大數(shù)據(jù)技術(shù)在發(fā)電站設(shè)施設(shè)備管理和檢測中的應(yīng)用

張 平

（國能陜西水電有限公司，陜西 西安 710000）

0 引 言

隨著分布式發(fā)電、新能源并網(wǎng)技術(shù)日漸成熟，電網(wǎng)裝機(jī)容量逐級(jí)攀升，電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行不確定因素異常顯著，運(yùn)行調(diào)控難度不斷增大，發(fā)電站設(shè)施設(shè)備如何實(shí)現(xiàn)高效管理和快速精準(zhǔn)檢測成了一道難題。近年來，大數(shù)據(jù)技術(shù)在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)成熟，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能化技術(shù)在電網(wǎng)建設(shè)、電力設(shè)施設(shè)備管理與檢測中的使用也相對(duì)成熟，便捷通信、智能傳感、邊緣計(jì)算等技術(shù)成了電力系統(tǒng)常用工具，大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能已不知不覺地被引入到了電力系統(tǒng)[1]。

電網(wǎng)日常運(yùn)行調(diào)控中，發(fā)電站的氣象環(huán)境預(yù)測、安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、歷史負(fù)荷監(jiān)測、故障數(shù)據(jù)顯示及辨識(shí)、故障處置輔助機(jī)器人等都離不開人工智能自然語言處理技術(shù)，通過人工智能脫離物理機(jī)理束縛的方式判別電力系統(tǒng)暫態(tài)過程遇到的問題，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)前提下，擬合復(fù)雜數(shù)據(jù)可問題分析，推動(dòng)先進(jìn)算法應(yīng)用和暫態(tài)問題研究向更深層次價(jià)值邁進(jìn)。專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等相關(guān)技術(shù)在電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用日趨完善，電力系統(tǒng)中應(yīng)用人工智能已有眾多經(jīng)驗(yàn)可借鑒，但在發(fā)電站設(shè)施設(shè)備管理和檢測的應(yīng)用中需進(jìn)一步深入，提高智能化效率，降低成本和故障率[2,3]。

1 發(fā)電站設(shè)施設(shè)備管理和檢測存在的問題

發(fā)電站設(shè)施設(shè)備正常運(yùn)行，方可保障生產(chǎn)生活用電穩(wěn)定，有必要切實(shí)加強(qiáng)對(duì)發(fā)電站設(shè)施設(shè)備的運(yùn)行管理。

1.1 發(fā)電站設(shè)施設(shè)備管理方面的問題

如果發(fā)電站設(shè)施設(shè)備日常運(yùn)行管理意識(shí)不夠，那么在運(yùn)行管理過程中就會(huì)產(chǎn)生各種各樣問題。因此，只有部門之間相互協(xié)作、密切配合、嚴(yán)格規(guī)程、共同管理、全程監(jiān)管，方可有利于發(fā)電站設(shè)施設(shè)備正常運(yùn)行。但由于工作過程中發(fā)電站人員相對(duì)較少、工作單一枯燥、監(jiān)管存在盲區(qū)，則可能導(dǎo)致工作交接班不及時(shí)、不暢通，工作銜接不暢、工作記錄不規(guī)范，缺少對(duì)設(shè)施設(shè)備運(yùn)行常規(guī)檢查，長此以往，給設(shè)施設(shè)備運(yùn)行留下隱患、埋下禍根[4]。

1.2 發(fā)電站設(shè)施設(shè)備運(yùn)行方面的問題

造成發(fā)電站設(shè)施設(shè)備運(yùn)行問題的因素很多，但核心問題還是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行問題，對(duì)發(fā)電站主機(jī)和輔助設(shè)備的運(yùn)行起著關(guān)鍵性作用。通常造成電機(jī)故障運(yùn)行的問題有機(jī)械故障和電氣故障：機(jī)械故障一般包括軸承轉(zhuǎn)子磨損、鍵槽損壞、承頸受損、聯(lián)軸器間隙故障等；電氣故障一般包括電機(jī)長時(shí)間運(yùn)行溫度過高、內(nèi)部機(jī)組短路、測控電路故障以及外界惡劣環(huán)境導(dǎo)致運(yùn)行故障等。也有可能是發(fā)電站介質(zhì)損壞溫度過熱、電路導(dǎo)通溫度過高、電氣設(shè)施設(shè)備接地以及設(shè)備內(nèi)部觸頭短路等問題，導(dǎo)致電氣開關(guān)設(shè)施設(shè)備因控制電路故障致使發(fā)電站運(yùn)轉(zhuǎn)不暢。

接地故障：發(fā)電站電氣設(shè)施設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中，要么是由于接地材料不符合規(guī)范或通電電纜受損造成接地故障，要么是維護(hù)和檢查人員短時(shí)間無法及時(shí)找到DC接地故障。由于造成兩種故障問題的因素和處理方式差異很大，一般維修維護(hù)人員很難查到，因此現(xiàn)場專業(yè)維修維護(hù)人員應(yīng)高度重視[5]。

電壓不穩(wěn)：電氣設(shè)施設(shè)備電壓直接影響電氣設(shè)施的正常運(yùn)行，長時(shí)間超高壓環(huán)境運(yùn)行，線路中絕緣材料受損較大，造成短路的可能性較高，實(shí)際使用壽命大大縮短，對(duì)日常操作工人的人身和生命安全威脅很大；長期超低壓環(huán)境，電機(jī)電流超標(biāo)，無法正常啟動(dòng)或運(yùn)轉(zhuǎn)[6]。

1.3 發(fā)電站設(shè)施設(shè)備維修維護(hù)方面的問題

發(fā)電站建設(shè)時(shí)間不同、設(shè)施設(shè)備選型個(gè)性化、每個(gè)電站日常管理差異化，致使發(fā)電站的維修維護(hù)不得不個(gè)性化、差異化進(jìn)行，這對(duì)發(fā)電站設(shè)施設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)帶來了極大影響。另外，由于部分設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行，又缺少及時(shí)且科學(xué)的保養(yǎng)維護(hù)，致使發(fā)電站的設(shè)施設(shè)備出現(xiàn)問題得不到及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決，最終導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，影響電能正常生產(chǎn)、減少設(shè)備使用壽命[7]。

發(fā)電站現(xiàn)場維修維護(hù)人員不專業(yè)、管理人員對(duì)操作監(jiān)督管理不到位，發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行無法得到保證。專業(yè)性缺乏：發(fā)電站維修維護(hù)屬于專業(yè)性極強(qiáng)的工作，由于發(fā)電站現(xiàn)場人員專業(yè)技術(shù)不過硬、素質(zhì)得不到保障、對(duì)先進(jìn)設(shè)施設(shè)備掌握不熟練、培訓(xùn)跟不上等，致使現(xiàn)場缺乏專業(yè)性操作。管理層混亂：由于現(xiàn)場管理工作任務(wù)煩雜、量多，導(dǎo)致現(xiàn)場管理出現(xiàn)缺位或缺失，操作不當(dāng)、檢修不及時(shí)，最終導(dǎo)致故障發(fā)生。

2 發(fā)電站中大數(shù)據(jù)技術(shù)的引入

為了方便發(fā)電站設(shè)施設(shè)備管理，實(shí)現(xiàn)發(fā)電站日常運(yùn)行檢測高效精準(zhǔn)，可在發(fā)電站設(shè)施設(shè)備日常管理和檢測過程中積極納入大數(shù)據(jù)技術(shù)（發(fā)電站設(shè)施設(shè)備管理和檢測大數(shù)據(jù)云平臺(tái)如圖1所示），保障發(fā)電站安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、氣象環(huán)境預(yù)測、歷史負(fù)荷監(jiān)測、故障數(shù)據(jù)顯示及辨識(shí)、故障處置輔助等，推進(jìn)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)技術(shù)在發(fā)電站設(shè)施設(shè)備管理和檢測中的科學(xué)、合理、便捷應(yīng)用，提高智能化效率，降低成本和故障率。

圖1 發(fā)電站設(shè)施設(shè)備管理和檢測大數(shù)據(jù)云平臺(tái)

2.1 在發(fā)電站設(shè)施設(shè)備管理方面的應(yīng)用

在云平臺(tái)管理系統(tǒng)中，通過現(xiàn)場監(jiān)控適時(shí)監(jiān)控發(fā)電站設(shè)施設(shè)備現(xiàn)場管理現(xiàn)狀，并將現(xiàn)場情況通過邊緣智能網(wǎng)上傳到發(fā)電站設(shè)施設(shè)備管理和檢測大數(shù)據(jù)云平臺(tái)?，F(xiàn)場管理人員通過移動(dòng)終端獲取云平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息，可隨時(shí)了解現(xiàn)場情況，同時(shí)將指令和信息通過發(fā)電站設(shè)施設(shè)備管理和檢測大數(shù)據(jù)云平臺(tái)反饋到PC終端，實(shí)現(xiàn)發(fā)電站現(xiàn)場的終極管理。

2.2 在發(fā)電站設(shè)施設(shè)備運(yùn)行方面的應(yīng)用

移動(dòng)終端通過發(fā)電站設(shè)施設(shè)備管理和檢測大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息反饋，時(shí)時(shí)掌握發(fā)電站設(shè)施設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，通過運(yùn)行狀態(tài)判斷發(fā)電站設(shè)施設(shè)備是否安全運(yùn)行、氣象環(huán)境如何等。例如，某一大型重要電機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)異常，現(xiàn)場監(jiān)控端反饋數(shù)據(jù)顯示輸電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行不通暢或不穩(wěn)定，并立即將現(xiàn)場監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息上傳到發(fā)電站設(shè)施設(shè)備管理和檢測大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，移動(dòng)終端會(huì)立即收到現(xiàn)場監(jiān)控端數(shù)據(jù)異常，通過程序比對(duì)和自檢，找出異常所在，并通過移動(dòng)終端下達(dá)指令到PC終端，派人到現(xiàn)場處理。

2.3 在發(fā)電站設(shè)施設(shè)備維修維護(hù)方面的應(yīng)用

發(fā)電站管理層將設(shè)施設(shè)備維修維護(hù)最新操作手冊(cè)、先進(jìn)知識(shí)、規(guī)章制度等及時(shí)通過PC終端上傳到發(fā)電站設(shè)施設(shè)備管理和檢測大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，設(shè)置學(xué)習(xí)課時(shí)和考試內(nèi)容，現(xiàn)場專業(yè)技術(shù)人員可以通過移動(dòng)終端自行下載自主學(xué)習(xí)，并時(shí)時(shí)將學(xué)習(xí)、考試、現(xiàn)場操作等情況上傳到發(fā)電站設(shè)施設(shè)備管理和檢測大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，發(fā)電站管理層可以根據(jù)自己的移動(dòng)終端從發(fā)電站設(shè)施設(shè)備管理和檢測大數(shù)據(jù)云平臺(tái)實(shí)時(shí)掌握專業(yè)技術(shù)人員學(xué)習(xí)、考試情況，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)、智能化空中管理。同時(shí)，可以在線調(diào)取現(xiàn)場監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，精準(zhǔn)了解每一個(gè)發(fā)電站設(shè)施設(shè)備的檢查保養(yǎng)、維修維護(hù)情況。

3 結(jié) 論

發(fā)電站設(shè)施設(shè)備要想實(shí)現(xiàn)日常運(yùn)行、維修維護(hù)、高效管理，則運(yùn)行要安全、環(huán)境氣象預(yù)測要及時(shí)、負(fù)荷監(jiān)測要有效、故障數(shù)據(jù)顯示及辨識(shí)要精準(zhǔn)、故障處置要快速高效，必須積極引入發(fā)電站設(shè)施設(shè)備管理和檢測大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，強(qiáng)化發(fā)電站設(shè)施設(shè)備管理和檢測大數(shù)據(jù)云平臺(tái)在現(xiàn)場管理、設(shè)施設(shè)備運(yùn)行以及維修維護(hù)等方面的應(yīng)用，提高發(fā)電站設(shè)施設(shè)備運(yùn)行的智能化效率，降低成本和故障率。