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        水電廠數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)研究與應(yīng)用

        2021-08-23 03:40:10帥,
        四川水力發(fā)電 2021年3期
        關(guān)鍵詞:電廠報(bào)警智能

        靳 帥, 劉 國 云

        (1.國能大渡河枕頭壩發(fā)電有限公司,四川 樂山 614700 ;2.南京南瑞水利水電科技有限公司,江蘇 南京 210003)

        1 概 述

        目前水電廠已完成各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)工作,擁有成熟且能夠保證其安全穩(wěn)定運(yùn)行的多套業(yè)務(wù)系統(tǒng),能合理地完成電廠的重要生產(chǎn)生活工作,保障電廠生產(chǎn)生活的穩(wěn)定運(yùn)行[1]。但在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在一定問題,主要表現(xiàn)在:各業(yè)務(wù)系統(tǒng)互相獨(dú)立,相互之間很少有業(yè)務(wù)交集,因此電廠的業(yè)務(wù)人員很難第一時(shí)間獲取各系統(tǒng)的數(shù)據(jù),甚至存在數(shù)據(jù)無法取出的情況,這對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析工作造成了較大的影響。各業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能相對(duì)單一,都是定制化軟件,很難提供一個(gè)擴(kuò)展性好的平臺(tái)來進(jìn)行智能分析工作,不利于電廠智能化的提升。電廠需進(jìn)行信息化建設(shè),需要獲取各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù),并以這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)分析,以便對(duì)電廠生產(chǎn)生活提供技術(shù)支撐。

        數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)是以數(shù)字化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ),整合生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程,優(yōu)化管理模式,提高業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)和處理效率,實(shí)現(xiàn)設(shè)備與人、設(shè)備與設(shè)備之間的友好互動(dòng),降低設(shè)備對(duì)人的依賴,對(duì)水電站集中運(yùn)行管理的全景數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)協(xié)同、智能決策,推動(dòng)水電廠管理創(chuàng)新。

        通過建立數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng),對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行充分挖掘,利用數(shù)據(jù)建模,使用成熟完善的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模型,對(duì)實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、報(bào)警和存儲(chǔ),解放現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行值班工作。利用大數(shù)據(jù)分析軟件和策略,對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理,實(shí)現(xiàn)運(yùn)行維護(hù)工作所需生產(chǎn)報(bào)表自動(dòng)生成,設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)自動(dòng)分析,設(shè)備運(yùn)行智能預(yù)警和預(yù)判,建立狀態(tài)檢修中心,并采用電話、短信方式通知運(yùn)行維護(hù)人員,獲取處理故障的專家診斷意見,減少運(yùn)行維護(hù)人員工作量,提高設(shè)備運(yùn)行可靠性。數(shù)據(jù)平臺(tái)將對(duì)全廠自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)重新進(jìn)行整合,形成電廠大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心。對(duì)各子系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、傳輸、加工、統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ),形成廠級(jí)“準(zhǔn)實(shí)時(shí)”數(shù)據(jù)中心,從而為各級(jí)生產(chǎn)管理和數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ),為設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)分析和設(shè)備檢修維護(hù)決策提供支持[2]。

        2 數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與功能

        系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)是以數(shù)據(jù)交互平臺(tái)為核心,可靠的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)為主干架構(gòu),現(xiàn)地自動(dòng)化系統(tǒng)為基礎(chǔ),面向服務(wù)的智能化分布式結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)之上,實(shí)現(xiàn)各個(gè)站端智能應(yīng)用。

        2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        根據(jù)電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定,數(shù)據(jù)交互平臺(tái)采用橫向分區(qū)的體系結(jié)構(gòu),分為生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū),兩個(gè)大區(qū)之間采用物理正向隔離裝置進(jìn)行隔離。其中,生產(chǎn)控制大區(qū)分為安全Ⅰ區(qū)和安全Ⅱ區(qū),兩個(gè)區(qū)之間采用硬件防火墻隔離。在Ⅰ區(qū)部署1臺(tái)輔助通信服務(wù)器用于獲取監(jiān)控系統(tǒng)及其他Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù),并具有串口接入其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)能力,在匯集數(shù)據(jù)同時(shí)實(shí)現(xiàn)該區(qū)的聯(lián)動(dòng)功能。在Ⅱ區(qū)部署通信務(wù)器等設(shè)備,獲取繼電保護(hù)及故障錄波和電能采集管理系統(tǒng)等Ⅱ區(qū)信息,并向Ⅲ區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。將在Ⅲ區(qū)部署通信服務(wù)器獲取工業(yè)電視系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等信息,以及獲取的Ⅱ區(qū)和Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)格式上的規(guī)整、統(tǒng)一后,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互,為數(shù)據(jù)交互平臺(tái)數(shù)據(jù)匯聚后智能聯(lián)動(dòng)等信息處理提供集中、統(tǒng)一、規(guī)范的數(shù)據(jù)源(圖1)。

        圖1 數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

        2.2 主要功能

        數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)主要包括數(shù)據(jù)采集模塊、基礎(chǔ)支撐服務(wù)與應(yīng)用、多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)平臺(tái)、智能報(bào)警平臺(tái)、智能報(bào)表應(yīng)用、高級(jí)應(yīng)用、大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)等內(nèi)容。

        (1)數(shù)據(jù)采集模塊。建立電廠數(shù)據(jù)接入模型,采用通用的標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)對(duì)各種不同類型數(shù)據(jù)的獲取,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與各子系統(tǒng)(或裝置)的信息交換與共享。在此期間進(jìn)行數(shù)據(jù)ETL工作,通過數(shù)據(jù)清洗、轉(zhuǎn)換、集成工作,依據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況實(shí)時(shí)變換直至穩(wěn)定工作,為后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供有效數(shù)據(jù)。

        (2)基礎(chǔ)支撐服務(wù)與應(yīng)用。建立智能化基礎(chǔ)平臺(tái),為各類業(yè)務(wù)提供基礎(chǔ)應(yīng)用服務(wù)組件管理與發(fā)布服務(wù),為后續(xù)業(yè)務(wù)功能開發(fā)提供一個(gè)基礎(chǔ)穩(wěn)定的軟件平臺(tái)。

        (3)多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)平臺(tái)。通過預(yù)定義聯(lián)動(dòng)模式、聯(lián)動(dòng)策略來實(shí)現(xiàn)符合日常操作習(xí)慣及電力安全生產(chǎn)規(guī)范的一套流程,并通過相互之間標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的消息通信完成整個(gè)聯(lián)動(dòng)過程。

        (4)智能報(bào)警平臺(tái)。通過數(shù)據(jù)組態(tài),以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)報(bào)警精確定位及簡(jiǎn)化報(bào)警內(nèi)容;接收并發(fā)送其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的報(bào)警內(nèi)容;以歷史數(shù)據(jù)接口和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口為基礎(chǔ),根據(jù)設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的特征數(shù)據(jù)和相關(guān)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),建立報(bào)警模型。通過建立符合電站設(shè)備運(yùn)行狀況的特征抽取方法,剔除干擾數(shù)據(jù),判斷特征趨勢(shì),實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行工況的趨勢(shì)報(bào)警。

        (5)智能報(bào)表系統(tǒng)。依托電廠實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行需求,開發(fā)可組態(tài)的報(bào)表編輯軟件,提供豐富函數(shù)表達(dá)式的組態(tài)工具,表達(dá)式中支持常量,常用條件運(yùn)算,常用數(shù)學(xué)函數(shù),能夠查詢到指定時(shí)間段內(nèi)的所有相同工況,并將報(bào)表發(fā)布到web等常用工具上做實(shí)時(shí)查詢。同時(shí)提供定時(shí)生成功能,定時(shí)生成運(yùn)行報(bào)表上報(bào)管理單位,減少運(yùn)維工作[3]。

        (6)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù),提升電力負(fù)荷、洪水、旱澇災(zāi)害等的預(yù)測(cè);通過大數(shù)據(jù)并行計(jì)算、模式識(shí)別等技術(shù)掌握工程現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患;通過流式計(jì)算、可視化和并行處理等技術(shù)提升業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)分析能力。

        (7)通用設(shè)備趨勢(shì)報(bào)警。設(shè)備狀態(tài)預(yù)警,同時(shí)以歷史數(shù)據(jù)接口和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口為基礎(chǔ),根據(jù)設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的特征數(shù)據(jù)和相關(guān)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),建立報(bào)警模型。通過建立符合電站設(shè)備運(yùn)行狀況的特征抽取方法,剔除干擾數(shù)據(jù),判斷特征趨勢(shì),實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行工況的趨勢(shì)報(bào)警。趨勢(shì)報(bào)警包括變化趨勢(shì)報(bào)警、穩(wěn)態(tài)分布特征提取、啟停頻率告警燈。

        (8)高級(jí)應(yīng)用。平臺(tái)數(shù)據(jù)通過Web方式進(jìn)行展示,可將采集的各系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢展示,包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)、非生產(chǎn)數(shù)據(jù)、分析結(jié)論查詢等。平臺(tái)APP使用移動(dòng)終端,可進(jìn)行信息查詢,包括生產(chǎn)信息查詢(電站、機(jī)組運(yùn)行指標(biāo)實(shí)時(shí)瀏覽)、故障預(yù)警推送等[4]。

        3 應(yīng)用領(lǐng)域與推廣前景

        通過數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè),完成電站各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接入、匯集、存儲(chǔ),進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢展示。依托電廠實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行需求,將數(shù)據(jù)進(jìn)行整理配置,自動(dòng)生成需要的生產(chǎn)運(yùn)行報(bào)表,簡(jiǎn)化電廠日常生產(chǎn)工作,釋放并提高現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)力。依托于數(shù)據(jù)中心進(jìn)行系統(tǒng)間的聯(lián)動(dòng)控制,提升電廠智能化水平。通過數(shù)據(jù)分析等大數(shù)據(jù)技術(shù),為電廠決策與預(yù)警提供理論依據(jù),并通過APP等方式推送至管控人員,達(dá)到對(duì)電廠的全方位監(jiān)控。平臺(tái)通過web等方式,依據(jù)不同使用習(xí)慣將信息分門別類顯示,簡(jiǎn)化并提升生產(chǎn)運(yùn)行效率,最終達(dá)到電廠信息化和智能化的提升,為電廠生產(chǎn)生活提供技術(shù)支撐[5]。數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè),對(duì)于我國電站優(yōu)化調(diào)度管理工作,提高工作效率及處理響應(yīng)速度,都具有十分重要的意義。

        4 結(jié) 語

        水電廠數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)的建設(shè)及應(yīng)用可有效打破信息傳輸孤島,實(shí)現(xiàn)全站所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)的整合及應(yīng)用,滿足了“智慧電廠”建設(shè)的要求。隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展,在此基礎(chǔ)上對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)一步挖掘和分析,通過對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析及報(bào)警,全面感知電廠生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)趨勢(shì)分析與評(píng)估,并對(duì)故障、缺陷處理指導(dǎo)與工作流閉環(huán)處理。同時(shí),輔助指導(dǎo)故障診斷與處理,將是數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用的研究方向,值得水電廠技術(shù)人員和相關(guān)研發(fā)人員開展更多的工作。

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