水電站智能化通信運(yùn)維的應(yīng)用與思考

王珍珍

（南京南瑞水利水電科技有限公司，江蘇 南京 210012）

1 水電站智能化通信運(yùn)維的內(nèi)容

水電站智能化建設(shè)通過(guò)應(yīng)用各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，如傳感測(cè)量技術(shù)、控制系統(tǒng)和通信技術(shù)等，使各部分能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通，加強(qiáng)安全性、穩(wěn)定性；通過(guò)應(yīng)用高速與雙向通信技術(shù)、信息與通信技術(shù)（Information and Communications Technology，ICT），構(gòu)建水電站智能化大框架，為今后實(shí)現(xiàn)智能化通信夯實(shí)基礎(chǔ)[1]。

智能水電站是智能電網(wǎng)的其中一部分，在保證安全性、穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，還需要優(yōu)化水電站運(yùn)行管理模式，構(gòu)建智能化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水電站的高效運(yùn)行。水電站智能化建設(shè)的其中一個(gè)特征便是信息化與數(shù)字化，智能化通信運(yùn)維方面需要注意如下內(nèi)容。

（1）構(gòu)建信息采集網(wǎng)絡(luò)。利用多元化傳感器采集水電站運(yùn)行過(guò)程中形成的狀態(tài)信息，如電壓、電流、發(fā)電量和水流量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，采集信息后傳遞至管理系統(tǒng)，形成標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范性信息，使水電站數(shù)據(jù)采集更具有智能化特征。

（2）構(gòu)建高速標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)。水電站智能電網(wǎng)的連接主要依靠通信網(wǎng)絡(luò)，通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)有利于節(jié)約各個(gè)模塊之間通信的成本，提升通信效率，而且還可以實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)共享，使信息能夠達(dá)成更加深層次的互動(dòng)，全面了解水電站的運(yùn)行現(xiàn)狀，制定水電站調(diào)度管理統(tǒng)一決策，并夯實(shí)硬件基礎(chǔ)。

（3）構(gòu)建智能化控制中心。以往水電站控制主要使用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)中利用上位機(jī)進(jìn)行中控室集控管理[2]。實(shí)現(xiàn)智能化建設(shè)之后，控制中心集成了數(shù)據(jù)共享平臺(tái)、綜合智能決策管理系統(tǒng)，這在水電站狀態(tài)、故障等多個(gè)方面均實(shí)現(xiàn)了智能化管理，也是通信運(yùn)行維護(hù)的重要載體。

2 水電站智能化通信運(yùn)維設(shè)計(jì)

智能化水電站和傳統(tǒng)水電站之間不僅是信息采集、整合存在區(qū)別，業(yè)務(wù)流程處理與分析也有根本差別。水電站智能化通信運(yùn)維利用自動(dòng)化處理技術(shù)，使數(shù)據(jù)傳輸帶寬得到優(yōu)化，而且傳輸效率、穩(wěn)定性也進(jìn)一步加強(qiáng)。在此基礎(chǔ)上，智能化通信運(yùn)維的優(yōu)勢(shì)也得到了展現(xiàn)，從原本的線路、語(yǔ)音人工運(yùn)維轉(zhuǎn)型為自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)維，大力引進(jìn)信息化技術(shù)，全面實(shí)現(xiàn)了水電站通信系統(tǒng)運(yùn)維智能化[3]。

智能化通信運(yùn)維一般是為集控站、巨型水電站調(diào)度服務(wù)，而通信設(shè)備則是在集控中心、電廠中部署，為電力監(jiān)控、數(shù)據(jù)調(diào)度、系統(tǒng)運(yùn)維、調(diào)度語(yǔ)音等基礎(chǔ)業(yè)務(wù)提供支持，但相關(guān)設(shè)備的種類較多，而且分布也相對(duì)分散。根據(jù)水電站生產(chǎn)業(yè)務(wù)，電力通信系統(tǒng)有光傳輸、調(diào)度交換、行政語(yǔ)音、視頻會(huì)議、應(yīng)急衛(wèi)星通信與綜合管理等各項(xiàng)子系統(tǒng)，所有子系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，而且負(fù)責(zé)支撐通信業(yè)務(wù)，彼此之間相互聯(lián)系。水電站智能化通信運(yùn)維實(shí)施期間，基于以上結(jié)構(gòu)，可確定其運(yùn)維的要點(diǎn)。一是通信系統(tǒng)運(yùn)維管理要保證快捷性，建立一站式管理模式或是移動(dòng)端管理軟件，滿足運(yùn)維人員的作業(yè)需求，也可提高通信運(yùn)維效率。二是子系統(tǒng)運(yùn)行期間形成的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)自動(dòng)化、智能化分析，促使運(yùn)維人員全面了解設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀，預(yù)知設(shè)備可能發(fā)生的故障風(fēng)險(xiǎn)[4]。三是通信設(shè)備、線纜等實(shí)現(xiàn)可視化，終端運(yùn)維人員實(shí)時(shí)觀察遠(yuǎn)端情況，采取相應(yīng)的運(yùn)維方法。四是研發(fā)通信預(yù)警系統(tǒng)，構(gòu)建通信服務(wù)體系，加強(qiáng)水電站智能化通信運(yùn)維的規(guī)范性。

對(duì)于水電站智能化通信運(yùn)維的設(shè)計(jì)，建議分別從大數(shù)據(jù)處理、移動(dòng)端研發(fā)、三維建模、工具設(shè)計(jì)以及5G應(yīng)用等維度著手，提出設(shè)計(jì)方案如下。

（1）應(yīng)用5G技術(shù)。5G網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)比，不僅具有超大帶寬超高速率的優(yōu)勢(shì)，而且延時(shí)低、可靠性高。憑借大帶寬解決大文件傳輸存在的問(wèn)題，而且低延遲可以保證信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，利用超大連接增加接入點(diǎn)數(shù)量，小部件也與5G網(wǎng)絡(luò)連接。水電站智能化通信的5G部署可以采用獨(dú)立基站專用頻率或者數(shù)據(jù)分級(jí)，利用邊緣計(jì)算技術(shù)，隔離本地和對(duì)外業(yè)務(wù)。設(shè)計(jì)獨(dú)立基站，適合在安全性要求高的場(chǎng)景中運(yùn)用，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)只是在5G覆蓋范圍中傳輸，無(wú)法實(shí)現(xiàn)外傳。由于主要采用專用頻率，加之時(shí)延低、可以規(guī)避范圍內(nèi)其他頻段無(wú)線信號(hào)干擾，因此也保證了穩(wěn)定性。運(yùn)用邊緣計(jì)算方法，手機(jī)信號(hào)、設(shè)備信息之間能夠完全分離，5G設(shè)備、水電站中的電力通信設(shè)備達(dá)到互聯(lián)，利用通信設(shè)備形成信息，一般不會(huì)傳輸?shù)揭苿?dòng)運(yùn)營(yíng)商。隔離手機(jī)信號(hào)只能夠與運(yùn)營(yíng)商連接，通常不會(huì)采集到系統(tǒng)運(yùn)維信息[5]。

（2）通信一體化管理與設(shè)計(jì)。水電站智能化通信運(yùn)維還需要建立一體化管理系統(tǒng)，加強(qiáng)智能化運(yùn)維的統(tǒng)一性。一體化系統(tǒng)將所有通信子系統(tǒng)集成，顯著提高預(yù)警信息處理、通信服務(wù)管理效率，運(yùn)維數(shù)據(jù)也能夠在系統(tǒng)中自動(dòng)歸類、分析，達(dá)到水電站電力通信運(yùn)維一體化、可視化的目的。選擇相關(guān)算法深度挖掘運(yùn)維數(shù)據(jù)，分析系統(tǒng)運(yùn)行存在的薄弱之處，并提出業(yè)務(wù)改善與優(yōu)化的對(duì)策，使水電站通信運(yùn)維向智慧化方向轉(zhuǎn)型。

3 水電站智能化通信運(yùn)維現(xiàn)狀

水電站建設(shè)與發(fā)展務(wù)必保證與時(shí)俱進(jìn)。結(jié)合水電廠智能化建設(shè)與發(fā)展的現(xiàn)狀，對(duì)于通信運(yùn)維工作的實(shí)施，應(yīng)該提前制定通信運(yùn)維方案，再根據(jù)要求采購(gòu)相關(guān)設(shè)備，并完成部署。但是目前在通信運(yùn)維方面依然面臨一些問(wèn)題，導(dǎo)致通信受阻，智能化通信運(yùn)維也必須提高科學(xué)技術(shù)水平。

現(xiàn)如今，水電站通信運(yùn)維不僅要擴(kuò)大覆蓋面、提高帶寬，還應(yīng)提高穩(wěn)定性、安全性。由此可見(jiàn)，智能水電站建設(shè)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展息息相關(guān)?；谀壳鞍l(fā)展?fàn)顩r，水電站通信運(yùn)維還需注意如下問(wèn)題。第一，水電站通信運(yùn)維系統(tǒng)管理還需提升集中性，解決分布分散的問(wèn)題，為整體化管理創(chuàng)造條件。由于各地區(qū)地理環(huán)境不同，因此水電站建設(shè)與管理也必然存在差別，無(wú)法完全覆蓋到所有層面。第二，水電站電力系統(tǒng)中的子系統(tǒng)相互獨(dú)立，要想完全實(shí)現(xiàn)在信息方面的共享就可能存在障礙，導(dǎo)致管理混亂、重要信息遺漏。第三，智能化通信運(yùn)維的實(shí)踐進(jìn)程中，務(wù)必要與電力銷售業(yè)務(wù)系統(tǒng)建立密切的聯(lián)系，方可獲取全面的數(shù)據(jù)。

由于當(dāng)前水電站智能化通信運(yùn)維的實(shí)現(xiàn)是非常重要的目標(biāo)，因此建設(shè)智能電網(wǎng)非常重要。建議轉(zhuǎn)變管理運(yùn)營(yíng)觀念，著重體現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)價(jià)值，提高通信服務(wù)實(shí)力。但是站在通信運(yùn)維管理角度，此方面依然面臨一些問(wèn)題。例如，管理者對(duì)于通信運(yùn)維不夠重視，水電站智能化轉(zhuǎn)型受阻；專業(yè)技術(shù)人員過(guò)于關(guān)注專業(yè)技能，導(dǎo)致服務(wù)水平受到忽視?；谏鲜鰡?wèn)題，水電站智能化通信運(yùn)維實(shí)施期間還需要深入分析、解決。

4 水電站智能化通信運(yùn)維的應(yīng)用與優(yōu)化建議

4.1 應(yīng)用信息與通信技術(shù)

水電站智能化建設(shè)和通信技術(shù)息息相關(guān)，應(yīng)用通信技術(shù)也是智能電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展的重要措施。ICT技術(shù)在通信運(yùn)維中運(yùn)用需要先明確技術(shù)需求，要想不斷擴(kuò)大通信范圍與業(yè)務(wù)規(guī)模，管理內(nèi)容也應(yīng)該相應(yīng)增加。建設(shè)通信系統(tǒng)過(guò)程中需要全方位分析與考慮，建設(shè)一體化系統(tǒng)，使各個(gè)管理體系能夠緊密聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)信息的流暢溝通，上下級(jí)信息的傳遞也更為暢通，從而加強(qiáng)信息傳遞實(shí)時(shí)性，為水電站數(shù)據(jù)共享創(chuàng)造條件，而且各個(gè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交流也可以實(shí)現(xiàn)銜接。

利用ICT技術(shù)還需構(gòu)建一體化實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，提前選擇好統(tǒng)一的電子設(shè)備，采集電子信息，上傳到終端設(shè)備中實(shí)施監(jiān)控，方便水電站電力情況的統(tǒng)一監(jiān)管。一體化實(shí)施監(jiān)控系統(tǒng)還需要配備現(xiàn)代科技功能，采集故障信息、分析設(shè)備狀態(tài)等?？v向需達(dá)到各個(gè)系統(tǒng)信息的有效流通與共享，橫向則應(yīng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部交流。如此一來(lái)，通信管理數(shù)據(jù)便可實(shí)時(shí)上傳到網(wǎng)絡(luò)中，為水電站信息管理提供便利。

水電站智能化建設(shè)期間，通信運(yùn)維的實(shí)踐還需運(yùn)用到軟件與通信系統(tǒng)，如資源管理、監(jiān)督管理和對(duì)外接口服務(wù)等。按照水電站通信運(yùn)維特征，研發(fā)滿足水電站通信運(yùn)維需求的軟件。

4.2 通信數(shù)據(jù)處理

水電站智能化電力光纜可能會(huì)產(chǎn)生光纜監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、出廠信息、環(huán)境信息和運(yùn)維記錄等，上述關(guān)鍵數(shù)據(jù)可作為通信運(yùn)維分析的重要目標(biāo)，深入分析判斷光纜當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。針對(duì)通信產(chǎn)生數(shù)據(jù)的處理，首先可利用Hadoop分析平臺(tái)，此環(huán)節(jié)需要應(yīng)用大數(shù)據(jù)和電力生產(chǎn)技術(shù)。其次按照光纜運(yùn)行現(xiàn)狀選擇相應(yīng)的設(shè)計(jì)算法，分析得出光纜生產(chǎn)實(shí)際狀態(tài)。最后針對(duì)光纜運(yùn)行期間產(chǎn)生數(shù)據(jù)的深入分析，一旦發(fā)現(xiàn)了故障可及時(shí)預(yù)警，由此便體現(xiàn)出智能化的特征。

針對(duì)水電站多條光纜產(chǎn)生監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化分析，發(fā)現(xiàn)光纜總耗值通常會(huì)維持在相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)間，一般可應(yīng)用95%置信空間算法。在計(jì)算與分析中，如果先后5次測(cè)試值均在置信區(qū)間范圍以外，便會(huì)馬上發(fā)出預(yù)警，通知運(yùn)維人員處理，以免光纜衰耗異變導(dǎo)致嚴(yán)重的故障。

4.3 提出多元化通信運(yùn)維管理措施

4.3.1 提高通信運(yùn)維效率

智能化通信運(yùn)維目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)必須要不斷提升運(yùn)維效率，只有如此方可真正展現(xiàn)出通信運(yùn)維的價(jià)值。建議構(gòu)建結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)的管理系統(tǒng)，并全面采用扁平化管理模式，以此來(lái)優(yōu)化通信運(yùn)維流程，合理調(diào)配運(yùn)維人員，提高水電站相關(guān)資源的利用率，滿足一體化服務(wù)理念要求。由于扁平化管理模式可以更為直觀地展現(xiàn)水電站每一個(gè)部門(mén)所承擔(dān)的責(zé)任，因此一旦在通信運(yùn)維方面發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，便可快速找出直接責(zé)任人，也會(huì)通信運(yùn)維管理提供了便利，以免因管理層數(shù)量過(guò)多降低運(yùn)維效率，導(dǎo)致資源大量耗損。與此同時(shí)，為了能夠提升通信運(yùn)維的效率，還需要有規(guī)范性的運(yùn)維流程，實(shí)現(xiàn)水電站各項(xiàng)資源的整合與合理分配。

4.3.2 建設(shè)一體化管理系統(tǒng)

水電站智能化通信運(yùn)維必須要有一體化系統(tǒng)模式，為水電站資源整合提供幫助，還有利于實(shí)現(xiàn)各個(gè)專業(yè)的融合，提高通信運(yùn)維效率。設(shè)計(jì)一體化管理系統(tǒng)，可以更加高效地完成通信運(yùn)維管理等各項(xiàng)工作，并且為水電站運(yùn)行提供全方位服務(wù)，實(shí)現(xiàn)所有系統(tǒng)的在線監(jiān)控。不僅能夠加強(qiáng)集約管理，還能夠切實(shí)提高水電站通信運(yùn)維管理實(shí)力。在運(yùn)維過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)故障，便可根據(jù)一體化系統(tǒng)給出的信息提出故障解決方法，將各項(xiàng)數(shù)據(jù)及時(shí)上傳到系統(tǒng)中，方便其他管理部門(mén)調(diào)控。

4.3.3 通信運(yùn)維的精細(xì)化管理

水電站通信運(yùn)維建議引入精細(xì)化管理理念，這不僅是水電站工作效果評(píng)價(jià)的關(guān)鍵性指標(biāo)，還是建設(shè)水電站通信系統(tǒng)的重要條件。通過(guò)精細(xì)化管理構(gòu)建通信系統(tǒng)，提高系統(tǒng)服務(wù)水平，將精細(xì)化管理和評(píng)級(jí)體系緊密結(jié)合，針對(duì)通信運(yùn)維效果進(jìn)行評(píng)價(jià)與判斷，確保評(píng)估指標(biāo)與結(jié)果的客觀性、全面性，幫助管理人員真實(shí)掌握通信運(yùn)維情況。

5 結(jié) 論

因?yàn)樗娬境休d著水能向電能轉(zhuǎn)換的重要任務(wù)，所以水電站項(xiàng)目的建設(shè)在保證穩(wěn)定性、安全性的基礎(chǔ)上還需向信息化、智能化的方向轉(zhuǎn)型。未來(lái)，水電站智能化通信運(yùn)維的實(shí)施應(yīng)該大力引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備，通過(guò)建模、一體化系統(tǒng)等運(yùn)維措施深入剖析水電站運(yùn)行期間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障，從而保證水電站通信系統(tǒng)的高效運(yùn)行。此外按照實(shí)際需求挑選模塊組合，使水電站機(jī)組自動(dòng)化控制更具通用性與時(shí)效性，也為今后水電站通信運(yùn)維的智能化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。