黃河水電公司生產(chǎn)經(jīng)營綜合管理數(shù)據(jù)中心規(guī)劃與建設(shè)

郭鵬慧

(黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司,青海 西寧 810008)

黃河水電公司生產(chǎn)經(jīng)營綜合管理數(shù)據(jù)中心規(guī)劃與建設(shè)

郭鵬慧

(黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司,青海 西寧 810008)

圍繞黃河水電公司生產(chǎn)經(jīng)營綜合管理數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃原則、規(guī)劃范圍以及實施步驟幾個方面,系統(tǒng)闡述了利用計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及通信技術(shù),完善已建系統(tǒng),規(guī)劃新建系統(tǒng)的方法和步驟。對如何通過數(shù)據(jù)共享、系統(tǒng)聯(lián)動、統(tǒng)一控制等手段構(gòu)建集生產(chǎn)調(diào)度、全面監(jiān)測、運營分析、協(xié)調(diào)控制、全景展示于一體的生產(chǎn)運營綜合管理中心的設(shè)計思想進(jìn)行了詳細(xì)描述。

生產(chǎn)經(jīng)營;綜合管理;數(shù)據(jù)中心;規(guī)劃

0 引言

根據(jù)發(fā)電企業(yè)發(fā)展的狀況和趨勢以及各發(fā)電廠運營的特點,區(qū)域發(fā)電企業(yè)實施“集中控制,少人值守”的遠(yuǎn)程集控中心是發(fā)展的必然趨勢,也是提升發(fā)電企業(yè)運行維護(hù)水平,改善運營效率,增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。黃河水電公司早在2004年已著手構(gòu)建流域電站集控中心,建成并投運集控電調(diào)、水調(diào)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和電能量采集系統(tǒng),實現(xiàn)公司水電站遠(yuǎn)程集中控制。

截止目前,黃河水電公司已成為國內(nèi)最大的光伏發(fā)電企業(yè),其中并網(wǎng)光伏電站26座,分布式2座,投產(chǎn)并網(wǎng)光伏電站總裝機(jī)2 110.1 MW。根據(jù)公司對新能源電站“集中控制、遠(yuǎn)程診斷、實時維護(hù)”的管理思路,迫切需要投運新能源電站遠(yuǎn)程集控自動化系統(tǒng)。另外隨著公司產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,下屬火電、鋁業(yè)、多晶硅生產(chǎn)信息尚不能實時上報,更無法實現(xiàn)對其遠(yuǎn)程監(jiān)視,生產(chǎn)運營數(shù)據(jù)報表都由人工填寫上報,對人力依賴程度高。不僅效率偏低、而且由人為因素造成的數(shù)據(jù)偏差可能性較大,也急需建設(shè)相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。系統(tǒng)建設(shè)若仍沿用傳統(tǒng)開發(fā)模式,各業(yè)務(wù)板塊獨立建設(shè)集中監(jiān)視、控制系統(tǒng),將形成更多的信息孤島,且硬件設(shè)備及軟件開發(fā)重復(fù)進(jìn)行,將造成公司資金的極大浪費。

為了黃河水電公司集控中心各相關(guān)業(yè)務(wù)工作的順利開展,充分利用計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及通信技術(shù),完善已建系統(tǒng),規(guī)劃新建系統(tǒng)。從而逐步消除信息孤島,提高系統(tǒng)集成度。通過各系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享、系統(tǒng)聯(lián)動、統(tǒng)一控制,構(gòu)建集生產(chǎn)調(diào)度、全面監(jiān)測、運營分析、協(xié)調(diào)控制、全景展示于一體的生產(chǎn)運營綜合管理數(shù)據(jù)中心,以滿足公司十三五期間公司生產(chǎn)運營和經(jīng)營管理的需要。

1 規(guī)劃原則

生產(chǎn)經(jīng)營綜合管理數(shù)據(jù)中心規(guī)劃建設(shè)應(yīng)遵循“安全可靠,經(jīng)濟(jì)適用”的原則。在系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備選型時要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較,在確保安全的前提下,綜合公司今后業(yè)務(wù)應(yīng)用需求,結(jié)合現(xiàn)有的集控系統(tǒng)進(jìn)行整體規(guī)劃,做好頂層設(shè)計,確保網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全設(shè)備、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、存儲備份系統(tǒng)以及對外接口系統(tǒng)的充分復(fù)用,避免單獨組網(wǎng)、重復(fù)投資、不可擴(kuò)充、接口繁多等問題。其規(guī)劃原則為:

(1)堅持以需求為導(dǎo)向的原則,緊密圍繞黃河水電公司集控中心的定位和職能,開展針對性的系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計,在滿足遠(yuǎn)程集控、生產(chǎn)調(diào)度、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、安全預(yù)警、生產(chǎn)管理等業(yè)務(wù)的同時,突出新能源發(fā)電遠(yuǎn)程集控、生產(chǎn)調(diào)度等重點建設(shè)內(nèi)容。

(2)立足黃河水電公司的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀,綜合考慮公司中長期業(yè)務(wù)發(fā)展需求,全面梳理生產(chǎn)運行管理各個環(huán)節(jié)的應(yīng)用需求,構(gòu)建面向服務(wù)的一體化平臺,采用縱向分層、橫向分區(qū)的體系結(jié)構(gòu)。

(3)嚴(yán)格遵循最新的國際、國內(nèi)、行業(yè)、企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,建立開放和通用的接口標(biāo)準(zhǔn),實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的信息交互和功能調(diào)用,在降低各系統(tǒng)聚合度的同時,提高各系統(tǒng)之間的信息共享和協(xié)同互動能力。

(4)建設(shè)規(guī)劃應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“國能安全[2015]36號關(guān)于印發(fā)《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》等安全防護(hù)方案和評估規(guī)范的通知”的要求,進(jìn)行安全防護(hù)設(shè)置。

(5)對于現(xiàn)有水調(diào)系統(tǒng)、電能量采集系統(tǒng)、新能源集控系統(tǒng),應(yīng)根據(jù)一體化平臺的數(shù)據(jù)模型及接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造。如原系統(tǒng)開發(fā)商能完成升級改造,則將該系統(tǒng)軟硬件整體融入一體化平臺;若不能完成升級改造,則保留原系統(tǒng)硬件設(shè)備,由平臺開發(fā)商重新開發(fā)相關(guān)功能軟件。

2 規(guī)劃范圍

通過擴(kuò)充完善現(xiàn)有集控生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺,形成涵蓋公司實時控制、發(fā)電運行、經(jīng)營管理、統(tǒng)計分析等數(shù)據(jù)的生產(chǎn)運營、綜合管理數(shù)據(jù)平臺,并依托數(shù)據(jù)平臺,完善相應(yīng)集控系統(tǒng),建設(shè)相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。

2.1 數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)系統(tǒng)規(guī)劃

生產(chǎn)經(jīng)營管理綜合數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)劃應(yīng)涵蓋:集中控制、生產(chǎn)管理、故障診斷以及生產(chǎn)指揮等系統(tǒng)。包括:控制區(qū)、非控制區(qū)、信息管理區(qū)的相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用以及基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)劃。詳見圖1。

圖1 數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)系統(tǒng)規(guī)劃框圖

2.2 數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)規(guī)劃

數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)規(guī)劃應(yīng)涵蓋:實時發(fā)電集控數(shù)據(jù)、生產(chǎn)發(fā)電運行數(shù)據(jù)、經(jīng)營統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)以及指標(biāo)類數(shù)據(jù)。如:發(fā)電量、上網(wǎng)電量、廠用電率、水能利用率;鍋爐效率、汽機(jī)效率等以及飛灰、真空、輔機(jī)單耗等火電指標(biāo)數(shù)據(jù)。詳見圖2。

圖2 數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)規(guī)劃框圖

3 規(guī)劃方案

通過實時采集電站監(jiān)控系統(tǒng)生產(chǎn)運行實時信息、電能量信息、光功率預(yù)測數(shù)據(jù)、風(fēng)功率預(yù)測數(shù)據(jù)、水情氣象等生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)信息,并通過公司廣域網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)采集匯集生產(chǎn)及運行管理信息,形成公司生產(chǎn)運營數(shù)據(jù)平臺,實現(xiàn)與各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一接口。同時依托數(shù)據(jù)平臺,建設(shè)完善各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng),通過綜合管理界面,實現(xiàn)統(tǒng)一界面、單點登陸的公司生產(chǎn)運營綜合應(yīng)用數(shù)據(jù)中心。

3.1 總體方案

根據(jù)數(shù)據(jù)中心規(guī)劃范圍,完善已有系統(tǒng)、建設(shè)新系統(tǒng),建成以集控電調(diào)系統(tǒng)為核心,橫向跨越安全Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區(qū)業(yè)務(wù)系統(tǒng),縱向連接電站生產(chǎn)控制系統(tǒng),形成公司電力調(diào)度業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。主要包括以下內(nèi)容,詳見圖3。

(1)完善現(xiàn)有系統(tǒng):對于現(xiàn)有水調(diào)系統(tǒng)、電能量采集系統(tǒng)、新能源集控系統(tǒng),應(yīng)根據(jù)一體化平臺的數(shù)據(jù)模型及接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造。如原系統(tǒng)開發(fā)商能完成升級改造,則將該系統(tǒng)軟硬件整體融入一體化平臺;若不能完成升級改造,則保留原系統(tǒng)硬件設(shè)備,由平臺開發(fā)商重新開發(fā)相關(guān)功能軟件。

(2)安全I(xiàn)區(qū)在已有電調(diào)系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立,其中電調(diào)系統(tǒng)已實現(xiàn)各水電站的遠(yuǎn)程集控功能,平臺可直接利用;而原新能源集中監(jiān)控系統(tǒng)需依據(jù)一體化管控平臺構(gòu)建原則進(jìn)行相應(yīng)改造,并根據(jù)后續(xù)發(fā)展需求,應(yīng)逐步開發(fā)對火電等其他產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)線的遠(yuǎn)程監(jiān)視功能。另外,五防系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、功率控制系統(tǒng)等電調(diào)平臺已實現(xiàn)的I區(qū)系統(tǒng)均需進(jìn)一步擴(kuò)展其功能覆蓋范圍。

(3)安全I(xiàn)I區(qū)已完成水調(diào)自動化業(yè)務(wù),對保護(hù)信息管理、電能量計量、故障錄波、功率預(yù)測、狀態(tài)監(jiān)測等業(yè)務(wù)需要擴(kuò)展其功能覆蓋范圍,使之涵蓋新能源、火電等領(lǐng)域。

(3)安全管理信息大區(qū)已實現(xiàn)WEB信息發(fā)布、視頻監(jiān)控等功能,根據(jù)需求應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)展其業(yè)務(wù)覆蓋范圍。另外,根據(jù)綜合管理數(shù)據(jù)中心的建設(shè)需求,開發(fā)全產(chǎn)業(yè)報表動態(tài)生成、重大危險源監(jiān)視報警、電站故障遠(yuǎn)程診斷、生產(chǎn)管理指揮、生產(chǎn)運營調(diào)度等業(yè)務(wù)功能。

圖3 數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)規(guī)劃方案

3.2 系統(tǒng)構(gòu)架

生產(chǎn)經(jīng)營管理綜合數(shù)據(jù)中心的核心是建立以自動化設(shè)備體系為基礎(chǔ),可靠的高速光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)為物理主干,標(biāo)準(zhǔn)通信總線和信息模型為主要支撐,智能化高級應(yīng)用體系為主體的一體化管控平臺,總體框架見圖4。

圖4 數(shù)據(jù)中心總體框架示意圖

3.3 體系結(jié)構(gòu)

生產(chǎn)經(jīng)營管理綜合數(shù)據(jù)中心應(yīng)采用縱向分層、橫向分區(qū)的體系結(jié)構(gòu)。嚴(yán)格遵循國際、國內(nèi)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),實現(xiàn)面向設(shè)備對象、具備數(shù)據(jù)自描述能力的信息建模,實現(xiàn)不同電力二次安全分區(qū)之間的可靠數(shù)據(jù)信息同步。采用面向服務(wù)的體系架構(gòu),提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲、訪問、監(jiān)視和預(yù)警平臺,實現(xiàn)各生產(chǎn)單位全景數(shù)據(jù)監(jiān)視,為各類業(yè)務(wù)提供基礎(chǔ)應(yīng)用服務(wù)組件管理與發(fā)布服務(wù),并實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)之間的友好互動,對外提供標(biāo)準(zhǔn)化的二次開發(fā)接口,實現(xiàn)與第三方模型及業(yè)務(wù)系統(tǒng)的相互接入與有效協(xié)同,為不同安全區(qū)內(nèi)的各類自動化系統(tǒng)提供統(tǒng)一的軟件運行平臺。

4 規(guī)劃建設(shè)

基于上述情況,綜合管理數(shù)據(jù)中心應(yīng)與各電站的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通信,獲取各電站的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)和信息,實現(xiàn)對各電站的遠(yuǎn)程監(jiān)視功能;隨著公司業(yè)務(wù)領(lǐng)域的拓展,數(shù)據(jù)中心還應(yīng)接入西寧火電、蘭州熱電、鑫業(yè)、多晶硅產(chǎn)業(yè)、、太陽能電池板等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息,實現(xiàn)對公司下屬各產(chǎn)業(yè)的遠(yuǎn)程監(jiān)視和生產(chǎn)管理。生產(chǎn)運營數(shù)據(jù)中心建設(shè)主要包括以下內(nèi)容:

(1)通過完善擴(kuò)充公司通訊數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),接入生產(chǎn)運營相關(guān)數(shù)據(jù)、信息。

(2)整合、完善集控自動化系統(tǒng),保證集控數(shù)據(jù)平臺生產(chǎn)數(shù)據(jù)安全可靠、及時準(zhǔn)確。

(3)構(gòu)建集控生產(chǎn)運營數(shù)據(jù)平臺。通過系統(tǒng)集成,數(shù)據(jù)分類、存儲,匯集生產(chǎn)運營數(shù)據(jù)和生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)等各類數(shù)據(jù),形成包括覆蓋光伏、風(fēng)電、火電、供熱以及綜合產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)信息的管理數(shù)據(jù)平臺。

(4)建設(shè)完善生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)。開發(fā)設(shè)備檢修管理,設(shè)備缺陷和集控系統(tǒng)設(shè)備缺陷管理功能。完善工作票管理、操作票管理;調(diào)度運行指標(biāo)自動統(tǒng)計、分析和展示;電站實時優(yōu)化調(diào)度效益的自動統(tǒng)計;集控調(diào)度值班工作日志的電子化管理;生產(chǎn)日報等功能。

(5)建設(shè)生產(chǎn)指揮系統(tǒng):對公司運營過程中異動和問題的動態(tài)監(jiān)測及自動預(yù)警。形成綜合分析報告、績效分析報告等。解決運營管理中存在的異動問題和風(fēng)險。對公司經(jīng)營業(yè)績、管理成效、發(fā)展成果和責(zé)任實踐的全方位展示。

(6)建設(shè)新能源電站故障診斷系統(tǒng)。對新能源電站線路、主變、母線至各支路、相變及接入?yún)R流箱的每個支路、每臺逆變器等發(fā)電設(shè)備運行參數(shù)的多層次實時分析診斷,及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和隱患,自動推出信息報警,通過不同手段傳送至電站維護(hù)人員。

(7)建設(shè)生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng):編制生產(chǎn)計劃,執(zhí)行售電合同。主要包括:調(diào)度運行管理、計劃管理、設(shè)備狀態(tài)跟蹤、報表管理、信息發(fā)布。

(8)各板塊重大危險源信息預(yù)警。監(jiān)管公司綜合產(chǎn)業(yè)板塊生產(chǎn)流程中重大危險點相關(guān)參數(shù)的臨界值、火電各系統(tǒng)主要危險點參數(shù)監(jiān)管、水電生產(chǎn)各重點重要設(shè)備運行參數(shù)監(jiān)管、新能源發(fā)電板塊極端運行參數(shù)監(jiān)管、流域氣象洪水預(yù)報監(jiān)管等,對接入的重點危險源重點運行狀態(tài)、實時指標(biāo),設(shè)置合理的預(yù)警邊界條件,對近限危險信息和狀態(tài)進(jìn)行實施自動預(yù)警,分別以手機(jī)APP、生產(chǎn)運行監(jiān)控界面以及實時發(fā)送短信等形式自動向相關(guān)管理人員發(fā)出預(yù)警提醒信息,以便相關(guān)人員快速采取有效措施給予危險源的排除。

(9)機(jī)房供電及物理環(huán)境整治。整改、完善IT基礎(chǔ)設(shè)施,保證各系統(tǒng)設(shè)備安全穩(wěn)定運行。

5 實施步驟

生產(chǎn)運營綜合數(shù)據(jù)中心建設(shè)應(yīng)本著“統(tǒng)籌規(guī)劃,分階段實施,邊實施邊見效”的原則,按基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺、業(yè)務(wù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)信息三個并行路徑建設(shè)計劃,從即期、短期、中長期規(guī)劃各階段的任務(wù),確保建設(shè)規(guī)劃的順利實施。實施步驟如表1。

表1 建設(shè)計劃實施步驟

6 結(jié)語

黃河水電公司成立以來,累計完成發(fā)電量3 500億kW·h,實現(xiàn)營業(yè)收入近800億元,資產(chǎn)總額達(dá)798億元,已形成發(fā)電為主,綜合產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的集團(tuán)式企業(yè)。通過構(gòu)建公司一體化管控平臺,建設(shè)生產(chǎn)運營綜合數(shù)據(jù)中心,能夠全面整合公司信息資源,完善相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng),提高生產(chǎn)信息集中采集處理功能,并可實現(xiàn)對下屬各生產(chǎn)單位進(jìn)行集約化管理。同時在降低生產(chǎn)運營成本的同時,通過各類資源優(yōu)化利用,提高企業(yè)的生產(chǎn)效益,全面提升公司管控和生產(chǎn)業(yè)務(wù)運營水平,增強(qiáng)核心競爭力和綜合實力。

TP393

B

1672-5387(2017)07-0056-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.07.018

2017-04-27

郭鵬慧(1965-),女,工程師,從事發(fā)電廠自動化的技術(shù)工作。