浙江大唐國(guó)際紹興江濱熱電有限責(zé)任公司 劉洪成 張廷鋒 張才千 王 鴻 王 笛 陳 言 羅子鈺 尤勝蔣

國(guó)務(wù)院“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源重點(diǎn)行動(dòng)指出，我國(guó)要依托現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算平臺(tái)，逐步實(shí)現(xiàn)各級(jí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息互聯(lián)共享，并進(jìn)一步提高能源單位的能耗在線監(jiān)測(cè)和大數(shù)據(jù)分析能力。在不斷提高電力市場(chǎng)改革力度的趨勢(shì)下，國(guó)家能源局多元化的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整也促使著傳統(tǒng)電廠往智能電廠方向的改革。智能電廠利用新一代信息技術(shù)、人工智能技術(shù)、檢測(cè)和控制技術(shù)，以發(fā)電系統(tǒng)為載體，在其關(guān)鍵環(huán)節(jié)或過(guò)程，形成具有一定自主性的感知、學(xué)習(xí)、分析、決策、通信與協(xié)調(diào)控制能力，能動(dòng)態(tài)地適應(yīng)發(fā)電環(huán)境的變化，并與智能電網(wǎng)高度協(xié)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)全局（包括發(fā)電產(chǎn)出、可利用率、效率、可靠性、可維修性、靈活性、損耗等）或局部?jī)?yōu)化目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)安全、可靠、綠色、經(jīng)濟(jì)、靈活的電力可持續(xù)供給[1]。

在傳統(tǒng)電站的運(yùn)行工作中，往往存在如下幾個(gè)問(wèn)題：一是在運(yùn)行過(guò)程中，監(jiān)盤(pán)人員監(jiān)視畫(huà)面繁多、測(cè)點(diǎn)總量浩大，不能及時(shí)翻閱，監(jiān)盤(pán)人員在工作強(qiáng)度大的同時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題；二是控制系統(tǒng)報(bào)警是固定界限值報(bào)警且不能輕易調(diào)整，發(fā)出報(bào)警時(shí)已經(jīng)晚期甚至來(lái)不及處理；三是在電廠中，有經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行人員只能通過(guò)言傳身教的方式傳遞經(jīng)驗(yàn)，若人員發(fā)生變動(dòng)，這些經(jīng)驗(yàn)就會(huì)流失?；诖耍覀兲岢鲆环N應(yīng)用于電站中的智能監(jiān)視模塊，該模塊基于現(xiàn)有的人工智能算法及軟件技術(shù)，結(jié)合行業(yè)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，組成了集通信、計(jì)算、分析、監(jiān)督和管理的一體化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電站設(shè)備更高效、更直觀的監(jiān)盤(pán)功能。

1 智能監(jiān)視模塊思想體系

智能監(jiān)視模塊的思想是基于健康歷史數(shù)據(jù)，利用人工智能算法對(duì)設(shè)備建立一個(gè)基準(zhǔn)模型，根據(jù)模塊所設(shè)定的嚴(yán)重度及報(bào)警邏輯，識(shí)別設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況。從測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)到部件故障，進(jìn)一步分析設(shè)備運(yùn)行特征，層層遞進(jìn)。通過(guò)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器完成實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)的采集、清洗、分類(lèi)和建模計(jì)算工作，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)決策過(guò)程將機(jī)組診斷信息、預(yù)警信息、健康信息及操作指導(dǎo)等信息進(jìn)行綜合顯示，實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程的持續(xù)優(yōu)化，降低運(yùn)行人員工作量的同時(shí)提高機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性[2]。

如圖1所示，監(jiān)盤(pán)模型由歷史工況（經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)清洗）、運(yùn)行機(jī)理、模型算法、運(yùn)行模式、建模工具及環(huán)境條件組成，歷史工況數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)清洗后，利用所設(shè)模型算法通過(guò)建模工具對(duì)設(shè)備進(jìn)行建模，可得到所監(jiān)視測(cè)點(diǎn)的預(yù)測(cè)值，將所得預(yù)測(cè)值與運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)、當(dāng)前實(shí)際值比較，判斷部件是否處于異常狀態(tài)。

圖1 監(jiān)盤(pán)模型

2 智能監(jiān)視模塊功能概述

智能監(jiān)視以人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)，是當(dāng)前大數(shù)據(jù)智能控制層級(jí)的智慧化項(xiàng)目發(fā)展方向之一。該模塊充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建設(shè)備健康運(yùn)行模型，并將模型與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)結(jié)合，為監(jiān)盤(pán)人員提供一個(gè)更高效、更精準(zhǔn)的監(jiān)視平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組經(jīng)濟(jì)、安全可靠的運(yùn)行。該模塊功能概述如下：

智能展示。智能監(jiān)視模塊可實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析，并用濃縮畫(huà)面展示。在服務(wù)器上部署與SIS（Supervisory Information System，廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的接口程序，存入部署在服務(wù)器的開(kāi)源的時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)，智能監(jiān)視模塊將設(shè)備的主要參數(shù)顯示在監(jiān)盤(pán)頁(yè)面上。該模塊還對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行劣化程度排序，追蹤設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)，識(shí)別劣化拐點(diǎn)，并進(jìn)行展示。監(jiān)盤(pán)頁(yè)面主監(jiān)視區(qū)展示所配置好的測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)報(bào)警情況，當(dāng)測(cè)點(diǎn)異常時(shí)根據(jù)異常情況用不同的色塊區(qū)分，如圖2所示，不同的設(shè)備分塊展示，自動(dòng)切換頁(yè)面，展示的數(shù)據(jù)按設(shè)定周期定期更新。監(jiān)盤(pán)人員可實(shí)現(xiàn)在線處理報(bào)警單以及對(duì)參數(shù)和報(bào)警配置的調(diào)整，提供單獨(dú)的和整合的監(jiān)盤(pán)報(bào)警列表查看和處理頁(yè)面，能查看大量的報(bào)警信息。

圖2 監(jiān)盤(pán)頁(yè)面主監(jiān)視區(qū)

機(jī)組運(yùn)行情況全面認(rèn)知?；跈C(jī)器學(xué)習(xí)算法，結(jié)合健康歷史數(shù)據(jù)，構(gòu)建設(shè)備運(yùn)行測(cè)點(diǎn)值預(yù)測(cè)模型，進(jìn)行健康工況識(shí)別及動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)值計(jì)算，動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)值為該設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)，模型對(duì)某參數(shù)基于健康工況下的預(yù)測(cè)，智能監(jiān)視模塊將對(duì)異常工況自動(dòng)篩選和識(shí)別，并對(duì)其進(jìn)行智能跟蹤和嚴(yán)重程度判別，提前預(yù)警并落實(shí)到具體的設(shè)備部件，給出初步判斷。由于監(jiān)測(cè)全機(jī)組覆蓋，故對(duì)于監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量龐大的系統(tǒng)效果顯著，如鍋爐受熱面管壁溫度監(jiān)測(cè)，可做到全面精準(zhǔn)地把控運(yùn)行情況，減輕監(jiān)盤(pán)人員負(fù)擔(dān)；由于可超前預(yù)警，故對(duì)關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)視意義重大，如汽機(jī)本體主要參數(shù)、高低加水位等。

運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)積累。就傳統(tǒng)電站而言，運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)往往通過(guò)言傳身教的方式傳遞，一旦發(fā)生人員變動(dòng)，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)就易流失。豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)艽蟠筇岣唠姀S運(yùn)行效率，減少出錯(cuò)率，對(duì)人員的培訓(xùn)也有很大的幫助，故一種有效的積累傳承手段于電廠而言顯得尤為重要。智能監(jiān)視模塊能將運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)通過(guò)系列規(guī)則、邏輯關(guān)系或函數(shù)表達(dá)式把人的思路與邏輯固化在軟件系統(tǒng)中。當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警信息時(shí)，運(yùn)行人員可根據(jù)系統(tǒng)判斷的故障原因，結(jié)合歷史處理方法提出解決措施，系統(tǒng)將把處理方法保存，不斷積累電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步完善電廠的智能化運(yùn)行。

智能統(tǒng)計(jì)。智能監(jiān)視模塊實(shí)現(xiàn)定時(shí)智能巡屏，自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)并對(duì)全站設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析對(duì)比，并支持excel 和word 文檔的導(dǎo)出；根據(jù)電廠需求，自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表或設(shè)備的運(yùn)行分析報(bào)告，代替人工制表，確保制表的及時(shí)性和精準(zhǔn)性。運(yùn)行人員可根據(jù)設(shè)定的時(shí)間段查詢機(jī)組的啟停次數(shù)、啟停機(jī)時(shí)刻等數(shù)據(jù)，并能生成指定格式的文檔，完成自動(dòng)抄表及異常數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)功能。

3 智能監(jiān)視模塊意義

智能監(jiān)視模塊在燃機(jī)電站的應(yīng)用極大提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性、安全性及經(jīng)濟(jì)性，充分利用了大數(shù)據(jù)及人工智能的發(fā)展，順應(yīng)了國(guó)家科技創(chuàng)新發(fā)展的需求，對(duì)構(gòu)建信息化綠色能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、逐步推進(jìn)發(fā)電機(jī)組的升級(jí)改造進(jìn)程有著重大的意義。

運(yùn)行人員負(fù)荷減輕：該模塊用計(jì)算機(jī)代替人的大量勞動(dòng)，機(jī)組設(shè)備運(yùn)行參數(shù)智能展示、故障預(yù)警、自動(dòng)抄表等功能大大減輕了運(yùn)行人員的工作負(fù)荷；機(jī)組監(jiān)視質(zhì)量提高：該模塊對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、過(guò)濾，以機(jī)組歷史健康數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)備建模，使參數(shù)監(jiān)視更準(zhǔn)確、全面、科學(xué)、量化，顯著提高監(jiān)盤(pán)質(zhì)量和機(jī)組運(yùn)行的可靠性；機(jī)組監(jiān)視效率提高：該模塊設(shè)置測(cè)點(diǎn)報(bào)警功能，快速精準(zhǔn)鎖定設(shè)備運(yùn)行異常情況，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄，提高運(yùn)行及監(jiān)視效率；監(jiān)盤(pán)智能化水平提高：通過(guò)對(duì)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的不斷積累并進(jìn)行邏輯化信息化，提高了智能監(jiān)視模塊的智能化水平。