智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用分析

黃學(xué)文，沈志中

（國家電投集團(tuán)江蘇電力有限公司，江蘇 南京 210009）

近年來，隨著電力體制的不斷改革，節(jié)能減排等政策的不斷出臺(tái)和實(shí)施，對(duì)當(dāng)前電廠生產(chǎn)經(jīng)營管理提出了全面的要求，智慧電廠已經(jīng)成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。如何在保證安全穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，全面實(shí)施精細(xì)化管理，加強(qiáng)現(xiàn)代信息化技術(shù)的應(yīng)用，減少成本的投入，實(shí)現(xiàn)對(duì)資產(chǎn)資源的全生命周期管理，是當(dāng)前電廠重點(diǎn)研究的課題。隨著社會(huì)科技的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)信息已經(jīng)成為電廠運(yùn)行中的重要影響因素，海量的數(shù)據(jù)信息對(duì)數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)和分析提出了更高的要求，是智慧電廠建設(shè)過程的重要體現(xiàn)。因此，如何有效搭建一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)，構(gòu)建完善的運(yùn)維中心，對(duì)電廠設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、診斷，以快速發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，是目前智慧電廠建設(shè)的主要內(nèi)容。在此背景下，原本的管理模式已經(jīng)無法滿足實(shí)際的需求，電廠必須采取更加高效、可靠的方法來處理和分析運(yùn)維信息數(shù)據(jù)，以推進(jìn)電力行業(yè)的長期、穩(wěn)定發(fā)展。

1 智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)概述

1.1 智慧電廠大數(shù)據(jù)的來源

（1）生產(chǎn)數(shù)據(jù)。生產(chǎn)數(shù)據(jù)是智慧電廠數(shù)據(jù)來源的重要組成，其涵蓋了電廠機(jī)組設(shè)備以及各系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生和消耗的數(shù)據(jù)、機(jī)組設(shè)備故障信息、生產(chǎn)相關(guān)的日志和報(bào)告等，可以從生產(chǎn)數(shù)據(jù)中分析出具有價(jià)值的信息，進(jìn)而更好地優(yōu)化設(shè)備、系統(tǒng)的運(yùn)行。

（2）運(yùn)營管理數(shù)據(jù)。電廠的安全、穩(wěn)定運(yùn)行離不開數(shù)據(jù)的支持，運(yùn)營管理數(shù)據(jù)則是電廠運(yùn)營發(fā)展的必備條件。通過分析運(yùn)營管理數(shù)據(jù)，能夠?qū)⑵渲芯哂袃r(jià)值的信息有效地呈現(xiàn)出來，并為電廠相關(guān)決策提供數(shù)據(jù)上的支持，更好地促進(jìn)電廠發(fā)展戰(zhàn)略的制定。

1.2 一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)的架構(gòu)

（1）數(shù)據(jù)采集層。數(shù)據(jù)采集層的主要任務(wù)就是采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，且支持從各數(shù)據(jù)庫中采集數(shù)據(jù)，如關(guān)系數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、接口機(jī)等。

（2）數(shù)據(jù)傳輸、處理層。此層的主要職能就是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸、數(shù)據(jù)的甄別以及數(shù)據(jù)的寫入等。數(shù)據(jù)甄別是借助計(jì)算模型對(duì)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤、缺失進(jìn)行多重驗(yàn)證，對(duì)有誤的數(shù)據(jù)及時(shí)提出預(yù)警，并采取相應(yīng)的措施對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清除或替換處理，從而提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾浴?/p>

（3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層就是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理，將各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)，方便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，并且能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)備份。

（4）業(yè)務(wù)處理層。業(yè)務(wù)處理層是基于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層開展的，按照相關(guān)的要求進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，并將處理后的結(jié)果上傳至數(shù)據(jù)中心。

1.3 一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)的功能

通過建立一體化數(shù)據(jù)平臺(tái)，形成一套完整的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的管理機(jī)制。通過對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)警，能夠快速發(fā)現(xiàn)問題，并診斷出問題產(chǎn)生的原因，同時(shí)通過有效的指導(dǎo)和數(shù)據(jù)分析，能夠更好地解決問題。智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)的功能主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。包含電廠運(yùn)營過程中產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)甄別。對(duì)采集的各項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行甄別，從而對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量進(jìn)行判斷并預(yù)警。

（3）實(shí)時(shí)分析。根據(jù)不同的生產(chǎn)需求對(duì)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。

（4）統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)分析是建立在前幾項(xiàng)功能基礎(chǔ)上的，根據(jù)相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的統(tǒng)計(jì)和全面的分析。

（5）決策支持。借助一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)挖掘數(shù)據(jù)中有價(jià)值的信息，并將其直觀地呈現(xiàn)出來，為電廠各項(xiàng)決策提供數(shù)據(jù)支持。

1.4 智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)建的意義

就電力企業(yè)大數(shù)據(jù)管理而言，搭建系統(tǒng)的管理平臺(tái)十分重要，不管是在電廠生產(chǎn)經(jīng)營過程中，還是在成本、報(bào)價(jià)管理中，系統(tǒng)化管理都能夠有效地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。同時(shí)，一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)的構(gòu)建打破了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)管理中存在的諸多限制，提高了數(shù)據(jù)管理的時(shí)效性和便捷性，更便于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理。此外，通過建立智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)，還能夠及時(shí)滿足各電網(wǎng)的實(shí)際需求，并且提高了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，幫助電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)和抵抗外界的沖擊，從而降低電網(wǎng)受到攻擊、影響時(shí)所產(chǎn)生的損失，且恢復(fù)速度極快，既降低了維護(hù)成本，又實(shí)現(xiàn)了電廠經(jīng)濟(jì)效益的提升。

2 智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

在傳統(tǒng)的電廠數(shù)據(jù)管理中，工作人員是數(shù)據(jù)管理中的主體，發(fā)揮著極大的作用，而且數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)必須借助工作人員才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這就導(dǎo)致工作中難免會(huì)因工作人員的失誤而產(chǎn)生各種問題，從而影響電廠的穩(wěn)定運(yùn)行。智慧電廠的建立，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息采集、分析、處理效率的提升，能夠?yàn)殡姀S今后發(fā)展戰(zhàn)略和決策提供理論支持。一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)提高了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的利用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了多系統(tǒng)、全方面的數(shù)據(jù)采集，并對(duì)數(shù)據(jù)中隱含的信息進(jìn)行挖掘，有效促進(jìn)了政策的優(yōu)化。此外，通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)還能有效地對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，不但加強(qiáng)了數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)平臺(tái)的連接，而且減少了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的時(shí)間。

2.1 數(shù)據(jù)修正與補(bǔ)充技術(shù)

數(shù)據(jù)修正與補(bǔ)充技術(shù)就是對(duì)電廠各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的檢測(cè)，及時(shí)排除存在的異常數(shù)據(jù)，使有效數(shù)據(jù)得到保留，提高數(shù)據(jù)的使用效率。在電廠生產(chǎn)運(yùn)營過程中，運(yùn)行系統(tǒng)或機(jī)電設(shè)備難免會(huì)出現(xiàn)一些故障，進(jìn)而導(dǎo)致異常數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，這就需要對(duì)存在故障的設(shè)備進(jìn)行全面分析，以此獲得發(fā)生故障的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。管理平臺(tái)自身具備的修正功能可及時(shí)、自動(dòng)地對(duì)無效數(shù)據(jù)進(jìn)行清理，使數(shù)據(jù)更加地精準(zhǔn)。此外，大數(shù)據(jù)平臺(tái)還有效解決了數(shù)據(jù)信息缺失的問題，在進(jìn)行信息噪點(diǎn)刪除時(shí)對(duì)有效信息進(jìn)行保護(hù)?？梢哉f，一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)既可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正和清除，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)對(duì)有效數(shù)據(jù)的保護(hù)，保證數(shù)據(jù)的完整性。

2.2 智能預(yù)警技術(shù)

電廠由于其自身的特殊性，對(duì)運(yùn)行安全要求極高。通過建立一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化、自動(dòng)化地監(jiān)測(cè)每個(gè)系統(tǒng)、主機(jī)等的工作情況，并且能實(shí)現(xiàn)智能預(yù)警。相比于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，智能預(yù)警技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)掌握主機(jī)、系統(tǒng)的變化趨勢(shì)以及異常參數(shù)，從而做到在故障發(fā)生之前及時(shí)預(yù)警，并為故障分析提供參考依據(jù)。智能預(yù)警技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的監(jiān)視，同時(shí)還能夠?qū)Ω飨到y(tǒng)、機(jī)組參數(shù)等建立可視化模型，使系統(tǒng)、設(shè)備在運(yùn)行過程中也能受到實(shí)時(shí)監(jiān)控，了解負(fù)荷的變化趨勢(shì)和機(jī)組的工作狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，有效避免安全事故的發(fā)生。

3 智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)的應(yīng)用

3.1 一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)的主要數(shù)據(jù)來源

近年來，隨著智慧電廠建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)已經(jīng)得到了有效的應(yīng)用，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理模式。電廠在生產(chǎn)經(jīng)營過程中會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)作為處理數(shù)據(jù)的關(guān)鍵平臺(tái)，其數(shù)據(jù)來源主要是生產(chǎn)數(shù)據(jù)和電廠經(jīng)營數(shù)據(jù)。生產(chǎn)數(shù)據(jù)是指機(jī)組設(shè)備在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，具有較高的參考價(jià)值，其可以細(xì)分為有用數(shù)據(jù)、無用數(shù)據(jù)、消耗數(shù)據(jù)以及其他數(shù)據(jù)。通過對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、提取，能夠快速地排除和診斷故障。電廠在經(jīng)營過程中需要大量數(shù)據(jù)信息的支持，電廠經(jīng)營數(shù)據(jù)就是電廠經(jīng)營過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以及跨行合作而產(chǎn)生的多元化數(shù)據(jù)。通過對(duì)經(jīng)營數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，提取其中蘊(yùn)含的有效數(shù)據(jù)，能夠幫助電廠在運(yùn)營過程中做出正確的決策。

3.2 一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)分層

智慧電廠的數(shù)據(jù)來源十分復(fù)雜，且數(shù)量十分龐大，通過一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)能夠?qū)@些海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，深入挖掘其中的有效信息。通過對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控，預(yù)處理電廠的原始數(shù)據(jù)，最終能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的篩選并錄入數(shù)據(jù)庫中，經(jīng)過數(shù)據(jù)庫整理后所得數(shù)據(jù)為最終數(shù)據(jù)。同時(shí)，一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)還能對(duì)無用數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)運(yùn)營所需的數(shù)據(jù)設(shè)定預(yù)警功能。這個(gè)過程不僅是一個(gè)分析的過程，同時(shí)也是電廠借助技術(shù)平臺(tái)進(jìn)行決策的過程。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分層處理大體上可分為數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸和處理層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層以及業(yè)務(wù)處理層四個(gè)方面。

3.3 智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)的運(yùn)行機(jī)制

智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)是一套較為完善的管理機(jī)制。通過對(duì)數(shù)據(jù)分析、提取能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。大數(shù)據(jù)平臺(tái)具有數(shù)據(jù)監(jiān)管和預(yù)警功能，能夠?qū)CS報(bào)警值和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和檢測(cè)，并自動(dòng)預(yù)警，提出合理的解決方案，同時(shí)還能對(duì)解決方法進(jìn)行優(yōu)化指導(dǎo)。其具體流程主要包括以下五個(gè)方面：（1）采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；（2）深入分析采集的數(shù)據(jù)；（3）結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)分析；（4）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；（5）對(duì)大數(shù)據(jù)分析做決策。通過上述步驟能夠快速地對(duì)問題進(jìn)行診斷和排除，進(jìn)而保障各個(gè)系統(tǒng)、設(shè)備的順利運(yùn)行。

4 結(jié)束語

總之，智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建立具有十分重要的意義，能夠有效提升電廠生產(chǎn)效率和企業(yè)效益，促進(jìn)電力行業(yè)的發(fā)展。文章就智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，希望能夠通過分析，有效促進(jìn)我國智慧電廠的建設(shè)進(jìn)程，加強(qiáng)大數(shù)據(jù)資源與電力行業(yè)的有機(jī)結(jié)合，從而提高工作的質(zhì)量，促進(jìn)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。