大數據智能運維平臺

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，可再生能源產業發展迅速。根據國家能源局發布的數據顯示，全國新增光伏總裝機量持續增長，2016年新增為2011年的17倍，2017年我國光伏發電新增裝機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、故障發現和維修不及時等問題[2]，使得光伏電站發電量減少，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]、網絡通信、大數據技術，建設大數據運維平臺，實現電站運維管理的信息化、網絡化、數字化。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，而且為電站的生產管理者提供真實、準確、及時的生產管理信息，保障電站設備的安全、可靠性，減少電站的發電損失，實現電站運維的效益最大化管理。

1 運維平臺系統結構

系統結構劃分為兩層，如圖1所示。

第一層：總部集中管理中心層，部署大數據智能運維平臺，接收站端上傳的實時生產運行數據、站端主要設備的運行參數等數據，對站端上傳的數據進行多層次、多維度綜合分析處理、存儲、應用、展示及發布，評估電站生產運行情況，并提供全面的生產運行報表；實現對下屬多個電站的統一監視和管理。

第二層：站端數據采集層，建設在電站就地，通過在生產控制一區部署通信管理機接收電站SCADA監控系統后臺轉發的逆變器、匯流箱、升壓站遙測和電能計量表（安全Ⅱ區）、環境監測儀數據，并經過橫向隔離裝置（正向型）傳輸到管理信息區的數據服務器，位于服務器中的解析程序對傳入的數據進行實時解析、入庫和統計分析。

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、廠用電、頻率和開關狀態量等運行數據進行實時監測，大數據運維平臺利用其強大的數據處理能力，對采集的數據進行分析處理，實現了對站端生產運行狀況進行監控，對故障問題進行預警、報警，對相關設備進行遙控和遙調。

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、裝機情況、節能減排、年實際發電量、年理論發電量等情況。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，系統直接進入該電站，了解電站詳細運行信息。

圖1 系統結構

圖2 地圖導航界面

2.2 實時監測

支持實時采集電站的運行狀態、電站PR、等效小時數、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）運行數據、異常設備情況、站端報警，實行實時展示并秒級刷新，以便提前發現站端故障點，及時處理故障點，減少電量損失，提高發電效率。

2.3 智能運維

運用大數據運維平臺的數據分析計算能力，對采集的站端各類數據進行計算分析，預測電站的運行趨勢；發現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；對于已產生的故障，通過大數據平臺的數據處理計算功能，快速準確的定位設備故障，找到故障產生的原因，并制定可借鑒的專業化解決方案，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，如發電量對標、發電效率對標、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，及時發現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，最終實現提高發電量。

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、設備更換等內容。充分利用信息化來實現運維管理全過程跟蹤管理，強化運維管理執行力度和效率，提高運維的執行質量。

2.7 運營統計分析

運營統計是根據生產運行管理要求，以電站運行數據為基礎生成的各類統計報表，具體報表格式可由根據電站運營管理的需要，自由定制表格，滿足多樣化的需求。

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

2.8 設備資產管理

實現對電站設備資產臺帳及其緊密相關的業務信息的集中管理，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，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

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

2.10 專家知識庫

記錄了大量光伏電站運維相關專業技術、故障解決應用案例、運維經驗總結等知識，同時建立了知識庫模型[4]，方便現場運維人員可以根據現場的運維情況和自身經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水平，而且在發現故障時，通過對故障點的數據計算進行分析對比，系統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、發電效率、節能減排、運維評估情況（包括工作票，操作票，缺陷票的生成數量和閉環數量）、電站收益等。

3 結 論

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