水電站智能化通信運維的應用與思考

王珍珍

（南京南瑞水利水電科技有限公司，江蘇 南京 210012）

1 水電站智能化通信運維的內(nèi)容

水電站智能化建設通過應用各項先進技術(shù)，如傳感測量技術(shù)、控制系統(tǒng)和通信技術(shù)等，使各部分能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通，加強安全性、穩(wěn)定性；通過應用高速與雙向通信技術(shù)、信息與通信技術(shù)（Information and Communications Technology，ICT），構(gòu)建水電站智能化大框架，為今后實現(xiàn)智能化通信夯實基礎[1]。

智能水電站是智能電網(wǎng)的其中一部分，在保證安全性、穩(wěn)定性的基礎上，還需要優(yōu)化水電站運行管理模式，構(gòu)建智能化系統(tǒng)，實現(xiàn)水電站的高效運行。水電站智能化建設的其中一個特征便是信息化與數(shù)字化，智能化通信運維方面需要注意如下內(nèi)容。

（1）構(gòu)建信息采集網(wǎng)絡。利用多元化傳感器采集水電站運行過程中形成的狀態(tài)信息，如電壓、電流、發(fā)電量和水流量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，采集信息后傳遞至管理系統(tǒng)，形成標準化、規(guī)范性信息，使水電站數(shù)據(jù)采集更具有智能化特征。

（2）構(gòu)建高速標準通信網(wǎng)絡。水電站智能電網(wǎng)的連接主要依靠通信網(wǎng)絡，通信網(wǎng)絡標準化建設有利于節(jié)約各個模塊之間通信的成本，提升通信效率，而且還可以實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)共享，使信息能夠達成更加深層次的互動，全面了解水電站的運行現(xiàn)狀，制定水電站調(diào)度管理統(tǒng)一決策，并夯實硬件基礎。

（3）構(gòu)建智能化控制中心。以往水電站控制主要使用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)中利用上位機進行中控室集控管理[2]。實現(xiàn)智能化建設之后，控制中心集成了數(shù)據(jù)共享平臺、綜合智能決策管理系統(tǒng)，這在水電站狀態(tài)、故障等多個方面均實現(xiàn)了智能化管理，也是通信運行維護的重要載體。

2 水電站智能化通信運維設計

智能化水電站和傳統(tǒng)水電站之間不僅是信息采集、整合存在區(qū)別，業(yè)務流程處理與分析也有根本差別。水電站智能化通信運維利用自動化處理技術(shù)，使數(shù)據(jù)傳輸帶寬得到優(yōu)化，而且傳輸效率、穩(wěn)定性也進一步加強。在此基礎上，智能化通信運維的優(yōu)勢也得到了展現(xiàn)，從原本的線路、語音人工運維轉(zhuǎn)型為自動化系統(tǒng)運維，大力引進信息化技術(shù)，全面實現(xiàn)了水電站通信系統(tǒng)運維智能化[3]。

智能化通信運維一般是為集控站、巨型水電站調(diào)度服務，而通信設備則是在集控中心、電廠中部署，為電力監(jiān)控、數(shù)據(jù)調(diào)度、系統(tǒng)運維、調(diào)度語音等基礎業(yè)務提供支持，但相關(guān)設備的種類較多，而且分布也相對分散。根據(jù)水電站生產(chǎn)業(yè)務，電力通信系統(tǒng)有光傳輸、調(diào)度交換、行政語音、視頻會議、應急衛(wèi)星通信與綜合管理等各項子系統(tǒng)，所有子系統(tǒng)獨立運行，而且負責支撐通信業(yè)務，彼此之間相互聯(lián)系。水電站智能化通信運維實施期間，基于以上結(jié)構(gòu)，可確定其運維的要點。一是通信系統(tǒng)運維管理要保證快捷性，建立一站式管理模式或是移動端管理軟件，滿足運維人員的作業(yè)需求，也可提高通信運維效率。二是子系統(tǒng)運行期間形成的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過自動化、智能化分析，促使運維人員全面了解設備運行現(xiàn)狀，預知設備可能發(fā)生的故障風險[4]。三是通信設備、線纜等實現(xiàn)可視化，終端運維人員實時觀察遠端情況，采取相應的運維方法。四是研發(fā)通信預警系統(tǒng)，構(gòu)建通信服務體系，加強水電站智能化通信運維的規(guī)范性。

對于水電站智能化通信運維的設計，建議分別從大數(shù)據(jù)處理、移動端研發(fā)、三維建模、工具設計以及5G應用等維度著手，提出設計方案如下。

（1）應用5G技術(shù)。5G網(wǎng)絡和移動網(wǎng)絡對比，不僅具有超大帶寬超高速率的優(yōu)勢，而且延時低、可靠性高。憑借大帶寬解決大文件傳輸存在的問題，而且低延遲可以保證信息傳輸?shù)膶崟r性，利用超大連接增加接入點數(shù)量，小部件也與5G網(wǎng)絡連接。水電站智能化通信的5G部署可以采用獨立基站專用頻率或者數(shù)據(jù)分級，利用邊緣計算技術(shù)，隔離本地和對外業(yè)務。設計獨立基站，適合在安全性要求高的場景中運用，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)只是在5G覆蓋范圍中傳輸，無法實現(xiàn)外傳。由于主要采用專用頻率，加之時延低、可以規(guī)避范圍內(nèi)其他頻段無線信號干擾，因此也保證了穩(wěn)定性。運用邊緣計算方法，手機信號、設備信息之間能夠完全分離，5G設備、水電站中的電力通信設備達到互聯(lián)，利用通信設備形成信息，一般不會傳輸?shù)揭苿舆\營商。隔離手機信號只能夠與運營商連接，通常不會采集到系統(tǒng)運維信息[5]。

（2）通信一體化管理與設計。水電站智能化通信運維還需要建立一體化管理系統(tǒng)，加強智能化運維的統(tǒng)一性。一體化系統(tǒng)將所有通信子系統(tǒng)集成，顯著提高預警信息處理、通信服務管理效率，運維數(shù)據(jù)也能夠在系統(tǒng)中自動歸類、分析，達到水電站電力通信運維一體化、可視化的目的。選擇相關(guān)算法深度挖掘運維數(shù)據(jù)，分析系統(tǒng)運行存在的薄弱之處，并提出業(yè)務改善與優(yōu)化的對策，使水電站通信運維向智慧化方向轉(zhuǎn)型。

3 水電站智能化通信運維現(xiàn)狀

水電站建設與發(fā)展務必保證與時俱進。結(jié)合水電廠智能化建設與發(fā)展的現(xiàn)狀，對于通信運維工作的實施，應該提前制定通信運維方案，再根據(jù)要求采購相關(guān)設備，并完成部署。但是目前在通信運維方面依然面臨一些問題，導致通信受阻，智能化通信運維也必須提高科學技術(shù)水平。

現(xiàn)如今，水電站通信運維不僅要擴大覆蓋面、提高帶寬，還應提高穩(wěn)定性、安全性。由此可見，智能水電站建設和通信網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展息息相關(guān)。基于目前發(fā)展狀況，水電站通信運維還需注意如下問題。第一，水電站通信運維系統(tǒng)管理還需提升集中性，解決分布分散的問題，為整體化管理創(chuàng)造條件。由于各地區(qū)地理環(huán)境不同，因此水電站建設與管理也必然存在差別，無法完全覆蓋到所有層面。第二，水電站電力系統(tǒng)中的子系統(tǒng)相互獨立，要想完全實現(xiàn)在信息方面的共享就可能存在障礙，導致管理混亂、重要信息遺漏。第三，智能化通信運維的實踐進程中，務必要與電力銷售業(yè)務系統(tǒng)建立密切的聯(lián)系，方可獲取全面的數(shù)據(jù)。

由于當前水電站智能化通信運維的實現(xiàn)是非常重要的目標，因此建設智能電網(wǎng)非常重要。建議轉(zhuǎn)變管理運營觀念，著重體現(xiàn)通信網(wǎng)絡價值，提高通信服務實力。但是站在通信運維管理角度，此方面依然面臨一些問題。例如，管理者對于通信運維不夠重視，水電站智能化轉(zhuǎn)型受阻；專業(yè)技術(shù)人員過于關(guān)注專業(yè)技能，導致服務水平受到忽視。基于上述問題，水電站智能化通信運維實施期間還需要深入分析、解決。

4 水電站智能化通信運維的應用與優(yōu)化建議

4.1 應用信息與通信技術(shù)

水電站智能化建設和通信技術(shù)息息相關(guān)，應用通信技術(shù)也是智能電網(wǎng)建設與發(fā)展的重要措施。ICT技術(shù)在通信運維中運用需要先明確技術(shù)需求，要想不斷擴大通信范圍與業(yè)務規(guī)模，管理內(nèi)容也應該相應增加。建設通信系統(tǒng)過程中需要全方位分析與考慮，建設一體化系統(tǒng)，使各個管理體系能夠緊密聯(lián)系，實現(xiàn)信息的流暢溝通，上下級信息的傳遞也更為暢通，從而加強信息傳遞實時性，為水電站數(shù)據(jù)共享創(chuàng)造條件，而且各個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交流也可以實現(xiàn)銜接。

利用ICT技術(shù)還需構(gòu)建一體化實時監(jiān)控系統(tǒng)，提前選擇好統(tǒng)一的電子設備，采集電子信息，上傳到終端設備中實施監(jiān)控，方便水電站電力情況的統(tǒng)一監(jiān)管。一體化實施監(jiān)控系統(tǒng)還需要配備現(xiàn)代科技功能，采集故障信息、分析設備狀態(tài)等。縱向需達到各個系統(tǒng)信息的有效流通與共享，橫向則應實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部交流。如此一來，通信管理數(shù)據(jù)便可實時上傳到網(wǎng)絡中，為水電站信息管理提供便利。

水電站智能化建設期間，通信運維的實踐還需運用到軟件與通信系統(tǒng)，如資源管理、監(jiān)督管理和對外接口服務等。按照水電站通信運維特征，研發(fā)滿足水電站通信運維需求的軟件。

4.2 通信數(shù)據(jù)處理

水電站智能化電力光纜可能會產(chǎn)生光纜監(jiān)測數(shù)據(jù)、出廠信息、環(huán)境信息和運維記錄等，上述關(guān)鍵數(shù)據(jù)可作為通信運維分析的重要目標，深入分析判斷光纜當前運行狀態(tài)。針對通信產(chǎn)生數(shù)據(jù)的處理，首先可利用Hadoop分析平臺，此環(huán)節(jié)需要應用大數(shù)據(jù)和電力生產(chǎn)技術(shù)。其次按照光纜運行現(xiàn)狀選擇相應的設計算法，分析得出光纜生產(chǎn)實際狀態(tài)。最后針對光纜運行期間產(chǎn)生數(shù)據(jù)的深入分析，一旦發(fā)現(xiàn)了故障可及時預警，由此便體現(xiàn)出智能化的特征。

針對水電站多條光纜產(chǎn)生監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動化分析，發(fā)現(xiàn)光纜總耗值通常會維持在相對穩(wěn)定的區(qū)間，一般可應用95%置信空間算法。在計算與分析中，如果先后5次測試值均在置信區(qū)間范圍以外，便會馬上發(fā)出預警，通知運維人員處理，以免光纜衰耗異變導致嚴重的故障。

4.3 提出多元化通信運維管理措施

4.3.1 提高通信運維效率

智能化通信運維目標的實現(xiàn)必須要不斷提升運維效率，只有如此方可真正展現(xiàn)出通信運維的價值。建議構(gòu)建結(jié)構(gòu)精簡的管理系統(tǒng)，并全面采用扁平化管理模式，以此來優(yōu)化通信運維流程，合理調(diào)配運維人員，提高水電站相關(guān)資源的利用率，滿足一體化服務理念要求。由于扁平化管理模式可以更為直觀地展現(xiàn)水電站每一個部門所承擔的責任，因此一旦在通信運維方面發(fā)現(xiàn)問題，便可快速找出直接責任人，也會通信運維管理提供了便利，以免因管理層數(shù)量過多降低運維效率，導致資源大量耗損。與此同時，為了能夠提升通信運維的效率，還需要有規(guī)范性的運維流程，實現(xiàn)水電站各項資源的整合與合理分配。

4.3.2 建設一體化管理系統(tǒng)

水電站智能化通信運維必須要有一體化系統(tǒng)模式，為水電站資源整合提供幫助，還有利于實現(xiàn)各個專業(yè)的融合，提高通信運維效率。設計一體化管理系統(tǒng)，可以更加高效地完成通信運維管理等各項工作，并且為水電站運行提供全方位服務，實現(xiàn)所有系統(tǒng)的在線監(jiān)控。不僅能夠加強集約管理，還能夠切實提高水電站通信運維管理實力。在運維過程中，如果發(fā)現(xiàn)故障，便可根據(jù)一體化系統(tǒng)給出的信息提出故障解決方法，將各項數(shù)據(jù)及時上傳到系統(tǒng)中，方便其他管理部門調(diào)控。

4.3.3 通信運維的精細化管理

水電站通信運維建議引入精細化管理理念，這不僅是水電站工作效果評價的關(guān)鍵性指標，還是建設水電站通信系統(tǒng)的重要條件。通過精細化管理構(gòu)建通信系統(tǒng)，提高系統(tǒng)服務水平，將精細化管理和評級體系緊密結(jié)合，針對通信運維效果進行評價與判斷，確保評估指標與結(jié)果的客觀性、全面性，幫助管理人員真實掌握通信運維情況。

5 結(jié) 論

因為水電站承載著水能向電能轉(zhuǎn)換的重要任務，所以水電站項目的建設在保證穩(wěn)定性、安全性的基礎上還需向信息化、智能化的方向轉(zhuǎn)型。未來，水電站智能化通信運維的實施應該大力引進先進技術(shù)與設備，通過建模、一體化系統(tǒng)等運維措施深入剖析水電站運行期間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)潛在故障，從而保證水電站通信系統(tǒng)的高效運行。此外按照實際需求挑選模塊組合，使水電站機組自動化控制更具通用性與時效性，也為今后水電站通信運維的智能化發(fā)展奠定基礎。