大數(shù)據(jù)智能運維平臺

徐小勇，李 敏，王 靜，李 剛

（中國電建集團江西省電力建設有限公司，江西 南昌 330001）

0 引 言

隨著化石能源的日漸枯竭，環(huán)境污染越來越嚴重，可再生能源越來越受到關注。近年來，可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。根據(jù)國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，全國新增光伏總裝機量持續(xù)增長，2016年新增為2011年的17倍，2017年我國光伏發(fā)電新增裝機53.06 GW，其中分布式光伏19.44 GW，同比增長370%。

光伏電站裝機容量越來越龐大，地理分布越來越廣，電站類型復雜多樣。某公司運維13個光伏電站，場址遍布10個省份，有屋頂光伏項目、魚光互補光伏項目、山地光伏、農(nóng)光互補光伏項目等多種類型光伏電站。其中屋頂光伏項目建設在某占地20 km2園區(qū)的幾十個屋頂廠房；魚光互補光伏電站，建設在占地面積1.3 km2的湖里。依靠傳統(tǒng)的運維方式，光伏電站管理難度大[1]、巡檢管理易存在缺失、運維效率低下、人力成本高、故障發(fā)現(xiàn)和維修不及時等問題[2]，使得光伏電站發(fā)電量減少，光伏電站收益降低，嚴重影響光伏電站的投資回報。

針對光伏電站運維的難點，提出借助于計算機[3]、網(wǎng)絡通信、大數(shù)據(jù)技術，建設大數(shù)據(jù)運維平臺，實現(xiàn)電站運維管理的信息化、網(wǎng)絡化、數(shù)字化。這樣不僅提高了管理水平、工作效率、決策的正確性，減少站端值守人員數(shù)，而且為電站的生產(chǎn)管理者提供真實、準確、及時的生產(chǎn)管理信息，保障電站設備的安全、可靠性，減少電站的發(fā)電損失，實現(xiàn)電站運維的效益最大化管理。

1 運維平臺系統(tǒng)結構

系統(tǒng)結構劃分為兩層，如圖1所示。

第一層：總部集中管理中心層，部署大數(shù)據(jù)智能運維平臺，接收站端上傳的實時生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、站端主要設備的運行參數(shù)等數(shù)據(jù)，對站端上傳的數(shù)據(jù)進行多層次、多維度綜合分析處理、存儲、應用、展示及發(fā)布，評估電站生產(chǎn)運行情況，并提供全面的生產(chǎn)運行報表；實現(xiàn)對下屬多個電站的統(tǒng)一監(jiān)視和管理。

第二層：站端數(shù)據(jù)采集層，建設在電站就地，通過在生產(chǎn)控制一區(qū)部署通信管理機接收電站SCADA監(jiān)控系統(tǒng)后臺轉發(fā)的逆變器、匯流箱、升壓站遙測和電能計量表（安全Ⅱ區(qū)）、環(huán)境監(jiān)測儀數(shù)據(jù)，并經(jīng)過橫向隔離裝置（正向型）傳輸?shù)焦芾硇畔^(qū)的數(shù)據(jù)服務器，位于服務器中的解析程序對傳入的數(shù)據(jù)進行實時解析、入庫和統(tǒng)計分析。

2 平臺功能

對電站站端的相電壓、線電壓、相電流、功率、功率因數(shù)、廠用電、頻率和開關狀態(tài)量等運行數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測，大數(shù)據(jù)運維平臺利用其強大的數(shù)據(jù)處理能力，對采集的數(shù)據(jù)進行分析處理，實現(xiàn)了對站端生產(chǎn)運行狀況進行監(jiān)控，對故障問題進行預警、報警，對相關設備進行遙控和遙調(diào)。

2.1 地圖導航

如圖2所示，通過在線地圖，展示各電站的地理位置信息、運行狀態(tài)、裝機情況、節(jié)能減排、年實際發(fā)電量、年理論發(fā)電量等情況。用戶可快速了解各電站的整體運行狀況及運行水平。同時，可直接點擊在線地圖上的任一電站圖標，系統(tǒng)直接進入該電站，了解電站詳細運行信息。

圖1 系統(tǒng)結構

圖2 地圖導航界面

2.2 實時監(jiān)測

支持實時采集電站的運行狀態(tài)、電站PR、等效小時數(shù)、越限告警信息、設備（光伏組件、逆變器、匯流箱、箱變、升壓站、集電線路等）運行數(shù)據(jù)、異常設備情況、站端報警，實行實時展示并秒級刷新，以便提前發(fā)現(xiàn)站端故障點，及時處理故障點，減少電量損失，提高發(fā)電效率。

2.3 智能運維

運用大數(shù)據(jù)運維平臺的數(shù)據(jù)分析計算能力，對采集的站端各類數(shù)據(jù)進行計算分析，預測電站的運行趨勢；發(fā)現(xiàn)站端設備在運行過程中潛在的故障點，以便提前處理，避免形成故障后造成更大的損失；對于已產(chǎn)生的故障，通過大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)處理計算功能，快速準確的定位設備故障，找到故障產(chǎn)生的原因，并制定可借鑒的專業(yè)化解決方案，輔助運維人員處理故障，提高電站的整體運維水平和效率，減少損失。

2.4 對標管理

對各電站運行狀況進行不同維度的對比，如發(fā)電量對標、發(fā)電效率對標、能耗對標、故障處理效率對標、安全完成率對標等。通過對標，了解各電站的實際整體運行水平，及時發(fā)現(xiàn)運行較差的電站及設備，從而針對性地制定策略提升其整體運行水平，最終實現(xiàn)提高發(fā)電量。

2.5 電站運行分析

電站管理人員從綜合效率、計劃完成率、棄光或棄風電量（檢修棄光或棄風、故障棄光或棄風、限電棄光或棄風）、損耗（逆變器損耗等價時、組串損耗等價時、匯流箱損耗等價時、箱變運行損耗、線纜損耗等）、太陽能資源、逆變器性能等進行分析，確定影響電站性能的具體因素，并及時處理，從而保證電站整體運行的穩(wěn)定、高效。

2.6 運維管理

運維管理為電站日常運維工作的操作臺，包含兩票管理、檢修管理、巡視管理、培訓管理、缺陷管理、運維工作臺、考核管理、交接班管理、設備更換等內(nèi)容。充分利用信息化來實現(xiàn)運維管理全過程跟蹤管理，強化運維管理執(zhí)行力度和效率，提高運維的執(zhí)行質量。

2.7 運營統(tǒng)計分析

運營統(tǒng)計是根據(jù)生產(chǎn)運行管理要求，以電站運行數(shù)據(jù)為基礎生成的各類統(tǒng)計報表，具體報表格式可由根據(jù)電站運營管理的需要，自由定制表格，滿足多樣化的需求。

系統(tǒng)對電站的運行數(shù)據(jù)進行多層次、多維度綜合對比分析，有助于準確評估電站實際生產(chǎn)運行情況，達到電站的精細化管理目標。

2.8 設備資產(chǎn)管理

實現(xiàn)對電站設備資產(chǎn)臺帳及其緊密相關的業(yè)務信息的集中管理，從而提高設備的可靠性及可利用率，減少設備的故障率和停用小時數(shù)，控制和降低設備維護及檢修成本，縮短檢修響應和檢修工作時間，延長設備使用壽命，增強電站的安全性。

2.9 安全管理

通過對發(fā)電生產(chǎn)安全相關的組織、人員、措施、事件、臺帳等工作進行全面的信息管理，實現(xiàn)生產(chǎn)管理安全意識的提高，同時對電站安全生產(chǎn)進行規(guī)范化管理和信息監(jiān)督，減少事故的發(fā)生和危害程度。充分利用先進的計算機技術、網(wǎng)絡技術，提高安全監(jiān)督工作的效率、減輕安監(jiān)人員的工作強度、提高安全生產(chǎn)管理水平。

2.10 專家知識庫

記錄了大量光伏電站運維相關專業(yè)技術、故障解決應用案例、運維經(jīng)驗總結等知識，同時建立了知識庫模型[4]，方便現(xiàn)場運維人員可以根據(jù)現(xiàn)場的運維情況和自身經(jīng)驗總結按知識庫模型，自行完善知識庫的建設。專家知識庫不僅有助于運維團隊培訓運維人員，提升運維人員的專業(yè)水平，而且在發(fā)現(xiàn)故障時，通過對故障點的數(shù)據(jù)計算進行分析對比，系統(tǒng)自動搜索專家知識庫，提供類似案例的解決方案，為運維人員提供技術參考。

2.11 移動APP功能

支持移動終端（手機、平板電腦等）接入電站，了解光伏電站的地理位置信息、裝機容量、發(fā)電效率、節(jié)能減排、運維評估情況（包括工作票，操作票，缺陷票的生成數(shù)量和閉環(huán)數(shù)量）、電站收益等。

3 結 論

本文針對光伏電站傳統(tǒng)運維方式存在的問題，提出了通過建設大數(shù)據(jù)智能運維平臺，運維實現(xiàn)信息化、網(wǎng)絡化、數(shù)字化、集中化管理，不僅減少了站端值守人員數(shù)，而且利用大數(shù)據(jù)運維平臺強大的計算分析能力，實現(xiàn)了運維的智能化，有效地提高運維管理水平、運維效率，實現(xiàn)了光伏電站效益最大化。