枕头坝电站综合数据平台系统建设实践与思考

解勒 靳帅

摘 要：本文重点对枕头坝电站综合数据平台系统建设的思路、建设内容和系统功能进行了详细阐述。作为国家能源集团大渡河公司“智慧电厂”建设落地的一项重要项目，枕头坝公司根据自身实际对该平台系统进行了创新开发及应用，有效推动了电厂技术和管理水平的提升。同时，综合数据平台系统的应用不局限于前述内容，结合当前大数据、云计算、智能技术等先进科技，本文对基于平台系统的进一步开发应用进行了深入的思考，也为后续项目的开展提供了重要思路。

关键词：“智慧电厂”;综合数据平台;开发应用;建设内容

中图分类号：TV51文献标识码：A文章编号：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

枕頭坝电站自投运以来，始终着力于技术创新和管理能力提升，不断加强运行设备的技术升级，改善电站设备运行状况，提升电厂的管理水平。但是，随着电网和水电的发展，现有设备及系统逐渐暴露出一体化程度低、标准差异性大、设备及信息孤岛严重等问题，不能完全适应“智慧大渡河”建设规划对电站端提出的“智慧电厂”建设需要。

为推进大渡河公司“智慧电厂”建设，实现枕头坝水电站的数据按照“标准化、集中化”要求上送至大渡河公司“智慧企业”相关平台，保证大渡河公司对枕头坝水电站数据的集中管理、深度挖掘和综合应用，促使枕头坝水电站电力生产更加安全可靠、经营管理更加经济高效，最终实现“风险识别自动化、管理决策智慧化”，枕头坝电站开展了综合数据平台系统建设。

1 建设思路

以数字化、信息化、标准化为基础，整合水电站生产运营数据，实现各系统间的智能化联动，提高业务流转和处理效率;实现设备与人、设备与设备之间的友好互动，降低设备对人的依赖;实现水电站集中运行管理的全景数据、业务协同，推动水电厂管理创新，达到生产运行管理及设备安全管理的现代化目标[1]，以满足“智慧企业”建设要求。

系统建设要求建立集设备信息统一存储、交互标准、业务应用综合的一体化智能管控平台，消除各业务系统设备孤岛、信息孤岛、业务孤岛现象，构建统一设备运行管理数据汇聚中心，实现设备状态信息集中存储管理，提升设备管理专业化、规范化、标准化水平。

2 建设内容

综合数据平台建设的主要内容包括：统一数据采集平台、统一数据汇聚中心、基础支撑服务与应用、智能多系统联动平台、智能报警及智能查询高级应用等。通过综合数据平台的建设主要实现对与电力生产相关的各系统数据的实时采集及汇聚，打破传统设计中存在的数据壁垒;同时将获取的数据实时传输到统一的数据中心，实现工业电视、门禁系统、消防系统及各生产设备运行的联动功能。

总体结构是以综合数据平台为核心，可靠的光纤传输网络为主干架构，现地级自动化系统为基础，面向服务的智能化分布式结构。在此基础之上，发布各个高级智能应用。系统纵向根据应用不同划分为多个应用层，横向根据应用分为不同的安全区，各安全区之间按照《电力二次系统安全防护规定》进行信息交互，同时系统根据应用需要，实现与其他系统间的信息通信功能[2]。

平台对所有数据按照设备进行分类管理，对于所监测的数据，能够根据设备对象形成“对象化”管理。各个子系统之间通过智能组态形成联动。平台在Ⅲ区建设相应的数据汇聚中心、基础服务与应用中心。采用标准的数据建模规范对水电厂各类资源进行建模，进行统一的数据存储，利用同步机制实现生产控制大区与III区之间的数据信息同步。

通过平台的Ⅲ区数据汇聚中心、基础服务和应用中心以及各展示终端，实现全站的综合展示、综合分析、智能报警等业务;通过智能联动服务器实现工业电视、门禁系統等业务的联动。通过信息通信综合监管系统的建设，提升大岗山电站的通信网络安全，为电厂奠定完善的网络基础[3]。

系统的主要结构如图1所示。

3 系统功能

3.1 实现数据的互联互通

在原有的设计安装基础上根据平台的数据采集要求和后续业务应用需要，通过辐射光纤或网线的方式，实现各接入子系统与综合数据平台的硬件连接。平台通过数据汇聚及智能联动服务器与I区的计算机监控系统、微机五防系统、消防系统、通风控制系统通信，获取机组、主变、500 kV GIS及高压电缆等主要设备的实时运行数据、各种设备参数等相关信息;通过与II区的电能量采集系统、继电保护信息管理系统、状态监测系统数据通信实现数据交互;通过与III区的工业电视系统、门禁系统、智能机器人系统、巡检系统、On-Call系统通信实现数据汇聚交互。

3.2 通信接口配置

为将综合数据平台打造成一个集成开放的平台，方便后续对系统功能的扩展，平台所属的所有应用，不论在I、II区还是在III区，均以统一和标准的方式进行数据库访问，为各系统以及应用程序提供标准的接口以及非标准但是常用的接口，从而实现各系统之间以数据汇聚中心为中心的星型数据交换结构。根据实际应用需求，在平台与外部交互时根据需求行接口的开发，如各种格式的文本文件、E语言、专用的通信协议、开放的数据库服务接口、其他用户指定的服务接口方式等[4]。

3.3 应用开发

将采集的所有相关生产数据汇聚到数据平台，然后在此基础上开展或开发所需的业务系统，如实现数据的集中统一外送、各系统联动功能，开发运行分析报表系统，开发智能报警和智能分析功能等。将系统建设与生产实践的需求紧密结合起来，更好地服务于电力生产。

第一，智能报表系统。以减少电力生产过程中的简单重复劳动，提高工作效率，解放人力劳动，提高智能化水平为基本出发点，不断优化系统功能，将该系统打造成功能强大、应用范围广泛的系统平台，以为数据分析、趋势预警分析等奠定基础。

第二，智能联动系统。系统联动功能为实现全厂的“信息标准化、决策智能化”，提高安全管理水平和安全度，降低人员劳动强度，提高工作效率和经济效益，在综合数据平台的构架下，实现微机五防系统、通风控制系统、门禁系统、工业电视系统、消防系统等的联动。根据枕头坝综合数据平台的结构，各系统分别接入一体化管控平台的各安全分区的联动服务器。各系统和一体化管控平台的智能联动服务器通信是实现多系统联动的数据基础。由各区联动服务器统一调度联动策略、采集各子系统数据和下达各种联动指令，所有联动子系统（如门禁、工业电视、消防、On-Call等）通过联动服务接口获取指令。

3.4 二次安防

根据电力监控系统安全防护规定，枕头坝电站综合数据平台采用横向分区的体系结构，分为生产控制大区和管理信息大区（III区），两个大区之间采用物理单向隔离装置（分为正向隔离装置和反向隔离装置）进行隔离。其中，生产控制大区分为安全I区和安全II区，两个区之间采用硬件防火墙隔离。

4 扩展应用的思考

目前，综合数据平台的建设已基本实现了打破信息传输孤岛，实现了全站所有生产数据的整合及应用，满足了“智慧电厂”建设的要求。随着大数据、云计算等技术的发展[5]，在此基础上对采集的数据进一步挖掘和分析，以智能自主和人机协同为目标，通过对设备运行的智能报警和智能分析，全面感知电厂生产运行状态，实现设备运行状态趋势分析与评估。进一步扩展应用开发主要从以下几方面着手。

4.1 设备运行状态趋势分析与评估

对综合数据平台汇集的数据进行挖掘，充分利用历史数据，根据设备长期运行的特征数据和相关运行经验，建立运算模型，充分应用人工智能技术，自动学习系统运行特征曲线，实现运行趋势分析和运行状态的智能评价。当设备运行中出现某一异常或故障后，系统应能根据长期运行的数据和特征库，自动判断该异常或故障为共性问题还是新出现的问题，能结合当前设备的运行数据，对运行中出现异常或故障现象的原因进行分析判断，自动给出分析结果和处置决策[6]。

4.2 全面感知与设备健康智能评价

基于综合数据平台，通过对设备长期运行的大数据进行分析，针对每一套设备或系统分别建立智能预警分析模型，通过模型实时监测和预测设备的健康程度，在其还未出现异常或故障时即可提前预判出可能出现的异常或故障。建立事故处理决策专家库，在设备运行中发生设备事故时，系统能根据运行规程、应急预案、处置方案等规定的相关内容结合设备出现事故前后的运行数据，自动给出事故应急处置流程、人员分工、事故处置完成情况等内容，并且能自动分析出事故的原因供运行人员参考。

5 结语

综合数据平台的建设实践应用，优化了电站综合生产管理及设备管理，提升了枕头坝水电站安全管理能力和应急响应能力，助力公司实现生产运行管理及设备安全管理现代化管理目标，并使满足“智慧大渡河”建设要求的电站端的技术实施和运行管理成为行业标杆，实现国内领先水平的目标。

参考文献：

[1]涂杨举.智慧企业框架与实践[M].北京：经济日报出版社，2018.

[2]刘鹤，杨朝政.瀑布沟电站综合数据平台设计[J].四川水力发电，2018（1）：115-117.

[3]马强，荆铭，管荑.山东电力调度综合数据平台标准化建设研究[J].山东电力技术，2011（1）：9-12.

[4]孙东磊，吴奎华，吴健，等.基于多源数据集成的电网规划综合数据平台[J].山东电力技术，2018（1）：1-7.

[5]李啸.基于数据交换系统水电站集控中心信息化建设[J].低碳世界，2016（7）：94-95.

[6]王晓波，樊纪元.电力调度中心统一数据平台的设计[J].电力系统自动化，2006（22）：89-92.