參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，執(zhí)行操作非電量信息，確保整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行安全性。goose虛端十分適用于智能終端操作，可以進(jìn)一步優(yōu)化goose虛端操作邏輯，保證整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行性能[2]。

2.4 智能程序化操作

智能程序化操作主要是采用了智能終端的調(diào)度命令為基礎(chǔ)，通過(guò)PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的自動(dòng)化操作。在智能終端上輸入調(diào)度命令，根據(jù)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)參數(shù)，將優(yōu)化調(diào)度信息輸入到智能終端中，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)度。在實(shí)際操作中，通過(guò)設(shè)定設(shè)備操作界面，借助PLC調(diào)度系統(tǒng)控制電氣設(shè)備開(kāi)關(guān)、閥門開(kāi)度等，實(shí)現(xiàn)功能體統(tǒng)的遠(yuǎn)程操控，保證電氣設(shè)備可以正常運(yùn)作。也可以采用調(diào)度模型，這樣無(wú)需工作人員操作即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作功能[3]。智能模型在不斷優(yōu)化、改良中，自動(dòng)化系統(tǒng)處理精度也會(huì)隨之提升，信息共享度進(jìn)一步提高，為了能夠發(fā)揮整個(gè)智能終端的各項(xiàng)功能，要簡(jiǎn)化整個(gè)系統(tǒng)的操作流程，減少系統(tǒng)的冗余程序，提高系統(tǒng)的操作效率、降低操作延遲，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的操作目標(biāo)。

3 智能電廠智能化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能

3.1 智能化操控

智能電廠的核心功能就是可以實(shí)現(xiàn)智能化操控和智能化管理，由于電廠生產(chǎn)系統(tǒng)十分復(fù)雜，有可能產(chǎn)生運(yùn)行參數(shù)瞬變情況，所以智能化操控必須要保證靈敏性。借助高精度電流、電壓傳感器，在采集電氣設(shè)備信息中，可以快速判定故障點(diǎn)，將故障線路及時(shí)切除，并向智能終端推送消息。而借助專家系統(tǒng)可以自行判定故障的最優(yōu)解決方案，整個(gè)智能終端具備學(xué)習(xí)功能，可以對(duì)遇到的所有問(wèn)題進(jìn)行分類，讓智能電廠的操作邏輯更加完善。電廠自動(dòng)化操作系統(tǒng)中有很多機(jī)柜，作為重要的電氣終端，必須要保證機(jī)柜安全。傳感器負(fù)責(zé)采集機(jī)柜的運(yùn)行信息，時(shí)刻對(duì)比采集信息與標(biāo)準(zhǔn)信息參數(shù)，專家系統(tǒng)可以根據(jù)數(shù)據(jù)采集量針對(duì)性提出防范措施[4]。電廠生產(chǎn)系統(tǒng)線路繁多，故障排查難度大，借助智能終端可以根據(jù)每個(gè)采集線路的信息變化判定故障線路或故障范圍，對(duì)于漏電、短路線路等，系統(tǒng)可以自動(dòng)切除故障電路，保證系統(tǒng)運(yùn)行安全性。智能化操作系統(tǒng)全天24h對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以智能化管理模式保障生產(chǎn)效益。

3.2 智能診斷

智能電廠自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)建需要有集成終端作為支撐，具有涉及專業(yè)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且要融入AI、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、專家系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)等，復(fù)雜的系統(tǒng)也造就了強(qiáng)大的功能，可以有效實(shí)現(xiàn)智能診斷，判定整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行故障。模糊系統(tǒng)可以融合大數(shù)據(jù)判定電廠生產(chǎn)中的故障種類、故障程度等信息，將故障信息上傳給專家數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合大數(shù)據(jù)自動(dòng)挖掘相匹配的解決方案，特別是發(fā)電機(jī)、變壓器等重要設(shè)備診斷中，可以起到良好的保護(hù)作用。由于不同故障的表現(xiàn)形式不同，借助數(shù)據(jù)差異性即可精準(zhǔn)判斷，通過(guò)專家數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)這些信息分析，根據(jù)傳感器信息確定故障點(diǎn)，向用戶推送相關(guān)信息[5]。如變壓器故障，智能終端檢測(cè)數(shù)據(jù)判定為變壓器故障，則自動(dòng)打開(kāi)保護(hù)開(kāi)關(guān)，同時(shí)推動(dòng)報(bào)警信息，判定出故障部位、類型、嚴(yán)重程度、原因等。而如果是自動(dòng)化系統(tǒng)故障，智能系統(tǒng)會(huì)得出錯(cuò)誤運(yùn)行參數(shù)，智能模型可以直接對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，完成系統(tǒng)的自動(dòng)修復(fù)，無(wú)需用戶手動(dòng)修復(fù)。

3.3 高精度管控

本文所提出的智能電廠系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)智能技術(shù)集成，有效降低了系統(tǒng)冗余度，保證系統(tǒng)運(yùn)行安全性。智能電廠的系統(tǒng)功能十分豐富，包括智能操控、遠(yuǎn)程指令操控、定時(shí)操控等，無(wú)需用戶實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守功能。傳統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)批量操作錯(cuò)誤問(wèn)題，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，依然會(huì)按照軟件編程邏輯操作，增加了錯(cuò)誤量[6]。通過(guò)采用紅外視覺(jué)系統(tǒng)，智能系統(tǒng)可以定位各個(gè)電氣設(shè)備位置，模仿人腦操作邏輯，如發(fā)電機(jī)運(yùn)行中功率小，系統(tǒng)調(diào)節(jié)之后依然無(wú)效，則智能會(huì)判定為硬件故障，推送信息報(bào)警提醒用戶更換硬件。二次設(shè)備控制可以實(shí)現(xiàn)功能集成、動(dòng)態(tài)管理，如果周圍有干擾電磁波，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)屏蔽系統(tǒng)，保證生產(chǎn)系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，智能電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，有助于完善電廠的自動(dòng)化生產(chǎn)體系，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，更好滿足社會(huì)發(fā)展需求。智能化作為一種新興技術(shù)，具有效益高、邏輯性強(qiáng)、可靠性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，這就需要加強(qiáng)智能電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的研究和發(fā)展，不斷加強(qiáng)技術(shù)突破，促進(jìn)電廠的智能化升級(jí)進(jìn)程。