黃海軍，胡金平，李金陽(yáng)，浦 亞，單 良

(1.華電云南發(fā)電有限公司，云南 昆明 650228；2.南京河海南自水電自動(dòng)化有限公司，江蘇 南京 210032)

0 引言

隨著電力改革的持續(xù)深入和技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，遠(yuǎn)程集控中心已成為機(jī)組建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)配置。但傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)普遍適用于單一廠站或機(jī)組，存在一些無(wú)法適應(yīng)流域性生產(chǎn)管理的緊要問(wèn)題，亟待處理。以金沙江流域某大型集控中心(簡(jiǎn)稱J 集控中心)為例，介紹了其自2017 年以來(lái)實(shí)施的基礎(chǔ)功能消缺、關(guān)鍵功能增強(qiáng)和主要功能全面質(zhì)量改造等改進(jìn)工作，依次解決了系統(tǒng)“不經(jīng)用”“不夠用”“不好用”等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了流域集控中心的精益化改造與提升，取得了良好效果。

1 問(wèn)題分析與精益化改造策略

1.1 系統(tǒng)概述

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是具有數(shù)據(jù)、監(jiān)視和控制功能的機(jī)組監(jiān)視控制系統(tǒng)，為發(fā)電生產(chǎn)工作提供自動(dòng)化、信息化的平臺(tái)，是電力廠站的核心系統(tǒng)。J 集控中心的受控電站系統(tǒng)信息如表1 所示。

表1 受控電站系統(tǒng)信息

1.2 對(duì)社會(huì)環(huán)境的不適性

(1) 對(duì)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的不適性。在現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)制下，電力調(diào)度不確性增大[1]，負(fù)荷調(diào)整、開(kāi)停機(jī)操作頻繁，水電機(jī)組的振動(dòng)、擺度加劇，主輔設(shè)備穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)增多，集控側(cè)發(fā)生人為誤操作、誤調(diào)度的概率也明顯提高。

(2) 電力調(diào)度嚴(yán)苛管理的不適性。J 集控中心受控的電廠位于云南境內(nèi)，對(duì)電網(wǎng)的局部頻率穩(wěn)定起著重要的作用，所有影響500 kV 線路的操作，均需要征得電力調(diào)度的許可。集控中心面臨著如何快速協(xié)調(diào)電網(wǎng)許可和電廠緊急消缺的挑戰(zhàn)。

(3) 對(duì)“無(wú)人值班、少人值守”模式的不適性。電力生產(chǎn)“發(fā)、輸、變、配、用”等環(huán)節(jié)均在同一時(shí)刻完成，國(guó)家電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)要求發(fā)電廠必須高度可靠，發(fā)生異常時(shí)，應(yīng)急處置必須快速高效[2]。J集控中心面臨著有限的條件下如何快速、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)與控制每一個(gè)生產(chǎn)異常的技術(shù)挑戰(zhàn)。

1.3 監(jiān)控技術(shù)的不適性

J 集控中心投產(chǎn)初期，存在信息延時(shí)、遠(yuǎn)控失敗、文本報(bào)警間歇性停止、歷史曲線錯(cuò)誤等問(wèn)題(見(jiàn)圖1)，嚴(yán)重影響了安全生產(chǎn)。

圖1 投產(chǎn)早期的技術(shù)缺陷因果示意

1.4 遠(yuǎn)程管理的不適性

流域遠(yuǎn)程集控管理并非全新事物，但由于定位不清晰，各發(fā)電集團(tuán)均存在人員投入不足、設(shè)計(jì)規(guī)劃不當(dāng)、調(diào)試質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、維護(hù)工作不到位等問(wèn)題，如圖2 所示。

1.5 精益化改造策略

上述問(wèn)題的本質(zhì)是：精確、實(shí)時(shí)的生產(chǎn)要求與落后的設(shè)備管理平臺(tái)之間無(wú)法調(diào)解的嚴(yán)重矛盾。數(shù)據(jù)量大、監(jiān)管要求嚴(yán)格、人員投入少等問(wèn)題，加劇了集控中心建設(shè)初期在整合電站的設(shè)計(jì)差異、功能差異、習(xí)慣差異等方面的困難。這些困難主要包括畫面繁多而難用，廠站數(shù)據(jù)參差不齊，設(shè)備缺陷和平臺(tái)缺陷交織，功能關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，管理上眾說(shuō)紛紜，誤改、漏改頻發(fā)，甚至陷入了“越檢修、越技改，出錯(cuò)越多，總是無(wú)法避免”的怪圈。

圖2 投產(chǎn)早期的管理缺陷因果示意

J 集控中心在汲取多次教訓(xùn)后，制定了科學(xué)的治理策略，采取軟件成熟度模型(capability maturity model，CMM)[3]和PDCA 方法來(lái)管理項(xiàng)目改造工作，如圖3 所示。首先按緊迫性、重要性制定項(xiàng)目的優(yōu)先矩陣圖，然后循序漸進(jìn)地逐一分析其原因、制定對(duì)策并及時(shí)閉環(huán)測(cè)試，反復(fù)迭代。J 集控中心的優(yōu)先矩陣圖中，依次需要解決的是基礎(chǔ)功能不經(jīng)用、關(guān)鍵功能不夠用、主要功能不好用等問(wèn)題。

圖3 軟件成熟度模型與PDCA 結(jié)合應(yīng)用

2 基礎(chǔ)功能“不經(jīng)用”的解決方法

遠(yuǎn)程集控精益化改造的首要工作是解決實(shí)時(shí)控制中的難題，包括解決遠(yuǎn)控超時(shí)、報(bào)警功能故障、歷史庫(kù)異常等問(wèn)題。

2.1 遠(yuǎn)控超時(shí)

改造前，集控中心與受控電廠間偶發(fā)遙控執(zhí)行不成功且無(wú)明顯反饋的問(wèn)題，如集控中心對(duì)電站A進(jìn)行開(kāi)停機(jī)組、分合開(kāi)關(guān)等操作時(shí)，信息反饋平均延時(shí)4.5 min，最高超過(guò)30 min，多次在電網(wǎng)重大故障中衍生出不安全事件。

采取了以下處理措施：

(1) 進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)和通信檢測(cè)，排除了通道容量不足等因素。

(2) 關(guān)閉了電站A 中數(shù)據(jù)類型為FA，F(xiàn)B，F(xiàn)C 的自定義104 報(bào)文，杜絕了大量?jī)?nèi)部文本上送導(dǎo)致的系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)砣麊?wèn)題。

(3) 解決了電站A 服務(wù)器時(shí)間不一致導(dǎo)致的執(zhí)行延時(shí)問(wèn)題。

(4) 關(guān)閉了不必要的GUI 界面和后臺(tái)服務(wù)。

經(jīng)過(guò)處理后，再也沒(méi)有發(fā)生過(guò)類似問(wèn)題。

2.2 報(bào)警功能故障

操作員工作站不定期出現(xiàn)簡(jiǎn)報(bào)無(wú)故停止刷新的情況，經(jīng)過(guò)深入研究，判斷為主機(jī)狀態(tài)識(shí)別不當(dāng)引起報(bào)文廣播中斷所致，多次升級(jí)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)判斷程序后得以解決。

2.3 歷史庫(kù)異常

歷史數(shù)據(jù)是集控中心快速定位故障原因、指導(dǎo)電廠進(jìn)行消缺的重要工具。但早期存在模擬量歷史數(shù)據(jù)不完整、圖形數(shù)據(jù)異常變0、曲線擬合不當(dāng)?shù)葐?wèn)題，導(dǎo)致歷史數(shù)據(jù)庫(kù)不經(jīng)用。經(jīng)多方努力查找，確認(rèn)為查詢引擎cx_oracle 存在兼容性問(wèn)題，導(dǎo)致AI 表創(chuàng)建異常等問(wèn)題的產(chǎn)生。

為快速解決上述問(wèn)題，增加了2 套MySQL 歷史庫(kù)，開(kāi)發(fā)了基于Tomcat 的查詢系統(tǒng)，不光解決了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、完整性問(wèn)題，而且查詢時(shí)間也從平均145 s 以上降低到了3.5 s 以下，多次為電廠功率波動(dòng)等問(wèn)題的解決提供了有力的支撐。

2.4 其他缺陷

解決了集控側(cè)服務(wù)器對(duì)時(shí)功能異常、文本報(bào)警顏色不符合行業(yè)規(guī)范等影響生產(chǎn)值班工作的問(wèn)題，系統(tǒng)的年不經(jīng)用次數(shù)從15 次降低到了0 次。

3 關(guān)鍵功能“不夠用”的解決方法

2017 年初電站C 全面接入后，J 集控中心包含有8.31 萬(wàn)個(gè)監(jiān)控測(cè)點(diǎn)，數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)大多數(shù)流域集控中心，信息浪涌現(xiàn)象頻發(fā)，值班員平均每2 s 就必須對(duì)一條報(bào)警信息做出處理，精神上稍有疏忽，漏監(jiān)視、漏執(zhí)行、誤調(diào)度、誤操作等不安全事件就會(huì)突然發(fā)生。為消除平臺(tái)關(guān)鍵功能“不夠用”狀況，須盡快解決信息繁多、不準(zhǔn)確、難識(shí)別、易出錯(cuò)等問(wèn)題，避免功能不足、維護(hù)不到位等上升為系統(tǒng)的“不經(jīng)用”問(wèn)題。

3.1 報(bào)警優(yōu)化

解決信息浪涌，主要是優(yōu)化實(shí)時(shí)信息的呈現(xiàn)方式，消除信息浪涌的次數(shù)及時(shí)長(zhǎng)，采取措施如下。

(1) 文本報(bào)警頻報(bào)的處理。集控中心依靠文本報(bào)警完成電站的生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)視，為解決信息浪涌問(wèn)題，開(kāi)展了相關(guān)整治工作。

① 報(bào)文分級(jí)，根據(jù)其重要性調(diào)整文本、語(yǔ)音、畫面、光字牌、報(bào)表等各類報(bào)警功能的出現(xiàn)方式和頻次[4]。

② 報(bào)文分層，按信息的重要性、緊迫性、冗余度等要素設(shè)定即時(shí)報(bào)警、越限報(bào)警或者不報(bào)警。

③ 報(bào)文分類，根據(jù)場(chǎng)合與系統(tǒng)的不同，各測(cè)點(diǎn)打散后列入“事故”“故障”“操作”等類別，運(yùn)行人員可以按類別進(jìn)行設(shè)備監(jiān)視。

報(bào)文分層后，再針對(duì)各廠站的生產(chǎn)特點(diǎn)，采取畫面替代、關(guān)停過(guò)程量等方式，消除了80 %以上的頻報(bào)條目。

經(jīng)相關(guān)整治優(yōu)化后，每分鐘僅產(chǎn)生5 ～10 條告警信息，人工干預(yù)量也降到了原來(lái)的1/3 以下。

(2) 語(yǔ)音報(bào)警頻報(bào)的處理。開(kāi)停機(jī)或者運(yùn)行異常時(shí)，語(yǔ)音數(shù)量多、語(yǔ)句過(guò)長(zhǎng)，甚至40 min 后，舊語(yǔ)音仍在消息隊(duì)列中排隊(duì)待播。改造后，僅選取緊迫的、關(guān)鍵的、容易疏忽的環(huán)節(jié)進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警，其他的信息直接剔除，初期優(yōu)化量就超過(guò)16 000 項(xiàng)；同時(shí)，通過(guò)語(yǔ)音文本的斷句、簡(jiǎn)化、自然化等處理，提高了語(yǔ)句的辨識(shí)度和準(zhǔn)確性，時(shí)效性大大提高。

(3) 內(nèi)部文本報(bào)警的過(guò)濾。針對(duì)電站A 內(nèi)部文本動(dòng)作量是常規(guī)遙信報(bào)警的9 ～100 倍左右。J 集控中心牽頭增加上位機(jī)報(bào)文過(guò)濾等功能，消除了內(nèi)部報(bào)文過(guò)多導(dǎo)致的嚴(yán)重延時(shí)現(xiàn)象。

3.2 防誤增強(qiáng)

防誤是遠(yuǎn)程集控重要的安全需求。通過(guò)聯(lián)合開(kāi)發(fā)，增加了遙調(diào)設(shè)定過(guò)大再確認(rèn)、操作驗(yàn)證碼、集控側(cè)邏輯閉鎖、畫面布局分離等功能，增強(qiáng)了防誤能力。

3.3 曲線強(qiáng)化

文本報(bào)警側(cè)重于“點(diǎn)”，需要持續(xù)監(jiān)控；而曲線則支持“線”的監(jiān)視，采用“線”監(jiān)視技術(shù)可以化解值班監(jiān)控的壓力。J 集控中心牽頭研發(fā)了實(shí)時(shí)曲線、突變報(bào)警、曲線數(shù)量擴(kuò)容、多坐標(biāo)軸設(shè)置、收藏夾、計(jì)劃曲線轉(zhuǎn)發(fā)、計(jì)劃變化預(yù)警[5]等高級(jí)功能，提升了負(fù)荷檢測(cè)、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)比對(duì)等工作效能，有效化解了事故排查以及實(shí)時(shí)監(jiān)控的風(fēng)險(xiǎn)，為電力市場(chǎng)的自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)提供了支撐。

3.4 其他改進(jìn)

為增強(qiáng)系統(tǒng)的功能性和安全性，J 集控中心牽頭開(kāi)展了改用安全操作系統(tǒng)、部署方式優(yōu)化、主機(jī)加固、計(jì)算自動(dòng)化等工作，降低了維護(hù)操作失誤風(fēng)險(xiǎn)，夯實(shí)了設(shè)備系統(tǒng)本質(zhì)安全基礎(chǔ)[6]。

4 主要功能“不好用”的解決方法

J 集控中心積極推進(jìn)數(shù)據(jù)治理優(yōu)化、人機(jī)界面優(yōu)化、程序功能升級(jí)等工作，解決了一批懸而未決的問(wèn)題，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)力。

4.1 數(shù)據(jù)治理優(yōu)化

為解決數(shù)據(jù)量大、辨識(shí)度低等基礎(chǔ)問(wèn)題，開(kāi)展了名稱統(tǒng)一化、簡(jiǎn)化、規(guī)范化等優(yōu)化工作，如圖4所示。配合報(bào)文的分級(jí)、分層、分類以及未復(fù)歸一覽表、簡(jiǎn)報(bào)分屏等模塊的開(kāi)發(fā)，為全面落實(shí)“無(wú)人值班、少人值守”管控要求打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖4 數(shù)據(jù)治理的對(duì)策示意

4.2 人機(jī)界面優(yōu)化

一方面是重新整合和繪制各類操作、監(jiān)視的畫面，整合數(shù)據(jù)，優(yōu)化調(diào)用方式[7]；另一方面，開(kāi)發(fā)了近期歷史雙擊快查、對(duì)象邏輯可視化等全新的功能，取得了良好的人機(jī)結(jié)合效果。

4.3 程序功能優(yōu)化

加強(qiáng)聯(lián)合開(kāi)發(fā)與測(cè)試，優(yōu)化了大量的程序功能，具體表現(xiàn)在：數(shù)據(jù)一覽表實(shí)現(xiàn)了安全、快速的數(shù)據(jù)檢索和查看；未復(fù)歸一覽表實(shí)現(xiàn)了核心狀態(tài)一屏掌控；程序庫(kù)啟動(dòng)方式變更為離線解壓縮，啟動(dòng)時(shí)間從最高35 min 降至2 min 左右等。

4.4 改造效果評(píng)價(jià)

通過(guò)治理和改造，J 集控中心逐步掌握了設(shè)備系統(tǒng)的維護(hù)管理能力，盤活了各項(xiàng)功能，系統(tǒng)可靠性、功能完備性、使用舒適度、綜合滿意度、信息準(zhǔn)確性等均達(dá)到了較高的水平。

5 結(jié)束語(yǔ)

從運(yùn)行實(shí)際出發(fā)，提出了基于準(zhǔn)確性、完備性、易用性的精益化改造方法，解決了集控中心系統(tǒng)“不經(jīng)用”“不夠用”“不好用”等問(wèn)題。改造后，系統(tǒng)可用率、告警準(zhǔn)確性、模塊使用效率均得到有效提升，同時(shí)文本報(bào)警、語(yǔ)音報(bào)警實(shí)現(xiàn)了精簡(jiǎn)，降低對(duì)人員監(jiān)盤的影響，滿足了流域集控的生產(chǎn)需要，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的最優(yōu)化配置，適應(yīng)快速變化的電力市場(chǎng)環(huán)境，為“全監(jiān)、全控”等工作奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。