基于大数据分析和先进控制的智慧化电厂运维中心的设想

沈志中，黄学文

（国家电投集团江苏电力有限公司，江苏 南京 210009）

近年来，随着我国电力市场的飞速发展，电厂也开始以独立企业的身份参与激烈的市场竞争中，这就使得电厂在保证安全、稳定生产的前提下，采取有效的措施来提升自身的经济效益。随着大数据时代的到来，新技术、新设备已经在电力行业中得到了广泛的应用，促进了智慧电厂的建设，提高了电厂信息化、自动化、数字化的水平，如开展大数据分析和现场控制总线技术等。当前，大部分电厂也认识到了“大数据”“信息化技术”的重要性，并且开始将其引入电厂的运维管理中，形成了一种全新的管理理念，转变了传统电厂的生产模式、经营模式、业务流程以及管理方式和组织方式，重新整合了电厂的综合资源，建立了智慧化的运维管理中心，实现了电厂效率和效益的提升，不仅提高了电厂的市场竞争力，更有效地促进了电厂的可持续发展。

1 智慧化电厂运维中心设立的背景分析

伴随着社会科技水平的不断提升，现代信息技术已经成为生产生活中不可或缺的关键，加快了数据的传输速度，并且提高了安全性和可靠性。在此背景下，各行各业都开始将大数据分析、互联网技术融入自身的发展中，并积极地进行了变革和转型，改变了传统的管理模式，探索全新的绩效增长点。电力行业作为社会经济发展中的重要组成部分，安全、稳定是其发展的根本，原本的管理模式处于安全考虑，与互联网技术的融合相对较晚。而随着我国互联网加密技术的发展，有效地消除了数据安全顾虑。因此，电力行业需要及时的转变观念，结合大数据积极的进行转型，借助互联网和大数据分析来提高自身的效益，这也是当前电厂重点研究的难题。

就实际情况来看，一些电厂在开展运维管理时，仍旧受传统思想影响，管理模式也是十分的粗放、单一和分散，各个单位电厂都各自为政，生产运营都是依靠自身进行，在进行维护时，也是能自己修补就自己修补，遇到自己解决不了的问题，就联系厂家协助解决，其经济数据则是定期地向上级上报。但上级集团公司由于受传统管理模式的制约，对电厂的监控也仅停留在各项指标上，并无法全面地了解到各电厂的真实状况。通过上述的种种问题来看，传统的分布式管理不利于电厂朝着精细化管理的方向发展，并且影响了利益的最大化。因此，在当前大数据时代背景下，电厂为了有效地实现精益求精，就要做出调整和改变，由分布式管理转向集中式管理，进而实现集中化、数据化和智能化。

2 电厂运维集中管理的发展方向

要想实现智慧化电厂运维的集中管理，主要从以下方面得以体现，分别为智能化设备和智能型控制系统。第一，电厂智能化设备。电厂信息的丰富程度与智能化设备之间有着密切的联系。以往的电厂设备都是通过传统的接线方式（硬接线）向DCS系统进行设备信号的传输，但受到电缆数量的影响限制了信息的传输，无法全面对信息进行输送。通过运用现场总线技术，有效地解决了信息传输不全的情况，其能够将各状态信号进行转化，实现数字化传输，保证了信息传输的全面性，并实现了电厂的信息化、自动化管理。智能化设备可以有效地实现数据端口与通讯模板之间的匹配，将产生的信息数据传输到管理系统中，保证数据分析的有效开展。第二，智能型控制系统。当前，大部分电厂仍是采用较为传统的经典控制系统进行控制，这就使得控制水平无法满足当前的实际需求，经常会出现运行参数的波动，进而影响机组的正常运行，因此，对控制系统进行更新尤为重要。通过运用先进控制，能有效地提高机组控制系统的精准度，如模型预测控制系统、分布式控制系统、可编程逻辑控制器、信息管理系统等，实现了自动化控制系统，为电厂的发展奠定了良好的基础。

3 智慧化电厂运维中心的功能和构成

单位电厂机组是智慧化电厂运维中心系统中的基础内容。单位电厂在接入运维中心系统时，基本分为两种方式。其一为新建机组，通过采购和运用智能型设备，可以实现自动化数据的采集，并借助数据终端将全部数据传至上级。为了减轻DCS系统的工作量，可将一些与控制系统无关的数据不进行连接。就已投产机组而言，并不适合进行大规模的更换，对此，就需要将DCS系统和与其关联的系统所采集的数据进行同步上传，虽然整体数据量可能略有不足，但不会对系统基本功能产生影响。省级电力公司是智慧电厂运维中心的关键点，不仅能够实现对单位电厂的监管，还保障着信息通讯的安全和顺畅。通过互联网通讯技术收集下属电厂的各项数据，汇总后向上级系统进行传输。大区分公司是运维中心系统中的核心，包含诸多部门，如数据分析部、先进控制部和远程诊断部等，通过相互协作，能够更好地发挥出运维中心的作用。

数据分析部的主要职责就是在大量的数据中挖掘所蕴涵的价值和规律。数据分析部门通过对运维中心所采集的海量数据进行分类、比较和统计，从而按照厂家或者是机组性能等进行合理分类，能够对机组的应用和运行进一步优化。通过将数据分析的结果传输给调试部门，不仅能够保证机组的生产效率，还可以将分析出的机组问题进行反馈，使厂家在对相关技术更新时有所参考，从而提高整体行业水平。

先进控制部的主要职责就是借助先进的控制理论和控制系统，来解决当前存在的各种不足和问题，常见的有运行参数的波动、自动化技术水平等。先进控制部的控制理论是建立在以往经典控制理论基础上的，其包含模糊控制、神经网络控制以及模型预测控制等方面。其中，模型预测控制就是通过信息手段对机组整个生命周期建立模型，从而消除存在的偏差，提高对参数的控制的稳定性。在进行数字模型构建时，单位电厂所上传的大量数据为其提供了强有力的数据支持，而且还可以对相关数据进行验证，提高数字模型的精准性，保证预测结果不会出现偏差。运维中心需要定期地对模型进行维护，就精准度控制提出有效的建议，并将其传递给各单位电厂，实现对单位电厂运行的合理指导，进而保证运行状态的安全稳定。

远程诊断部顾名思义就是对机组运行产生的数据进行实时的分析，进而诊断是否存在故障。在实际生产过程中，机组产生故障很少为突发性故障，因此，需要远程诊断部从机组数据中分析出异常点，及时地发出预警，提供有效的解决措施，从而在故障发生之前就解决故障，避免机组出现停工的情况。

同时，远程诊断部还设有专家系统，可以对发生的故障进行分析总结，掌握故障产生的影响因素，制定相应的解决措施，进而避免以后再发生同样的问题。

4 结语

总之，随着现代化电厂的不断发展，智慧化电厂运维中心所产生的工作量是十分庞大的，单依靠人力已经无法有效地进行分析和控制，这就需要现代化信息技术来发挥全部的功能。对此，需要从整个电力行业的角度出发，提高制造、调试、运行、维护等方面的技术水平，从而促进电力行业发展到一个全新的高度。电力行业是社会经济发展中的重要支柱，各大电力集团作为运维中心体系中的核心，要转变传统的观念，打破门户壁垒，从而为社会发展提供更高效的电力供应。