百萬燃煤機(jī)組智能監(jiān)盤系統(tǒng)的研究和應(yīng)用

國(guó)能神華九江發(fā)電有限責(zé)任公司 丁 湧 趙閆濤

國(guó)家對(duì)加速工業(yè)大數(shù)據(jù)中心體系建設(shè)，促進(jìn)數(shù)據(jù)匯聚、分析和應(yīng)用，加速工業(yè)企業(yè)數(shù)字化、信息化、智能化轉(zhuǎn)型推動(dòng)力度逐漸加大。隨著電力市場(chǎng)的不斷變化，迫使發(fā)電生產(chǎn)的方式也隨之改變，機(jī)組啟停增多、負(fù)荷率和運(yùn)行小時(shí)數(shù)下降、機(jī)組運(yùn)行工況變化大，對(duì)運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度和技能都提出更高要求，運(yùn)行人員人力緊張、壓力巨大。

面對(duì)數(shù)百幅運(yùn)行監(jiān)視畫面、上萬個(gè)監(jiān)視參數(shù)點(diǎn)，仍然采用傳統(tǒng)的監(jiān)盤方式，憑人工和經(jīng)驗(yàn)對(duì)大量參數(shù)同時(shí)分析，造成運(yùn)行人員工作強(qiáng)度大、重復(fù)工作多，存在監(jiān)視不到位、對(duì)參數(shù)的早中期趨勢(shì)變化感知滯后等問題。現(xiàn)場(chǎng)抄表為手動(dòng)抄寫或錄入，浪費(fèi)大量工作時(shí)間和精力。因此亟待提高運(yùn)行監(jiān)盤的自動(dòng)化、智能化程度?；谝陨蠂?guó)家政策導(dǎo)向和當(dāng)前內(nèi)外部環(huán)境，作為央企發(fā)電企業(yè)，必須響應(yīng)號(hào)召、主動(dòng)作為、積極探索[1]。

本文詳細(xì)闡述了一種利用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)海量數(shù)據(jù)和建模智能算法構(gòu)建的百萬燃煤機(jī)組智能監(jiān)盤系統(tǒng)的研究思路，以及該系統(tǒng)在國(guó)家能源集團(tuán)九江電廠（2×1000MW 燃煤機(jī)組）的實(shí)際落地應(yīng)用情況。

1 智能監(jiān)盤系統(tǒng)工作原理

為了完成對(duì)測(cè)點(diǎn)異常的捕捉和預(yù)警，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視及診斷，我廠智能監(jiān)盤系統(tǒng)的構(gòu)建需要用到以下原理。

1.1 大數(shù)據(jù)建模和健康基準(zhǔn)值計(jì)算

監(jiān)盤預(yù)警模型采用基于相似性原理的建模技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組大量運(yùn)行參數(shù)的海量歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘分析，基于機(jī)理的分析和數(shù)學(xué)方法相結(jié)合研究建模，建立機(jī)組重要系統(tǒng)與關(guān)鍵設(shè)備的正常運(yùn)行過程的高保真歷史經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。?duì)這些模型逐個(gè)進(jìn)行模式識(shí)別和數(shù)據(jù)訓(xùn)練，建立現(xiàn)場(chǎng)可用的個(gè)性化健康模型[2]。

系統(tǒng)或設(shè)備健康模型在現(xiàn)場(chǎng)上線，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接入后，即可計(jì)算系統(tǒng)或設(shè)備下測(cè)點(diǎn)的健康基準(zhǔn)值，這是智能監(jiān)盤系統(tǒng)最重要的基準(zhǔn)。進(jìn)而通過設(shè)置的偏差閾值，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)參數(shù)的早期異常捕捉和報(bào)警。

1.2 嚴(yán)重程度計(jì)算

嚴(yán)重程度計(jì)算是對(duì)所監(jiān)視的系統(tǒng)或設(shè)備下的每一個(gè)測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)計(jì)算其偏差健康基準(zhǔn)值的嚴(yán)重程度，將測(cè)點(diǎn)偏離科學(xué)、量化進(jìn)行表征。實(shí)時(shí)嚴(yán)重程度是除了健康基準(zhǔn)值以外的又一個(gè)重要基準(zhǔn)。

1.3 監(jiān)視組

設(shè)備的異?；蚬收?，以及設(shè)備、系統(tǒng)、機(jī)組整體性能的劣化，都必然反應(yīng)到底層一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行參數(shù)上，因此需要進(jìn)行關(guān)聯(lián)性的測(cè)點(diǎn)組監(jiān)視和預(yù)警提示。以設(shè)備故障模式或運(yùn)行異常模式為主，其次參考現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)盤習(xí)慣，形成關(guān)聯(lián)測(cè)點(diǎn)的智能監(jiān)盤監(jiān)視組。通過后臺(tái)設(shè)置的測(cè)點(diǎn)系列觸發(fā)規(guī)則最終實(shí)現(xiàn)提前捕捉測(cè)點(diǎn)異常變化、自動(dòng)形成早期監(jiān)視報(bào)警。

2 智能監(jiān)盤系統(tǒng)架構(gòu)

智能監(jiān)盤系統(tǒng)部署在現(xiàn)場(chǎng)信息安全網(wǎng)絡(luò)三區(qū)，其數(shù)據(jù)源來源于現(xiàn)場(chǎng)SIS 系統(tǒng)PI 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)秒級(jí)采集。系統(tǒng)內(nèi)置自身實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)以網(wǎng)頁形式展示，用戶在自己內(nèi)網(wǎng)客戶機(jī)即可訪問和使用系統(tǒng)。智能監(jiān)盤系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)從數(shù)據(jù)流上可分為數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)中臺(tái)、業(yè)務(wù)中臺(tái)、應(yīng)用服務(wù)、業(yè)務(wù)接口和展示層等六個(gè)層級(jí)[3]。

圖1 智能監(jiān)盤系統(tǒng)的架構(gòu)

從現(xiàn)場(chǎng)SIS 系統(tǒng)PI 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫采集到的數(shù)據(jù)，輸入到數(shù)據(jù)中臺(tái)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)入業(yè)務(wù)中臺(tái)，經(jīng)過對(duì)應(yīng)的建模服務(wù)、用戶中心等平臺(tái)后，引入到應(yīng)用服務(wù)中智能監(jiān)盤應(yīng)用，最終通過業(yè)務(wù)接口輸出至展示層的綜合展示門戶，用戶可進(jìn)行系統(tǒng)訪問和使用。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

我廠的智能監(jiān)盤系統(tǒng)于2021年7月份完成現(xiàn)場(chǎng)部署和調(diào)試。運(yùn)行智能監(jiān)盤系統(tǒng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容覆蓋1號(hào)機(jī)組、2號(hào)機(jī)組及公用系統(tǒng)下全部設(shè)備，接入全廠共計(jì)57個(gè)系統(tǒng)、153臺(tái)設(shè)備，測(cè)點(diǎn)總數(shù)達(dá)32000余個(gè)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全部測(cè)點(diǎn)分鐘級(jí)掃描和異常監(jiān)測(cè)預(yù)警。系統(tǒng)通過判斷規(guī)則生成報(bào)警單，通過自定義流程引擎推送至相關(guān)部門和人員，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理。智能監(jiān)盤系統(tǒng)同時(shí)提供自動(dòng)抄表功能，幫助運(yùn)行人員抄表，減輕工作負(fù)擔(dān)；提供自定義判據(jù)功能，用戶按需可配置自己的個(gè)性化判據(jù)。

經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定良好。在系統(tǒng)、設(shè)備的測(cè)點(diǎn)預(yù)警方面取得了良好的效果，形成多個(gè)有效案例，顯著提高了運(yùn)行監(jiān)盤的質(zhì)量和效率，同時(shí)也大大減輕了運(yùn)行人員的工作量。

綜上，該系統(tǒng)是一種對(duì)電廠運(yùn)行監(jiān)盤具有重大意義的智能監(jiān)盤系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)的成功應(yīng)用證明了其科學(xué)性、有效性和準(zhǔn)確性。智能監(jiān)盤系統(tǒng)的建設(shè)和投入使用，大大豐富了我廠智慧電廠的建設(shè)內(nèi)容，提高電廠數(shù)據(jù)化、智慧化、精益化生產(chǎn)管理水平，行業(yè)示范效應(yīng)顯著。同時(shí)，該系統(tǒng)可復(fù)制、可推廣，能力突出，在集團(tuán)和業(yè)內(nèi)取得廣泛關(guān)注。