枕頭壩電站綜合數據平臺系統建設實踐與思考

解勒 靳帥

摘 要：本文重點對枕頭壩電站綜合數據平臺系統建設的思路、建設內容和系統功能進行了詳細闡述。作為國家能源集團大渡河公司“智慧電廠”建設落地的一項重要項目，枕頭壩公司根據自身實際對該平臺系統進行了創新開發及應用，有效推動了電廠技術和管理水平的提升。同時，綜合數據平臺系統的應用不局限于前述內容，結合當前大數據、云計算、智能技術等先進科技，本文對基于平臺系統的進一步開發應用進行了深入的思考，也為后續項目的開展提供了重要思路。

關鍵詞：“智慧電廠”;綜合數據平臺;開發應用;建設內容

中圖分類號：TV51文獻標識碼：A文章編號：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

枕頭壩電站自投運以來，始終著力于技術創新和管理能力提升，不斷加強運行設備的技術升級，改善電站設備運行狀況，提升電廠的管理水平。但是，隨著電網和水電的發展，現有設備及系統逐漸暴露出一體化程度低、標準差異性大、設備及信息孤島嚴重等問題，不能完全適應“智慧大渡河”建設規劃對電站端提出的“智慧電廠”建設需要。

為推進大渡河公司“智慧電廠”建設，實現枕頭壩水電站的數據按照“標準化、集中化”要求上送至大渡河公司“智慧企業”相關平臺，保證大渡河公司對枕頭壩水電站數據的集中管理、深度挖掘和綜合應用，促使枕頭壩水電站電力生產更加安全可靠、經營管理更加經濟高效，最終實現“風險識別自動化、管理決策智慧化”，枕頭壩電站開展了綜合數據平臺系統建設。

1 建設思路

以數字化、信息化、標準化為基礎，整合水電站生產運營數據，實現各系統間的智能化聯動，提高業務流轉和處理效率;實現設備與人、設備與設備之間的友好互動，降低設備對人的依賴;實現水電站集中運行管理的全景數據、業務協同，推動水電廠管理創新，達到生產運行管理及設備安全管理的現代化目標[1]，以滿足“智慧企業”建設要求。

系統建設要求建立集設備信息統一存儲、交互標準、業務應用綜合的一體化智能管控平臺，消除各業務系統設備孤島、信息孤島、業務孤島現象，構建統一設備運行管理數據匯聚中心，實現設備狀態信息集中存儲管理，提升設備管理專業化、規范化、標準化水平。

2 建設內容

綜合數據平臺建設的主要內容包括：統一數據采集平臺、統一數據匯聚中心、基礎支撐服務與應用、智能多系統聯動平臺、智能報警及智能查詢高級應用等。通過綜合數據平臺的建設主要實現對與電力生產相關的各系統數據的實時采集及匯聚，打破傳統設計中存在的數據壁壘;同時將獲取的數據實時傳輸到統一的數據中心，實現工業電視、門禁系統、消防系統及各生產設備運行的聯動功能。

總體結構是以綜合數據平臺為核心，可靠的光纖傳輸網絡為主干架構，現地級自動化系統為基礎，面向服務的智能化分布式結構。在此基礎之上，發布各個高級智能應用。系統縱向根據應用不同劃分為多個應用層，橫向根據應用分為不同的安全區，各安全區之間按照《電力二次系統安全防護規定》進行信息交互，同時系統根據應用需要，實現與其他系統間的信息通信功能[2]。

平臺對所有數據按照設備進行分類管理，對于所監測的數據，能夠根據設備對象形成“對象化”管理。各個子系統之間通過智能組態形成聯動。平臺在Ⅲ區建設相應的數據匯聚中心、基礎服務與應用中心。采用標準的數據建模規范對水電廠各類資源進行建模，進行統一的數據存儲，利用同步機制實現生產控制大區與III區之間的數據信息同步。

通過平臺的Ⅲ區數據匯聚中心、基礎服務和應用中心以及各展示終端，實現全站的綜合展示、綜合分析、智能報警等業務;通過智能聯動服務器實現工業電視、門禁系統等業務的聯動。通過信息通信綜合監管系統的建設，提升大崗山電站的通信網絡安全，為電廠奠定完善的網絡基礎[3]。

系統的主要結構如圖1所示。

3 系統功能

3.1 實現數據的互聯互通

在原有的設計安裝基礎上根據平臺的數據采集要求和后續業務應用需要，通過輻射光纖或網線的方式，實現各接入子系統與綜合數據平臺的硬件連接。平臺通過數據匯聚及智能聯動服務器與I區的計算機監控系統、微機五防系統、消防系統、通風控制系統通信，獲取機組、主變、500 kV GIS及高壓電纜等主要設備的實時運行數據、各種設備參數等相關信息;通過與II區的電能量采集系統、繼電保護信息管理系統、狀態監測系統數據通信實現數據交互;通過與III區的工業電視系統、門禁系統、智能機器人系統、巡檢系統、On-Call系統通信實現數據匯聚交互。

3.2 通信接口配置

為將綜合數據平臺打造成一個集成開放的平臺，方便后續對系統功能的擴展，平臺所屬的所有應用，不論在I、II區還是在III區，均以統一和標準的方式進行數據庫訪問，為各系統以及應用程序提供標準的接口以及非標準但是常用的接口，從而實現各系統之間以數據匯聚中心為中心的星型數據交換結構。根據實際應用需求，在平臺與外部交互時根據需求行接口的開發，如各種格式的文本文件、E語言、專用的通信協議、開放的數據庫服務接口、其他用戶指定的服務接口方式等[4]。

3.3 應用開發

將采集的所有相關生產數據匯聚到數據平臺，然后在此基礎上開展或開發所需的業務系統，如實現數據的集中統一外送、各系統聯動功能，開發運行分析報表系統，開發智能報警和智能分析功能等。將系統建設與生產實踐的需求緊密結合起來，更好地服務于電力生產。

第一，智能報表系統。以減少電力生產過程中的簡單重復勞動，提高工作效率，解放人力勞動，提高智能化水平為基本出發點，不斷優化系統功能，將該系統打造成功能強大、應用范圍廣泛的系統平臺，以為數據分析、趨勢預警分析等奠定基礎。

第二，智能聯動系統。系統聯動功能為實現全廠的“信息標準化、決策智能化”，提高安全管理水平和安全度，降低人員勞動強度，提高工作效率和經濟效益，在綜合數據平臺的構架下，實現微機五防系統、通風控制系統、門禁系統、工業電視系統、消防系統等的聯動。根據枕頭壩綜合數據平臺的結構，各系統分別接入一體化管控平臺的各安全分區的聯動服務器。各系統和一體化管控平臺的智能聯動服務器通信是實現多系統聯動的數據基礎。由各區聯動服務器統一調度聯動策略、采集各子系統數據和下達各種聯動指令，所有聯動子系統（如門禁、工業電視、消防、On-Call等）通過聯動服務接口獲取指令。

3.4 二次安防

根據電力監控系統安全防護規定，枕頭壩電站綜合數據平臺采用橫向分區的體系結構，分為生產控制大區和管理信息大區（III區），兩個大區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）進行隔離。其中，生產控制大區分為安全I區和安全II區，兩個區之間采用硬件防火墻隔離。

4 擴展應用的思考

目前，綜合數據平臺的建設已基本實現了打破信息傳輸孤島，實現了全站所有生產數據的整合及應用，滿足了“智慧電廠”建設的要求。隨著大數據、云計算等技術的發展[5]，在此基礎上對采集的數據進一步挖掘和分析，以智能自主和人機協同為目標，通過對設備運行的智能報警和智能分析，全面感知電廠生產運行狀態，實現設備運行狀態趨勢分析與評估。進一步擴展應用開發主要從以下幾方面著手。

4.1 設備運行狀態趨勢分析與評估

對綜合數據平臺匯集的數據進行挖掘，充分利用歷史數據，根據設備長期運行的特征數據和相關運行經驗，建立運算模型，充分應用人工智能技術，自動學習系統運行特征曲線，實現運行趨勢分析和運行狀態的智能評價。當設備運行中出現某一異常或故障后，系統應能根據長期運行的數據和特征庫，自動判斷該異常或故障為共性問題還是新出現的問題，能結合當前設備的運行數據，對運行中出現異常或故障現象的原因進行分析判斷，自動給出分析結果和處置決策[6]。

4.2 全面感知與設備健康智能評價

基于綜合數據平臺，通過對設備長期運行的大數據進行分析，針對每一套設備或系統分別建立智能預警分析模型，通過模型實時監測和預測設備的健康程度，在其還未出現異常或故障時即可提前預判出可能出現的異常或故障。建立事故處理決策專家庫，在設備運行中發生設備事故時，系統能根據運行規程、應急預案、處置方案等規定的相關內容結合設備出現事故前后的運行數據，自動給出事故應急處置流程、人員分工、事故處置完成情況等內容，并且能自動分析出事故的原因供運行人員參考。

5 結語

綜合數據平臺的建設實踐應用，優化了電站綜合生產管理及設備管理，提升了枕頭壩水電站安全管理能力和應急響應能力，助力公司實現生產運行管理及設備安全管理現代化管理目標，并使滿足“智慧大渡河”建設要求的電站端的技術實施和運行管理成為行業標桿，實現國內領先水平的目標。

參考文獻：

[1]涂楊舉.智慧企業框架與實踐[M].北京：經濟日報出版社，2018.

[2]劉鶴，楊朝政.瀑布溝電站綜合數據平臺設計[J].四川水力發電，2018（1）：115-117.

[3]馬強，荊銘，管荑.山東電力調度綜合數據平臺標準化建設研究[J].山東電力技術，2011（1）：9-12.

[4]孫東磊，吳奎華，吳健，等.基于多源數據集成的電網規劃綜合數據平臺[J].山東電力技術，2018（1）：1-7.

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

[6]王曉波，樊紀元.電力調度中心統一數據平臺的設計[J].電力系統自動化，2006（22）：89-92.