基于大數(shù)據(jù)分析和先進(jìn)控制的智慧化電廠運(yùn)維中心的設(shè)想

沈志中，黃學(xué)文

（國(guó)家電投集團(tuán)江蘇電力有限公司，江蘇 南京 210009）

近年來，隨著我國(guó)電力市場(chǎng)的飛速發(fā)展，電廠也開始以獨(dú)立企業(yè)的身份參與激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，這就使得電廠在保證安全、穩(wěn)定生產(chǎn)的前提下，采取有效的措施來提升自身的經(jīng)濟(jì)效益。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，新技術(shù)、新設(shè)備已經(jīng)在電力行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)了智慧電廠的建設(shè)，提高了電廠信息化、自動(dòng)化、數(shù)字化的水平，如開展大數(shù)據(jù)分析和現(xiàn)場(chǎng)控制總線技術(shù)等。當(dāng)前，大部分電廠也認(rèn)識(shí)到了“大數(shù)據(jù)”“信息化技術(shù)”的重要性，并且開始將其引入電廠的運(yùn)維管理中，形成了一種全新的管理理念，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)電廠的生產(chǎn)模式、經(jīng)營(yíng)模式、業(yè)務(wù)流程以及管理方式和組織方式，重新整合了電廠的綜合資源，建立了智慧化的運(yùn)維管理中心，實(shí)現(xiàn)了電廠效率和效益的提升，不僅提高了電廠的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，更有效地促進(jìn)了電廠的可持續(xù)發(fā)展。

1 智慧化電廠運(yùn)維中心設(shè)立的背景分析

伴隨著社會(huì)科技水平的不斷提升，現(xiàn)代信息技術(shù)已經(jīng)成為生產(chǎn)生活中不可或缺的關(guān)鍵，加快了數(shù)據(jù)的傳輸速度，并且提高了安全性和可靠性。在此背景下，各行各業(yè)都開始將大數(shù)據(jù)分析、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入自身的發(fā)展中，并積極地進(jìn)行了變革和轉(zhuǎn)型，改變了傳統(tǒng)的管理模式，探索全新的績(jī)效增長(zhǎng)點(diǎn)。電力行業(yè)作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要組成部分，安全、穩(wěn)定是其發(fā)展的根本，原本的管理模式處于安全考慮，與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合相對(duì)較晚。而隨著我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)加密技術(shù)的發(fā)展，有效地消除了數(shù)據(jù)安全顧慮。因此，電力行業(yè)需要及時(shí)的轉(zhuǎn)變觀念，結(jié)合大數(shù)據(jù)積極的進(jìn)行轉(zhuǎn)型，借助互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析來提高自身的效益，這也是當(dāng)前電廠重點(diǎn)研究的難題。

就實(shí)際情況來看，一些電廠在開展運(yùn)維管理時(shí)，仍舊受傳統(tǒng)思想影響，管理模式也是十分的粗放、單一和分散，各個(gè)單位電廠都各自為政，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)都是依靠自身進(jìn)行，在進(jìn)行維護(hù)時(shí)，也是能自己修補(bǔ)就自己修補(bǔ)，遇到自己解決不了的問題，就聯(lián)系廠家協(xié)助解決，其經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)則是定期地向上級(jí)上報(bào)。但上級(jí)集團(tuán)公司由于受傳統(tǒng)管理模式的制約，對(duì)電廠的監(jiān)控也僅停留在各項(xiàng)指標(biāo)上，并無法全面地了解到各電廠的真實(shí)狀況。通過上述的種種問題來看，傳統(tǒng)的分布式管理不利于電廠朝著精細(xì)化管理的方向發(fā)展，并且影響了利益的最大化。因此，在當(dāng)前大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，電廠為了有效地實(shí)現(xiàn)精益求精，就要做出調(diào)整和改變，由分布式管理轉(zhuǎn)向集中式管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)集中化、數(shù)據(jù)化和智能化。

2 電廠運(yùn)維集中管理的發(fā)展方向

要想實(shí)現(xiàn)智慧化電廠運(yùn)維的集中管理，主要從以下方面得以體現(xiàn)，分別為智能化設(shè)備和智能型控制系統(tǒng)。第一，電廠智能化設(shè)備。電廠信息的豐富程度與智能化設(shè)備之間有著密切的聯(lián)系。以往的電廠設(shè)備都是通過傳統(tǒng)的接線方式（硬接線）向DCS系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備信號(hào)的傳輸，但受到電纜數(shù)量的影響限制了信息的傳輸，無法全面對(duì)信息進(jìn)行輸送。通過運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，有效地解決了信息傳輸不全的情況，其能夠?qū)⒏鳡顟B(tài)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化傳輸，保證了信息傳輸?shù)娜嫘?，并?shí)現(xiàn)了電廠的信息化、自動(dòng)化管理。智能化設(shè)備可以有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)端口與通訊模板之間的匹配，將產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾硐到y(tǒng)中，保證數(shù)據(jù)分析的有效開展。第二，智能型控制系統(tǒng)。當(dāng)前，大部分電廠仍是采用較為傳統(tǒng)的經(jīng)典控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，這就使得控制水平無法滿足當(dāng)前的實(shí)際需求，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行參數(shù)的波動(dòng)，進(jìn)而影響機(jī)組的正常運(yùn)行，因此，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行更新尤為重要。通過運(yùn)用先進(jìn)控制，能有效地提高機(jī)組控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)度，如模型預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)、可編程邏輯控制器、信息管理系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制系統(tǒng)，為電廠的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

3 智慧化電廠運(yùn)維中心的功能和構(gòu)成

單位電廠機(jī)組是智慧化電廠運(yùn)維中心系統(tǒng)中的基礎(chǔ)內(nèi)容。單位電廠在接入運(yùn)維中心系統(tǒng)時(shí)，基本分為兩種方式。其一為新建機(jī)組，通過采購和運(yùn)用智能型設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化數(shù)據(jù)的采集，并借助數(shù)據(jù)終端將全部數(shù)據(jù)傳至上級(jí)。為了減輕DCS系統(tǒng)的工作量，可將一些與控制系統(tǒng)無關(guān)的數(shù)據(jù)不進(jìn)行連接。就已投產(chǎn)機(jī)組而言，并不適合進(jìn)行大規(guī)模的更換，對(duì)此，就需要將DCS系統(tǒng)和與其關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步上傳，雖然整體數(shù)據(jù)量可能略有不足，但不會(huì)對(duì)系統(tǒng)基本功能產(chǎn)生影響。省級(jí)電力公司是智慧電廠運(yùn)維中心的關(guān)鍵點(diǎn)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單位電廠的監(jiān)管，還保障著信息通訊的安全和順暢。通過互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)收集下屬電廠的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，匯總后向上級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行傳輸。大區(qū)分公司是運(yùn)維中心系統(tǒng)中的核心，包含諸多部門，如數(shù)據(jù)分析部、先進(jìn)控制部和遠(yuǎn)程診斷部等，通過相互協(xié)作，能夠更好地發(fā)揮出運(yùn)維中心的作用。

數(shù)據(jù)分析部的主要職責(zé)就是在大量的數(shù)據(jù)中挖掘所蘊(yùn)涵的價(jià)值和規(guī)律。數(shù)據(jù)分析部門通過對(duì)運(yùn)維中心所采集的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、比較和統(tǒng)計(jì)，從而按照廠家或者是機(jī)組性能等進(jìn)行合理分類，能夠?qū)C(jī)組的應(yīng)用和運(yùn)行進(jìn)一步優(yōu)化。通過將數(shù)據(jù)分析的結(jié)果傳輸給調(diào)試部門，不僅能夠保證機(jī)組的生產(chǎn)效率，還可以將分析出的機(jī)組問題進(jìn)行反饋，使廠家在對(duì)相關(guān)技術(shù)更新時(shí)有所參考，從而提高整體行業(yè)水平。

先進(jìn)控制部的主要職責(zé)就是借助先進(jìn)的控制理論和控制系統(tǒng)，來解決當(dāng)前存在的各種不足和問題，常見的有運(yùn)行參數(shù)的波動(dòng)、自動(dòng)化技術(shù)水平等。先進(jìn)控制部的控制理論是建立在以往經(jīng)典控制理論基礎(chǔ)上的，其包含模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及模型預(yù)測(cè)控制等方面。其中，模型預(yù)測(cè)控制就是通過信息手段對(duì)機(jī)組整個(gè)生命周期建立模型，從而消除存在的偏差，提高對(duì)參數(shù)的控制的穩(wěn)定性。在進(jìn)行數(shù)字模型構(gòu)建時(shí)，單位電廠所上傳的大量數(shù)據(jù)為其提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持，而且還可以對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，提高數(shù)字模型的精準(zhǔn)性，保證預(yù)測(cè)結(jié)果不會(huì)出現(xiàn)偏差。運(yùn)維中心需要定期地對(duì)模型進(jìn)行維護(hù)，就精準(zhǔn)度控制提出有效的建議，并將其傳遞給各單位電廠，實(shí)現(xiàn)對(duì)單位電廠運(yùn)行的合理指導(dǎo)，進(jìn)而保證運(yùn)行狀態(tài)的安全穩(wěn)定。

遠(yuǎn)程診斷部顧名思義就是對(duì)機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析，進(jìn)而診斷是否存在故障。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，機(jī)組產(chǎn)生故障很少為突發(fā)性故障，因此，需要遠(yuǎn)程診斷部從機(jī)組數(shù)據(jù)中分析出異常點(diǎn)，及時(shí)地發(fā)出預(yù)警，提供有效的解決措施，從而在故障發(fā)生之前就解決故障，避免機(jī)組出現(xiàn)停工的情況。

同時(shí)，遠(yuǎn)程診斷部還設(shè)有專家系統(tǒng)，可以對(duì)發(fā)生的故障進(jìn)行分析總結(jié)，掌握故障產(chǎn)生的影響因素，制定相應(yīng)的解決措施，進(jìn)而避免以后再發(fā)生同樣的問題。

4 結(jié)語

總之，隨著現(xiàn)代化電廠的不斷發(fā)展，智慧化電廠運(yùn)維中心所產(chǎn)生的工作量是十分龐大的，單依靠人力已經(jīng)無法有效地進(jìn)行分析和控制，這就需要現(xiàn)代化信息技術(shù)來發(fā)揮全部的功能。對(duì)此，需要從整個(gè)電力行業(yè)的角度出發(fā)，提高制造、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)等方面的技術(shù)水平，從而促進(jìn)電力行業(yè)發(fā)展到一個(gè)全新的高度。電力行業(yè)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要支柱，各大電力集團(tuán)作為運(yùn)維中心體系中的核心，要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的觀念，打破門戶壁壘，從而為社會(huì)發(fā)展提供更高效的電力供應(yīng)。