新型電力系統(tǒng)背景下電力設(shè)備運(yùn)行維護(hù)技術(shù)應(yīng)用探討

韓洋，鄧楠

（北京京橋熱電有限責(zé)任公司，北京 100068）

市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)常態(tài)化發(fā)展，“兩化深度融合”的時(shí)代背景下，追求高質(zhì)量發(fā)展成為社會(huì)發(fā)展的必然要求。京橋熱電“基于大數(shù)據(jù)的智慧生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)”項(xiàng)目的有效落實(shí)，對(duì)于完善電力企業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理平臺(tái)，進(jìn)行資源整合，數(shù)據(jù)分析處理具有重要的實(shí)踐意義。新型電力系統(tǒng)背景下，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)現(xiàn)有的資源加以整合，通過(guò)建模的方式對(duì)復(fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模處理，將數(shù)理、機(jī)型和經(jīng)營(yíng)模型有機(jī)結(jié)合作為新型電力系統(tǒng)的核心，進(jìn)一步挖掘大量數(shù)據(jù)信息的潛在價(jià)值并對(duì)其進(jìn)行分析，將其作為電廠生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的重要理論指導(dǎo)，從而更好地促進(jìn)電廠整體效益的增加。

1 電力設(shè)備運(yùn)行維護(hù)項(xiàng)目實(shí)施范圍

1.1 電廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)管和工況尋優(yōu)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)調(diào)試

作為“基于大數(shù)據(jù)的智慧生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)”的重要組成部分，電廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)管和工況尋優(yōu)系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試是京橋熱電電力設(shè)備運(yùn)行維護(hù)實(shí)施范圍中的重要內(nèi)容。研發(fā)形成一套完整的機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行軟件，有利于對(duì)電廠生產(chǎn)過(guò)程的整個(gè)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)督，并根據(jù)具體的生產(chǎn)情況繪制變化曲線，對(duì)電廠生產(chǎn)過(guò)程的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的事故以及過(guò)程回放、耗差進(jìn)行更細(xì)致的分析，以便形成更優(yōu)質(zhì)的、操作性更強(qiáng)的，具有技術(shù)監(jiān)督和運(yùn)行報(bào)告考核等功能的智能化報(bào)表。與此同時(shí)，通過(guò)對(duì)電廠生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的不同情況進(jìn)行模擬運(yùn)行，可以更好地對(duì)整個(gè)電廠機(jī)組運(yùn)行狀況、廠用電率、燃料消耗率、補(bǔ)水率以及排放率等反映電廠生產(chǎn)情況的指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)合理的運(yùn)算。

1.2 原廠級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)遷移服務(wù)

在電力設(shè)備運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中，原廠級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)遷移服務(wù)是其中重要的內(nèi)容。在電廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)管和工況尋優(yōu)系統(tǒng)處于上線運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，要求將2013 年機(jī)組投產(chǎn)至今的生產(chǎn)數(shù)據(jù)納入系統(tǒng)的監(jiān)管下。在此過(guò)程中，原SIS 系統(tǒng)的遷移服務(wù)需要完成對(duì)系統(tǒng)原有的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)移和備份。同時(shí)，為了最大程度地保證歷史數(shù)據(jù)的完整性、真實(shí)性和有效性，需要對(duì)近10 年以來(lái)PI 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的歷史信息進(jìn)行認(rèn)真和篩選；對(duì)于認(rèn)定存在問(wèn)題的數(shù)據(jù)，通過(guò)研發(fā)歷史數(shù)據(jù)補(bǔ)錄接口的方式，通過(guò)人工輸入的方式執(zhí)行歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的導(dǎo)入工作，完成數(shù)據(jù)信息從DCS 歷史庫(kù)到PI 數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)移。當(dāng)所有的測(cè)試數(shù)據(jù)都完成數(shù)據(jù)遷移后，DCS 需要與DCS 歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)，直到審核通過(guò)即可完成遷移工作。

1.3 數(shù)據(jù)采集改造中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)管和工況尋優(yōu)系統(tǒng)的上線提高了京橋熱電整體智能化管控水平，同時(shí)也對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集提出了更高的要求。簡(jiǎn)單的加裝表計(jì)已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)對(duì)底層生產(chǎn)數(shù)據(jù)的需求。經(jīng)梳理，需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的多處燃?xì)庥?jì)量分析數(shù)據(jù)、中水計(jì)量數(shù)據(jù)、熱網(wǎng)水熱量數(shù)據(jù)、補(bǔ)氫量數(shù)據(jù)、EDI、EOH、EBH 數(shù)據(jù)及鍋爐蒸發(fā)量數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。上述生產(chǎn)區(qū)域大部分不具備加裝儀表的條件，部分關(guān)口數(shù)據(jù)如燃?xì)?、中水等直接上送至?duì)口結(jié)算公司，這些數(shù)據(jù)的采集需要與對(duì)方溝通。為解決上述問(wèn)題，項(xiàng)目推進(jìn)過(guò)程中采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集儀表進(jìn)行了改造，通過(guò)更換并定制底層數(shù)據(jù)采集規(guī)約，加裝數(shù)據(jù)傳輸匯總終端，增加數(shù)據(jù)采集無(wú)線傳輸設(shè)備等手段逐項(xiàng)攻克了上述問(wèn)題，保障了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)管和工況尋優(yōu)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2 電廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)管和工況尋優(yōu)系統(tǒng)功能

2.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集

關(guān)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集這一系統(tǒng)功能，主要指對(duì)電廠生產(chǎn)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的收集處理，并安裝正向及反向隔離裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)管和工況尋優(yōu)系統(tǒng)的安全隔離。實(shí)施數(shù)據(jù)采集這一功能在使用時(shí)需要滿足一定的條件。

（1）在從電廠生產(chǎn)控制系統(tǒng)向電廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)管和工況尋優(yōu)系統(tǒng)的單向傳送過(guò)程中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集工作不可以影響電廠生產(chǎn)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）數(shù)據(jù)采集應(yīng)支持對(duì)模擬量、開(kāi)關(guān)量、脈沖量、累積量、字符量等內(nèi)容的采集。

（3）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的時(shí)間不能超過(guò)1 秒，且實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的每個(gè)位置的精準(zhǔn)性都要嚴(yán)格按照規(guī)定開(kāi)展。

（4）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集應(yīng)該支持?jǐn)?shù)據(jù)緩存這一功能，當(dāng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)停止運(yùn)行或者是網(wǎng)絡(luò)連接中斷的時(shí)候，接口處可以將數(shù)據(jù)緩存在系統(tǒng)中。當(dāng)系統(tǒng)再次處于穩(wěn)定運(yùn)行或者是連接網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，已經(jīng)完成緩存的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，旨在最大程度地規(guī)避實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中數(shù)據(jù)不連續(xù)問(wèn)題的發(fā)生。當(dāng)然，這個(gè)數(shù)據(jù)緩存的時(shí)間也有一定限制的，系統(tǒng)只能保留7 天的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

（5）接口程序可以對(duì)接口運(yùn)行情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)的檢測(cè)，充當(dāng)接口機(jī)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器之間通訊的調(diào)試工具。

（6）一般來(lái)說(shuō)，每個(gè)數(shù)據(jù)采集軟件都會(huì)有一臺(tái)專屬于該軟件的接口機(jī)，這樣當(dāng)某一個(gè)接口機(jī)發(fā)生故障無(wú)法使用時(shí)，并不會(huì)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集產(chǎn)生影響，也不會(huì)對(duì)電廠生產(chǎn)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利的影響。

2.2 全廠生產(chǎn)報(bào)表

全廠生產(chǎn)報(bào)表是系統(tǒng)眾多功能之一。京橋熱電結(jié)合企業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況，在立足電廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)管和工況尋優(yōu)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了更完備的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，并且根據(jù)電廠的實(shí)際需求，生成多種不同類型的生產(chǎn)報(bào)表。

（1）在全廠生產(chǎn)報(bào)表上增設(shè)報(bào)表查詢功能，以便更好地查詢和打印報(bào)表。全廠生產(chǎn)報(bào)表包含電廠系統(tǒng)運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報(bào)表以及電廠生產(chǎn)的月報(bào)和年報(bào)等內(nèi)容。

（2）電廠系統(tǒng)運(yùn)行報(bào)表指對(duì)電廠生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程的參數(shù)和中間計(jì)算參數(shù)瞬間值的記錄，記錄的周期為每個(gè)小時(shí)一次，運(yùn)行班組是全廠生產(chǎn)報(bào)表的主要單位，對(duì)于報(bào)表的自動(dòng)生成可以通過(guò)人為修改的方式加以實(shí)現(xiàn)。

（3）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報(bào)表指對(duì)機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算整理，將整理的結(jié)果通過(guò)生產(chǎn)報(bào)表的形式加以呈現(xiàn)，旨在為電廠的生產(chǎn)決策者提供更科學(xué)、更可靠的數(shù)據(jù)信息。在此過(guò)程中，對(duì)于財(cái)務(wù)報(bào)表上顯示的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有自動(dòng)發(fā)送給指定人物、指定端口的功能。

（4）對(duì)于提交的全廠生產(chǎn)報(bào)表中的年報(bào)、月報(bào)、日?qǐng)?bào)等類型的報(bào)表，會(huì)將年、月、日作為重要的計(jì)算周期，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，最終形成EXCEL 報(bào)表或者是和EXCEL 報(bào)表能夠兼容的報(bào)表。同時(shí)，對(duì)于EXCEL 報(bào)表中的不同的工作表，也具有采集計(jì)算的能力。對(duì)于系統(tǒng)的報(bào)表，應(yīng)具備新建、編輯、添加、刪除、設(shè)計(jì)計(jì)算公式以及日期自動(dòng)更改等多個(gè)功能，對(duì)于將收集的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成的報(bào)表應(yīng)該在5 分鐘內(nèi)完成。

2.3 智能報(bào)警系統(tǒng)

（1）完成了參數(shù)越限通知、控制系統(tǒng)運(yùn)行記錄、報(bào)警類型歸屬等多元化的功能。智能報(bào)警系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)會(huì)通過(guò)TCS、DCS 等廠內(nèi)控制系統(tǒng)將需要傳送的數(shù)據(jù)傳遞給電廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)管和工況尋優(yōu)系統(tǒng)，并完成數(shù)據(jù)類型規(guī)劃的統(tǒng)計(jì)劃分以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等工作。

（2）智能報(bào)警系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，可根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則在指定的時(shí)間內(nèi)點(diǎn)擊智能報(bào)警系統(tǒng)的觸發(fā)條件，對(duì)于那些符合條件的信息會(huì)形成報(bào)警信息，并且通過(guò)對(duì)話框、聲音等方式向用戶呈現(xiàn)，以便更好地將歷史數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)行管理相關(guān)的預(yù)警信息。

（3）智能報(bào)警系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)分析以及邏輯推理等功能，其中邏輯推理的功能主要包含與、或、非、延時(shí)、比較、RS 觸發(fā)器等多功能載入能力。

（4）智能報(bào)警系統(tǒng)功能會(huì)將報(bào)警的內(nèi)容、時(shí)間、地點(diǎn)、責(zé)任人聯(lián)系方式等信息進(jìn)行直觀的展示，以便用戶在短時(shí)間內(nèi)快速發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行的故障所在，并采取與之適應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

（5）對(duì)于智能報(bào)警系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，將后臺(tái)腳本引擎作為重要基礎(chǔ)，對(duì)系統(tǒng)的算法可以進(jìn)行更具體的分析，以便更好地實(shí)現(xiàn)智能報(bào)警系統(tǒng)程序的拓展。

（6）智能報(bào)警系統(tǒng)發(fā)布預(yù)警的方式有很多種，對(duì)話框、聲音等都是其中最典型的方式。在系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，會(huì)針對(duì)每個(gè)告警設(shè)定權(quán)限，以便更好地讓使用人員所熟知。同時(shí)，智能報(bào)警系統(tǒng)也具有報(bào)警信息歷史查詢和歷史記錄等功能。

3 電廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)管和工況尋優(yōu)系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用

3.1 各系統(tǒng)接口協(xié)調(diào)和技術(shù)配合

在對(duì)電廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和工況尋優(yōu)系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，需要對(duì)電廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口進(jìn)行協(xié)調(diào)，并加強(qiáng)不同網(wǎng)絡(luò)接口之間技術(shù)的配合程度。在此過(guò)程中，項(xiàng)目人員盡可能地搜集了與電廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)管和工況尋優(yōu)系統(tǒng)技術(shù)需要的各種接口規(guī)范。針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)接口對(duì)其進(jìn)行了定制研發(fā)，以便網(wǎng)絡(luò)接口更好地發(fā)揮通訊模塊的作用，完成所屬范圍內(nèi)設(shè)備內(nèi)部之間的通訊互聯(lián)。電廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)管和工況尋優(yōu)系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，能夠從電廠控制系統(tǒng)下設(shè)的系統(tǒng)中查詢到需要的參數(shù)和信息，并為網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)調(diào)和技術(shù)配合提供更多的數(shù)據(jù)信息，以便更好地完成相應(yīng)的技術(shù)配合工作，以便更好地實(shí)現(xiàn)信息資源共享的發(fā)展目標(biāo)。在實(shí)際使用過(guò)程中，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)調(diào)和技術(shù)配合應(yīng)盡可能地保留備用接口，以便在以后的工作中進(jìn)一步拓展新增系統(tǒng)的接入。

3.2 總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工況監(jiān)管

總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工況監(jiān)管是電廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)管和工況尋優(yōu)系統(tǒng)技術(shù)的主要工作內(nèi)容。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)平臺(tái)主要使用的是微服務(wù)的架構(gòu)，B/S 架構(gòu)，旨在更好地實(shí)現(xiàn)完整統(tǒng)一的界面顯示，對(duì)收集整理的監(jiān)控畫面、運(yùn)行報(bào)表以及層次較高的應(yīng)用模塊進(jìn)行發(fā)布，并在其中增設(shè)權(quán)限管理、配置管理等管理功能，從而更好地實(shí)現(xiàn)電廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)管和工況尋優(yōu)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在此過(guò)程中，將原廠級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到新的系統(tǒng)中，通過(guò)使用PI-SMT、PI-Processbook 等工具進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證并進(jìn)行審定。

4 結(jié)語(yǔ)

雙碳發(fā)展戰(zhàn)略背景下，對(duì)于新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建是加強(qiáng)電力系統(tǒng)改革的主要措施。通過(guò)對(duì)電廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)管和工況尋優(yōu)系統(tǒng)技術(shù)的分析研究，有利于充分發(fā)掘大數(shù)據(jù)、人工智能的優(yōu)勢(shì)所在，更好地滿足電廠生產(chǎn)管理過(guò)程的“自動(dòng)化”、運(yùn)行管理的“智能化”、日常工作的“流程化”、人員設(shè)備管理的“精細(xì)化”等電廠系統(tǒng)運(yùn)行的多元化需求。通過(guò)采用微服務(wù)的架構(gòu)，B/S 架構(gòu)的方式，構(gòu)建完整統(tǒng)一的界面顯示，進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)工況尋優(yōu)系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮新型電力系統(tǒng)背景下電力設(shè)備運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)所在。