智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺關(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和實施，對當(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。如何在保證安全穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，全面實施精細化管理，加強現(xiàn)代信息化技術(shù)的應(yīng)用，減少成本的投入，實現(xiàn)對資產(chǎn)資源的全生命周期管理，是當(dāng)前電廠重點研究的課題。隨著社會科技的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)信息已經(jīng)成為電廠運行中的重要影響因素，海量的數(shù)據(jù)信息對數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲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，構(gòu)建完善的運維中心，對電廠設(shè)備的工作狀態(tài)進行實時檢測、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維信息數(shù)據(jù)，以推進電力行業(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，其涵蓋了電廠機組設(shè)備以及各系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生和消耗的數(shù)據(jù)、機組設(shè)備故障信息、生產(chǎn)相關(guān)的日志和報告等，可以從生產(chǎn)數(shù)據(jù)中分析出具有價值的信息，進而更好地優(yōu)化設(shè)備、系統(tǒng)的運行。

（2）運營管理數(shù)據(jù)。電廠的安全、穩(wěn)定運行離不開數(shù)據(jù)的支持，運營管理數(shù)據(jù)則是電廠運營發(fā)展的必備條件。通過分析運營管理數(shù)據(jù)，能夠?qū)⑵渲芯哂袃r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，更好地促進電廠發(fā)展戰(zhàn)略的制定。

1.2 一體化大數(shù)據(jù)平臺的架構(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)、實時數(shù)據(jù)庫、接口機等。

（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)甄別是借助計算模型對數(shù)據(jù)的錯誤、缺失進行多重驗證，對有誤的數(shù)據(jù)及時提出預(yù)警，并采取相應(yīng)的措施對數(shù)據(jù)進行清除或替換處理，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)存儲層。數(shù)據(jù)存儲層就是對數(shù)據(jù)進行存儲管理，將各項數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一存儲，方便對數(shù)據(jù)進行查詢，并且能夠?qū)?shù)據(jù)進行實時備份。

（4）業(yè)務(wù)處理層。業(yè)務(wù)處理層是基于數(shù)據(jù)存儲層開展的，按照相關(guān)的要求進行業(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)平臺的功能

通過建立一體化數(shù)據(jù)平臺，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制。通過對系統(tǒng)進行實時監(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)。包含電廠運營過程中產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)甄別。對采集的各項基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行甄別，從而對數(shù)據(jù)的質(zhì)量進行判斷并預(yù)警。

（3）實時分析。根據(jù)不同的生產(chǎn)需求對所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行實時分析。

（4）統(tǒng)計分析。統(tǒng)計分析是建立在前幾項功能基礎(chǔ)上的，根據(jù)相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)進行綜合的統(tǒng)計和全面的分析。

（5）決策支持。借助一體化大數(shù)據(jù)平臺挖掘數(shù)據(jù)中有價值的信息，并將其直觀地呈現(xiàn)出來，為電廠各項決策提供數(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、報價管理中，系統(tǒng)化管理都能夠有效地對數(shù)據(jù)進行整理和分析。同時，一體化大數(shù)據(jù)平臺的構(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)管理的時效性和便捷性，更便于數(shù)據(jù)的存儲和管理。此外，通過建立智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺，還能夠及時滿足各電網(wǎng)的實際需求，并且提高了電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性，幫助電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)避風(fēng)險和抵抗外界的沖擊，從而降低電網(wǎng)受到攻擊、影響時所產(chǎn)生的損失，且恢復(fù)速度極快，既降低了維護成本，又實現(xiàn)了電廠經(jīng)濟效益的提升。

2 智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺關(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轉(zhuǎn)，這就導(dǎo)致工作中難免會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)定運行。智慧電廠的建立，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息采集、分析、處理效率的提升，能夠為電廠今后發(fā)展戰(zhàn)略和決策提供理論支持。一體化大數(shù)據(jù)平臺提高了實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的利用價值，實現(xiàn)了多系統(tǒng)、全方面的數(shù)據(jù)采集，并對數(shù)據(jù)中隱含的信息進行挖掘，有效促進了政策的優(yōu)化。此外，通過大數(shù)據(jù)平臺還能有效地對所獲取的數(shù)據(jù)進行傳輸，不但加強了數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)平臺的連接，而且減少了數(shù)據(jù)存儲和處理的時間。

2.1 數(shù)據(jù)修正與補充技術(shù)

數(shù)據(jù)修正與補充技術(shù)就是對電廠各項數(shù)據(jù)進行全面的檢測，及時排除存在的異常數(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)運營過程中，運行系統(tǒng)或機電設(shè)備難免會出現(xiàn)一些故障，進而導(dǎo)致異常數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，這就需要對存在故障的設(shè)備進行全面分析，以此獲得發(fā)生故障的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。管理平臺自身具備的修正功能可及時、自動地對無效數(shù)據(jù)進行清理，使數(shù)據(jù)更加地精準(zhǔn)。此外，大數(shù)據(jù)平臺還有效解決了數(shù)據(jù)信息缺失的問題，在進行信息噪點刪除時對有效信息進行保護。可以說，一體化大數(shù)據(jù)平臺既可以對數(shù)據(jù)進行修正和清除，同時又能實現(xiàn)對有效數(shù)據(jù)的保護，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，對運行安全要求極高。通過建立一體化大數(shù)據(jù)平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化、自動化地監(jiān)測每個系統(tǒng)、主機等的工作情況，并且能實現(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掌握主機、系統(tǒng)的變化趨勢以及異常參數(shù)，從而做到在故障發(fā)生之前及時預(yù)警，并為故障分析提供參考依據(jù)。智能預(yù)警技術(shù)不僅可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)動設(shè)備的監(jiān)視，同時還能夠?qū)Ω飨到y(tǒng)、機組參數(shù)等建立可視化模型，使系統(tǒng)、設(shè)備在運行過程中也能受到實時監(jiān)控，了解負(fù)荷的變化趨勢和機組的工作狀態(tài)，最終實現(xiàn)及時發(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)平臺的應(yīng)用

3.1 一體化大數(shù)據(jù)平臺的主要數(shù)據(jù)來源

近年來，隨著智慧電廠建設(shè)進程的不斷推進，一體化大數(shù)據(jù)平臺已經(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)營過程中會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，一體化大數(shù)據(jù)平臺作為處理數(shù)據(jù)的關(guān)鍵平臺，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)，具有較高的參考價值，其可以細分為有用數(shù)據(jù)、無用數(shù)據(jù)、消耗數(shù)據(jù)以及其他數(shù)據(jù)。通過對不同類型的數(shù)據(jù)進行分析、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)。通過對經(jīng)營數(shù)據(jù)進行有效分析，提取其中蘊含的有效數(shù)據(jù)，能夠幫助電廠在運營過程中做出正確的決策。

3.2 一體化大數(shù)據(jù)平臺的數(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)平臺能夠?qū)@些海量的數(shù)據(jù)進行分析，深入挖掘其中的有效信息。通過對每個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進行質(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，一體化大數(shù)據(jù)平臺還能對無用數(shù)據(jù)進行處理，根據(jù)運營所需的數(shù)據(jù)設(shè)定預(yù)警功能。這個過程不僅是一個分析的過程，同時也是電廠借助技術(shù)平臺進行決策的過程。對數(shù)據(jù)進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)存儲層以及業(yè)務(wù)處理層四個方面。

3.3 智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺的運行機制

智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺是一套較為完善的管理機制。通過對數(shù)據(jù)分析、提取能夠及時地發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。大數(shù)據(jù)平臺具有數(shù)據(jù)監(jiān)管和預(yù)警功能，能夠?qū)CS報警值和歷史數(shù)據(jù)進行分析和檢測，并自動預(yù)警，提出合理的解決方案，同時還能對解決方法進行優(yōu)化指導(dǎo)。其具體流程主要包括以下五個方面：（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)合實際情況進行實時分析；（4）對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析；（5）對大數(shù)據(jù)分析做決策。通過上述步驟能夠快速地對問題進行診斷和排除，進而保障各個系統(tǒng)、設(shè)備的順利運行。

4 結(jié)束語

總之，智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺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)平臺的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用進行了簡單的分析，希望能夠通過分析，有效促進我國智慧電廠的建設(shè)進程，加強大數(shù)據(jù)資源與電力行業(yè)的有機結(jié)合，從而提高工作的質(zhì)量，促進電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。