枕頭壩電站綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)建設(shè)實(shí)踐與思考

解勒 靳帥

摘 要：本文重點(diǎn)對(duì)枕頭壩電站綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)建設(shè)的思路、建設(shè)內(nèi)容和系統(tǒng)功能進(jìn)行了詳細(xì)闡述。作為國(guó)家能源集團(tuán)大渡河公司“智慧電廠”建設(shè)落地的一項(xiàng)重要項(xiàng)目，枕頭壩公司根據(jù)自身實(shí)際對(duì)該平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行了創(chuàng)新開發(fā)及應(yīng)用，有效推動(dòng)了電廠技術(shù)和管理水平的提升。同時(shí)，綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)的應(yīng)用不局限于前述內(nèi)容，結(jié)合當(dāng)前大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能技術(shù)等先進(jìn)科技，本文對(duì)基于平臺(tái)系統(tǒng)的進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用進(jìn)行了深入的思考，也為后續(xù)項(xiàng)目的開展提供了重要思路。

關(guān)鍵詞：“智慧電廠”;綜合數(shù)據(jù)平臺(tái);開發(fā)應(yīng)用;建設(shè)內(nèi)容

中圖分類號(hào)：TV51文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）31-0012-03

The Integrated Data Platform System Construction Practice

and Thinking in Zhentouba Hydropower Station

XIE Le JIN Shuai

（National Energy Dadu River Zhentouba Power Generation Co.， Ltd.，Leshan Sichuan 614700）

Abstract： This paper focused on the construction idea， construction content and system function of the comprehensive data platform system of Zhentouba hydropower station. As an important project of "smart power plant" construction of Dadu River Company of national energy group， Zhentouba company had carried out innovative development and application of the platform system according to its own reality， effectively promoting the improvement of power plant technology and management level. At the same time， the application of the integrated data platform system was not limited to the above contents. Combined with the current advanced technologies such as big data， cloud computing and intelligent technology， this paper deeply considered the further development and application of the platform system， and also provided important ideas for the development of subsequent projects.

Keywords： "smart power plant";integrated data platform;development and application;construction content

枕頭壩電站自投運(yùn)以來(lái)，始終著力于技術(shù)創(chuàng)新和管理能力提升，不斷加強(qiáng)運(yùn)行設(shè)備的技術(shù)升級(jí)，改善電站設(shè)備運(yùn)行狀況，提升電廠的管理水平。但是，隨著電網(wǎng)和水電的發(fā)展，現(xiàn)有設(shè)備及系統(tǒng)逐漸暴露出一體化程度低、標(biāo)準(zhǔn)差異性大、設(shè)備及信息孤島嚴(yán)重等問(wèn)題，不能完全適應(yīng)“智慧大渡河”建設(shè)規(guī)劃對(duì)電站端提出的“智慧電廠”建設(shè)需要。

為推進(jìn)大渡河公司“智慧電廠”建設(shè)，實(shí)現(xiàn)枕頭壩水電站的數(shù)據(jù)按照“標(biāo)準(zhǔn)化、集中化”要求上送至大渡河公司“智慧企業(yè)”相關(guān)平臺(tái)，保證大渡河公司對(duì)枕頭壩水電站數(shù)據(jù)的集中管理、深度挖掘和綜合應(yīng)用，促使枕頭壩水電站電力生產(chǎn)更加安全可靠、經(jīng)營(yíng)管理更加經(jīng)濟(jì)高效，最終實(shí)現(xiàn)“風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別自動(dòng)化、管理決策智慧化”，枕頭壩電站開展了綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)建設(shè)。

1 建設(shè)思路

以數(shù)字化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ)，整合水電站生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)間的智能化聯(lián)動(dòng)，提高業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)和處理效率;實(shí)現(xiàn)設(shè)備與人、設(shè)備與設(shè)備之間的友好互動(dòng)，降低設(shè)備對(duì)人的依賴;實(shí)現(xiàn)水電站集中運(yùn)行管理的全景數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)協(xié)同，推動(dòng)水電廠管理創(chuàng)新，達(dá)到生產(chǎn)運(yùn)行管理及設(shè)備安全管理的現(xiàn)代化目標(biāo)[1]，以滿足“智慧企業(yè)”建設(shè)要求。

系統(tǒng)建設(shè)要求建立集設(shè)備信息統(tǒng)一存儲(chǔ)、交互標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)應(yīng)用綜合的一體化智能管控平臺(tái)，消除各業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)備孤島、信息孤島、業(yè)務(wù)孤島現(xiàn)象，構(gòu)建統(tǒng)一設(shè)備運(yùn)行管理數(shù)據(jù)匯聚中心，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)信息集中存儲(chǔ)管理，提升設(shè)備管理專業(yè)化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化水平。

2 建設(shè)內(nèi)容

綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)的主要內(nèi)容包括：統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集平臺(tái)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)匯聚中心、基礎(chǔ)支撐服務(wù)與應(yīng)用、智能多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)平臺(tái)、智能報(bào)警及智能查詢高級(jí)應(yīng)用等。通過(guò)綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)與電力生產(chǎn)相關(guān)的各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集及匯聚，打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的數(shù)據(jù)壁壘;同時(shí)將獲取的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)浇y(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)工業(yè)電視、門禁系統(tǒng)、消防系統(tǒng)及各生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的聯(lián)動(dòng)功能。

總體結(jié)構(gòu)是以綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)為核心，可靠的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)為主干架構(gòu)，現(xiàn)地級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)為基礎(chǔ)，面向服務(wù)的智能化分布式結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)之上，發(fā)布各個(gè)高級(jí)智能應(yīng)用。系統(tǒng)縱向根據(jù)應(yīng)用不同劃分為多個(gè)應(yīng)用層，橫向根據(jù)應(yīng)用分為不同的安全區(qū)，各安全區(qū)之間按照《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》進(jìn)行信息交互，同時(shí)系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用需要，實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)間的信息通信功能[2]。

平臺(tái)對(duì)所有數(shù)據(jù)按照設(shè)備進(jìn)行分類管理，對(duì)于所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，能夠根據(jù)設(shè)備對(duì)象形成“對(duì)象化”管理。各個(gè)子系統(tǒng)之間通過(guò)智能組態(tài)形成聯(lián)動(dòng)。平臺(tái)在Ⅲ區(qū)建設(shè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)匯聚中心、基礎(chǔ)服務(wù)與應(yīng)用中心。采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)建模規(guī)范對(duì)水電廠各類資源進(jìn)行建模，進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，利用同步機(jī)制實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制大區(qū)與III區(qū)之間的數(shù)據(jù)信息同步。

通過(guò)平臺(tái)的Ⅲ區(qū)數(shù)據(jù)匯聚中心、基礎(chǔ)服務(wù)和應(yīng)用中心以及各展示終端，實(shí)現(xiàn)全站的綜合展示、綜合分析、智能報(bào)警等業(yè)務(wù);通過(guò)智能聯(lián)動(dòng)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)工業(yè)電視、門禁系統(tǒng)等業(yè)務(wù)的聯(lián)動(dòng)。通過(guò)信息通信綜合監(jiān)管系統(tǒng)的建設(shè)，提升大崗山電站的通信網(wǎng)絡(luò)安全，為電廠奠定完善的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)[3]。

系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 系統(tǒng)功能

3.1 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通

在原有的設(shè)計(jì)安裝基礎(chǔ)上根據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集要求和后續(xù)業(yè)務(wù)應(yīng)用需要，通過(guò)輻射光纖或網(wǎng)線的方式，實(shí)現(xiàn)各接入子系統(tǒng)與綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)的硬件連接。平臺(tái)通過(guò)數(shù)據(jù)匯聚及智能聯(lián)動(dòng)服務(wù)器與I區(qū)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、微機(jī)五防系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、通風(fēng)控制系統(tǒng)通信，獲取機(jī)組、主變、500 kV GIS及高壓電纜等主要設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、各種設(shè)備參數(shù)等相關(guān)信息;通過(guò)與II區(qū)的電能量采集系統(tǒng)、繼電保護(hù)信息管理系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互;通過(guò)與III區(qū)的工業(yè)電視系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、智能機(jī)器人系統(tǒng)、巡檢系統(tǒng)、On-Call系統(tǒng)通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚交互。

3.2 通信接口配置

為將綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)打造成一個(gè)集成開放的平臺(tái)，方便后續(xù)對(duì)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展，平臺(tái)所屬的所有應(yīng)用，不論在I、II區(qū)還是在III區(qū)，均以統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)，為各系統(tǒng)以及應(yīng)用程序提供標(biāo)準(zhǔn)的接口以及非標(biāo)準(zhǔn)但是常用的接口，從而實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間以數(shù)據(jù)匯聚中心為中心的星型數(shù)據(jù)交換結(jié)構(gòu)。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，在平臺(tái)與外部交互時(shí)根據(jù)需求行接口的開發(fā)，如各種格式的文本文件、E語(yǔ)言、專用的通信協(xié)議、開放的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)接口、其他用戶指定的服務(wù)接口方式等[4]。

3.3 應(yīng)用開發(fā)

將采集的所有相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)匯聚到數(shù)據(jù)平臺(tái)，然后在此基礎(chǔ)上開展或開發(fā)所需的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一外送、各系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能，開發(fā)運(yùn)行分析報(bào)表系統(tǒng)，開發(fā)智能報(bào)警和智能分析功能等。將系統(tǒng)建設(shè)與生產(chǎn)實(shí)踐的需求緊密結(jié)合起來(lái)，更好地服務(wù)于電力生產(chǎn)。

第一，智能報(bào)表系統(tǒng)。以減少電力生產(chǎn)過(guò)程中的簡(jiǎn)單重復(fù)勞動(dòng)，提高工作效率，解放人力勞動(dòng)，提高智能化水平為基本出發(fā)點(diǎn)，不斷優(yōu)化系統(tǒng)功能，將該系統(tǒng)打造成功能強(qiáng)大、應(yīng)用范圍廣泛的系統(tǒng)平臺(tái)，以為數(shù)據(jù)分析、趨勢(shì)預(yù)警分析等奠定基礎(chǔ)。

第二，智能聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)。系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能為實(shí)現(xiàn)全廠的“信息標(biāo)準(zhǔn)化、決策智能化”，提高安全管理水平和安全度，降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，在綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)的構(gòu)架下，實(shí)現(xiàn)微機(jī)五防系統(tǒng)、通風(fēng)控制系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等的聯(lián)動(dòng)。根據(jù)枕頭壩綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)，各系統(tǒng)分別接入一體化管控平臺(tái)的各安全分區(qū)的聯(lián)動(dòng)服務(wù)器。各系統(tǒng)和一體化管控平臺(tái)的智能聯(lián)動(dòng)服務(wù)器通信是實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。由各區(qū)聯(lián)動(dòng)服務(wù)器統(tǒng)一調(diào)度聯(lián)動(dòng)策略、采集各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)和下達(dá)各種聯(lián)動(dòng)指令，所有聯(lián)動(dòng)子系統(tǒng)（如門禁、工業(yè)電視、消防、On-Call等）通過(guò)聯(lián)動(dòng)服務(wù)接口獲取指令。

3.4 二次安防

根據(jù)電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定，枕頭壩電站綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)采用橫向分區(qū)的體系結(jié)構(gòu)，分為生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)（III區(qū)），兩個(gè)大區(qū)之間采用物理單向隔離裝置（分為正向隔離裝置和反向隔離裝置）進(jìn)行隔離。其中，生產(chǎn)控制大區(qū)分為安全I(xiàn)區(qū)和安全I(xiàn)I區(qū)，兩個(gè)區(qū)之間采用硬件防火墻隔離。

4 擴(kuò)展應(yīng)用的思考

目前，綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)已基本實(shí)現(xiàn)了打破信息傳輸孤島，實(shí)現(xiàn)了全站所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)的整合及應(yīng)用，滿足了“智慧電廠”建設(shè)的要求。隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展[5]，在此基礎(chǔ)上對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)一步挖掘和分析，以智能自主和人機(jī)協(xié)同為目標(biāo)，通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的智能報(bào)警和智能分析，全面感知電廠生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)趨勢(shì)分析與評(píng)估。進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用開發(fā)主要從以下幾方面著手。

4.1 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)趨勢(shì)分析與評(píng)估

對(duì)綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)匯集的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，充分利用歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的特征數(shù)據(jù)和相關(guān)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，建立運(yùn)算模型，充分應(yīng)用人工智能技術(shù)，自動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)運(yùn)行特征曲線，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行趨勢(shì)分析和運(yùn)行狀態(tài)的智能評(píng)價(jià)。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)某一異?；蚬收虾?，系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)長(zhǎng)期運(yùn)行的數(shù)據(jù)和特征庫(kù)，自動(dòng)判斷該異常或故障為共性問(wèn)題還是新出現(xiàn)的問(wèn)題，能結(jié)合當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)異常或故障現(xiàn)象的原因進(jìn)行分析判斷，自動(dòng)給出分析結(jié)果和處置決策[6]。

4.2 全面感知與設(shè)備健康智能評(píng)價(jià)

基于綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過(guò)對(duì)設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，針對(duì)每一套設(shè)備或系統(tǒng)分別建立智能預(yù)警分析模型，通過(guò)模型實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)設(shè)備的健康程度，在其還未出現(xiàn)異?；蚬收蠒r(shí)即可提前預(yù)判出可能出現(xiàn)的異?；蚬收?。建立事故處理決策專家?guī)?，在設(shè)備運(yùn)行中發(fā)生設(shè)備事故時(shí)，系統(tǒng)能根據(jù)運(yùn)行規(guī)程、應(yīng)急預(yù)案、處置方案等規(guī)定的相關(guān)內(nèi)容結(jié)合設(shè)備出現(xiàn)事故前后的運(yùn)行數(shù)據(jù)，自動(dòng)給出事故應(yīng)急處置流程、人員分工、事故處置完成情況等內(nèi)容，并且能自動(dòng)分析出事故的原因供運(yùn)行人員參考。

5 結(jié)語(yǔ)

綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)實(shí)踐應(yīng)用，優(yōu)化了電站綜合生產(chǎn)管理及設(shè)備管理，提升了枕頭壩水電站安全管理能力和應(yīng)急響應(yīng)能力，助力公司實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行管理及設(shè)備安全管理現(xiàn)代化管理目標(biāo)，并使?jié)M足“智慧大渡河”建設(shè)要求的電站端的技術(shù)實(shí)施和運(yùn)行管理成為行業(yè)標(biāo)桿，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]涂楊舉.智慧企業(yè)框架與實(shí)踐[M].北京：經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)出版社，2018.

[2]劉鶴，楊朝政.瀑布溝電站綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].四川水力發(fā)電，2018（1）：115-117.

[3]馬強(qiáng)，荊銘，管荑.山東電力調(diào)度綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)研究[J].山東電力技術(shù)，2011（1）：9-12.

[4]孫東磊，吳奎華，吳健，等.基于多源數(shù)據(jù)集成的電網(wǎng)規(guī)劃綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)[J].山東電力技術(shù)，2018（1）：1-7.

[5]李嘯.基于數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)水電站集控中心信息化建設(shè)[J].低碳世界，2016（7）：94-95.

[6]王曉波，樊紀(jì)元.電力調(diào)度中心統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006（22）：89-92.