智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用

舒長清

（國網(wǎng)湖南省電力有限公司鳳灘水力發(fā)電廠，湖南 沅陵 419600）

0 引 言

智慧電廠之所以稱作“智慧”，主要是體現(xiàn)在電廠的自動化上，如自動管理、自主學(xué)習(xí)、自我判斷等[1]。近年來，各式各樣的新型數(shù)字化系統(tǒng)被電力企業(yè)運用于工作之中。這些系統(tǒng)的運用導(dǎo)致數(shù)據(jù)資源變成電力公司經(jīng)營過程中的關(guān)鍵要素。同時，快速增多的數(shù)據(jù)也給系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲與處理帶來困難。

1 一體化大數(shù)據(jù)平臺

1.1 智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)來源分析

當(dāng)前電力管控信息化水平日益增高，管理模式也在不斷改變，電廠需要進(jìn)行如下步驟管理數(shù)據(jù)。

（1）生產(chǎn)數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)的重要組成部分是智慧大數(shù)據(jù)，具有極高的價值。生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括各個設(shè)備的信息、消耗數(shù)據(jù)以及設(shè)備故障信息等，工作人員可從中總結(jié)出新經(jīng)驗，用以保護(hù)維護(hù)系統(tǒng)。

（2）運營管理數(shù)據(jù)。電廠需要多種數(shù)據(jù)維護(hù)支持，其中的數(shù)據(jù)往往跨越了多個行業(yè)。對此數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，可總結(jié)并提取有效信息，幫助企業(yè)做出最優(yōu)化的決定[1]。

智慧電廠大數(shù)據(jù)可分成結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)類型和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)類型。其中，前者包含即時與非即時數(shù)據(jù)，后者則主要包含一些音頻資料。

1.2 一體化大數(shù)據(jù)平臺構(gòu)架

智慧電廠的數(shù)據(jù)繁雜且數(shù)量龐大，為滿足數(shù)據(jù)處理要求，需要構(gòu)建一體化大數(shù)據(jù)平臺構(gòu)架。在平臺中，電廠原始數(shù)據(jù)經(jīng)處理后歸納至數(shù)據(jù)庫，并以數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)為依據(jù)執(zhí)行監(jiān)視，實施深層次剖析，用戶也可登陸平臺查閱。系統(tǒng)采取分層架構(gòu)形式可以幫助系統(tǒng)擴展業(yè)務(wù)，避免進(jìn)行二次開發(fā)，減少運營的成本，縮短開發(fā)的周期，有助于適應(yīng)需求變化。

（1）采集數(shù)據(jù)層。該層主要負(fù)責(zé)收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，也支持在數(shù)據(jù)庫中實時進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

企業(yè)在合并重組的過程中，應(yīng)對財務(wù)管理體系進(jìn)行優(yōu)化。首先其應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一財務(wù)管理目標(biāo)與制度，從而使各部門的工作得以凝聚。其次財務(wù)部門應(yīng)當(dāng)利用大數(shù)據(jù)以及信息技術(shù)，構(gòu)建更為高效的管理體系。最后財務(wù)部門應(yīng)增設(shè)管理會計職能，以提升資金的使用效率。

（2）數(shù)據(jù)傳輸、處理層。該層主要負(fù)責(zé)從數(shù)據(jù)的采集到數(shù)據(jù)的傳輸?shù)綌?shù)據(jù)的輸入一系列過程。處理數(shù)據(jù)時一般采用多種數(shù)據(jù)核算模型，可對數(shù)據(jù)的完備性、可靠性加以檢驗，篩選錯誤采集的數(shù)據(jù)，且修正之后再次檢查，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[2]。

（3）存儲數(shù)據(jù)層。該模板是平臺的數(shù)據(jù)保存與管控中心，能夠為搜集并經(jīng)核算數(shù)據(jù)的儲存帶來便利，且在進(jìn)行統(tǒng)一管理的同時，還采取了備份處理。

（4）業(yè)務(wù)處理層。該層依據(jù)各模塊的處理準(zhǔn)則，處理各模塊的數(shù)據(jù)，并將處理結(jié)果存入數(shù)據(jù)存儲的中心。

1.3 一體化大數(shù)據(jù)平臺的功能分析

一體化大數(shù)據(jù)平臺具備處理問題的一系列機制，可通過實時的監(jiān)控發(fā)現(xiàn)問題，并最終來解決問題。

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要包括實時信息、實驗得來的信息以及文檔提取的信息。

（2）數(shù)據(jù)甄別。即是對將處理的數(shù)據(jù)實施甄別，剔除不滿足要求的數(shù)據(jù)并發(fā)出警示。

（3）實時分析。運用具體的程序系統(tǒng)實現(xiàn)實時分析，如實時計算和實時警告計算。

（4）分析統(tǒng)計。出于系統(tǒng)功能的要求，參照結(jié)果展開分析，并且按照對應(yīng)的業(yè)務(wù)規(guī)定執(zhí)行統(tǒng)計分析。

（5）大數(shù)據(jù)分析。具體實施時，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析并處理一系列工作，并展示處理信息[2]。

2 關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理與儲存的實現(xiàn)

通過構(gòu)造智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺，得到有效處理的數(shù)據(jù)量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)量。鑒于數(shù)據(jù)本身具有復(fù)雜和多樣性的特點，列出如下幾點數(shù)據(jù)平臺應(yīng)滿足的標(biāo)準(zhǔn)。

（1）可同時高效率運用實時和過往的數(shù)據(jù)，作為決定與決策的參考，甚至可以幫助企業(yè)得到不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)，并發(fā)現(xiàn)存在其中的信息。

（2）利用時間序列的友好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)系統(tǒng)，查詢時可利用大數(shù)據(jù)技術(shù)提高效率，加快系統(tǒng)的讀寫。

（3）采取直接獲取數(shù)據(jù)的方式，可直接融合一個企業(yè)的全部數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理，減少因明確再生時間信號所需要的數(shù)據(jù)量。

2.2 基于大數(shù)據(jù)的智能預(yù)警模式

出于電廠安全運行和經(jīng)濟運行的高要求考慮，一體化大數(shù)據(jù)平臺需要引入人工智能，以此實行全面自動化監(jiān)視各部件的運行情況，做到預(yù)先報警。與以前的數(shù)據(jù)剖析不同，智能預(yù)警技術(shù)是在事故產(chǎn)生前，發(fā)現(xiàn)異常問題并舉報，同時提供出異常的趨勢和異常的相關(guān)參數(shù)，幫助處理異常問題。智能預(yù)警技術(shù)不僅可以監(jiān)視轉(zhuǎn)動設(shè)備，還可以對所有系統(tǒng)和設(shè)備組執(zhí)行監(jiān)視模式，監(jiān)控各種工作流程。

2.3 時間序列數(shù)據(jù)中噪聲點和缺失點修正模型的建立

智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺利用時間序列模型識別各部件運行狀態(tài)，判斷設(shè)備是否處于異常和是不是能夠提取相關(guān)可用信息。當(dāng)因設(shè)備異常導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集不正常時，該模型可自行分析故障，并提供出有效的參考信息。在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時，可根據(jù)數(shù)據(jù)異常的種類選擇不同的修正公式。不同于傳統(tǒng)的刪除噪聲點處理模式，時間序列數(shù)據(jù)可幫助檢查數(shù)據(jù)中是否帶有噪聲點和缺失點等相關(guān)信息，避免有用信息被丟棄，有助于體現(xiàn)時間序列的動態(tài)變化[3]。

提前預(yù)警和分析異?，F(xiàn)象，可為相關(guān)人員提供異常參數(shù)信息、范圍和發(fā)生時間，便于人員確定故障設(shè)備。同時，在發(fā)生故障后，工作人員可以查看分析數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確快速找出故障發(fā)生的原因，有助于機組盡快恢復(fù)可靠運行，保證電廠安全工作，提高電廠收益。

3 實際應(yīng)用

在實際應(yīng)用中，智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺可以幫助采集、處理、存儲、分析相關(guān)的使用數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)正確數(shù)據(jù)和結(jié)果，具有極高的可信任性和安全性[4]。

3.1 智能預(yù)警實例

智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺通過分析觀測點數(shù)據(jù)的歷史運行區(qū)間和監(jiān)控系統(tǒng)報警值，建立了相關(guān)的監(jiān)測的模型，可進(jìn)行全天候的觀察預(yù)測。同時，在發(fā)生異常時，系統(tǒng)會自動報警，并顯示趨勢圖，詳細(xì)展示報警具體信息。通過一系列數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)，工作人員對觀測情況有了清醒的認(rèn)識，便于制定檢查順序。

3.2 小指標(biāo)智能管理

指標(biāo)管理體系是電廠管理體系的重要組成部分。若采取人工作業(yè)形式，不僅耗費大量的時間，也增大了出錯的可能性。而該平臺引入了智能管理系統(tǒng)，能夠自主分析指標(biāo)是否超標(biāo)[5]。

4 結(jié) 論

智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺的結(jié)構(gòu)與電力領(lǐng)域的各個特征均契合，具有可信任性和安全性。同時，它以大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過發(fā)掘與剖析數(shù)據(jù)，歸納出有實用價值的信息，從而輔助電力公司進(jìn)行設(shè)備運維與管控。該系統(tǒng)滿足構(gòu)建智慧電廠的需求，為電力企業(yè)自動化與機械化的實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)，并顯著提升企業(yè)工作效率。