大唐广西智能集控中心建设探索

　　1 概述

　　在能源变革的新时代,电力行业已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,《能源发展“十三五”规划》提出积极推动“互联网+”智慧能源发展,围绕能源互联网开展技术创新,探索“互联网+”智能水电站和智能流域已成为水电发展趋势。

　　从现有流域集控中心运行情况看,效益和管理的优势明显。一是充分发挥梯级水库的调节性能,最大限度利用水资源,大大提高流域的防洪、枯水期供水和发电能力,创造巨大的社会效益和经济效益;二是实现“无人值班、少人值守”的水电站管理模式,降低生产管理成本,实现了“都市水电”。同时,能源综合化已成为能源转型特征之一,包括多种能源的综合优化利用、多种能源的灵活交易等。目前各发电公司实行多能源区域化管理,通过多能协同能源网络的优化运行、优化建设和协同运营来实现能源效率和效益提高,建设多能源的综合性集控中心成为发电企业智能化发展的必然。

　　目前,大唐广西分公司资产主要分布在广西、贵州、云南、四川、湖北、山东6省,在役水电厂41座(分布在9个流域、17条河流),火电厂1座,风电场9座,总装机容量1193.46万千瓦。大唐广西分公司集控中心于2017年3月启用,广西区内平班、龙滩、岩滩、大化、百龙滩、乐滩、山秀、金鸡滩、西津、金牛坪等10个电厂已实现集中监控。规划未来广西区内水电厂、风电站将全部接入集中监控,广西区内火电厂、广西区外发电企业全部接入集中监视。

　　2 建设思路

　　围绕生产、经营核心业务进行顶层设计,以生产经营主要工作和管理流程信息化、智能化为主线,以实现“远程智能集中调度和分析决策,厂站无人值班、少人值守智能管理”为目标,建立健全的智慧企业基本架构,优化集控智能分析决策深度开发应用,完善厂站智能监测元件和智能管理流程,同时充分利用新的信息技术,以全面感知、全面数字、全面互联、全面智能为主攻方向,推进跨流域、多能源、综合性智慧企业建设工作,逐步实现企业智能生产、智慧管理的整体提升。

　　智能集控建设包括集控中心智能化建设和厂站智能化建设,二者相辅相成、高度融合,前者作为“大脑”注重技术先进性与综合效益性,充分体现整体窗口效应,着重于大数据集中展示、大数据的挖掘利用、智能化高级应用的开发部署,提高智能化高级应用的智能协同互动,并最终实现智能决策、优化运行;后者作为“四肢”注重安全性与实用性,着重于现场设备智能化改造、数据的采集,提高机组及各关键设备的可观可控可调性,提高厂站风险预控能力和安全稳定经济运行水平,实现远程集控、无人值班、少人值守和现场主要区域、作业面有效管控。

　　3 系统总体架构

　　根据电力监控系统安全防护要求,采用“分层分区、一体化管控”架构,纵向划分为集控层和现地层(包括单元层和过程层),横向划分为生产控制大区(安全Ⅰ区、安全Ⅱ区)和管理信息大区。

　　集控层以智能监控运行调度为重点,构建智能集控的发电控制、优化调度、生产管理、应急指挥、安全监管和设备分析诊断等业务应用体系。集控层管理信息大区建设生产经营数据云中心,将厂站上送的数据汇集,实现资源共享,以智能数据整合挖掘和智能分析决策为重点,完成管理数据和管理业务的信息化,以及智能协同的生产管理、应急指挥、安全监管和分析诊断等高级应用部署,构建智能集控的信息、决策支撑体系。

　　现地层(厂站层)以监控监测、保护、自动化操作优化完善为重点,完成现场状况数据采集上送、设备远程控制和安全保护功能实现。其中,单元层部署现地监测、控制和保护设备系统;过程层部署各类机电设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子装置、采集测量传感器和控制保护执行元件,构建智能集控的数据来源体系;现地层(厂站层)根据现场生产管理业务需要,在集控层管理信息大区数据中心上部署相关共享和交互信息化应用,实现标准化、流程化、信息化的偏差和对标管理等功能,原则上不再单独建立信息系统。

　　4 智能集控建设

　　以智能监控运行调度、智能数据整合挖掘和智能分析决策为重点,推进“综合管理+专业集成+智能应用”模式下的智能化建设,侧重于智能生产调度、智能营销、智能数据交互、智能生产管理、设备智能分析决策和网络防护等方面。

　　4.1 智能生产调度

　　包括发电运行调度和水库调度,重点提升发电运行调度和水情水调工作的安全性、准确性、科学性和可靠性,提高生产管理工作效率。主要项目包括:

　　4.1.1 计算机监控系统智能化

　　目前的技术水平,智能电厂和智能集控不可能完全脱离人为干预而完全实现设备和系统的智能运行,计算机监控系统是电厂控制的大脑,因而在水电流域集控生产管理模式下,实现智能计算机监控系统、减轻运行人员和维护人员的工作量也是极为重要的部分,可从如下功能开展:

　　部署计算机监控系统分布式数据库。随着接入电站的增多而导致的集控中心侧数据库已过于庞大,通过实施集控计算机监控系统分布式数据库,不同功能厂站使用不同的实时数据库配置,从而提升系统的扩展性,接入电站数量和机组数量的增加不会给原系统带来任何负担和压力;提高系统维护的便利性,对某个电站的实时数据库的修改工作只需在分区内进行修改,分区外的节点都会自动完成动态加载工作而不需要做任何修改;减轻软硬件等各方面配置的压力,不再需要配置高、价格昂贵的硬件,软件设计的压力和限值都可以放低;增强系统的稳定性,降低系统的耦合度和整体的复杂性和依赖性,控制故障节点的影响范围;提高系统的实时性,减少网络流量,降低网络延时。

　　智能集控发电运行报警。充分利用集控采集厂站的基础数据构建发电运行智能报警系统,其实现将提升电站安全管理能力和应急响应能力,提高电厂设备安全运行管理水平,同时为电厂安全、经济运行、主辅设备状态检修决策等智能应用提供技术支撑。

　　4.1.2 水电调(EDC)联合优化调度

　　包括运行调度和水库调度,重点开展监控优化、EDC、雨水情预测预报准确性提升研究等内容。部署流域经济运行相关的各类应用组件,构建流域经济运行系统。水调自动化系统统筹考虑非实时的水库调度与实时的电力运行之间的关系,兼顾水资源的利用效率和电力运行的安全稳定要求。对传统的自动发电控制(AGC)、短期发电优化调度等软件进行重新设计,设计适合流域特点的经济调度控制(EDC)软件,构建完整的“调度-执行-反馈-修正-再调度-再执行”在线闭环调度与控制体系,提提高水能利用率、减少弃水量、增加发电量,通过联合的水文补偿和电力补偿效益,提高水电站群的联合保证出力和调峰调频能力,通过水库调度和电力运行的耦合,提高实际调度过程与预想调度过程的一致性,促使电力运行更加平稳。

　　4.1.3 跨区域多能源综合联合经济调度研究

　　传统的能源系统相互独立的运行模式无法适应综合能源系统多能互补的能源生产和利用方式,多种能源的紧密互动、联合经济调度是未来电能生产的必然趋势。目前电网调度运行管理方式,风光水联合调度主要在电网、风光水打捆、输送通道为耦合场景进行联合调度。大唐广西分公司所属的火电、水电、风电等电源分布于广西区内,同时考虑基于多电源打捆调度运行方式是介于电网和通道方式的中间,主要是电网调度根据资产所属、电网结构,将风光水进行打捆,将其联合出力作为总体的计划和控制目标进行运行调度管理。发挥集控中心信息集中和统一协调的作用,进行跨区域多能源综合联合经济调度,实现效益最大化。

　　4.2 智能营销

　　包括电量管理和营销管理,重点实现厂站电能量数据的充分共享,通过对政策规则、市场信息和公司经营指标等的分析,实现发电和市场交易全过程的自动智能辅助决策支持。

　　电量数据共享、统计分析和报表自动生成。在统一的数据平台上开发部署相关的应用组件,实现对集控中心采集的电量数据进行共享、统计分析,并具有报表自动生成功能,为公司提供运营、电力市场交易及考核管理需要的信息。

　　建立电力市场营销信息库,实现区域电改规则智能研究分析。主要是收集、整合、存储、管理各类交易相关数据信息,包括市场信息、生产经营信息等。市场信息包括政府和行业政策走向信息、市场容量、竞争对手信息、客户信息等;生产经营信息包括收益信息、电量、电价、成本信息等。从而实现区域电改规则智能研究分析,为参与市场交易、企业综合效益最大化提供科学辅助决策。

　　发电计划、市场交易电量自动测算和统计分析。基于电力市场营销信息库采集的信息和数据,预测发电计划、市场交易电量自动测算和统计分析,为售电报价提供决策支撑。

　　电量调控智能分析和辅助决策功能研究开发。实现交易辅助决策支持系统,交易决策支持系统建立在对成本、历史报价分析基础上,以成本分析、历史报价分析、市场报价情况分析、绩效考核为手段,支撑电力企业报价。交易决策支持系统是报价决策的重要依据,是指导报价的重要手段,基于交易决策支持系统,实现对市场、客户、竞争对手、成本的分析与预测,科学合理制定价格,以获取最大利润。

　　4.3 智能数据交互

　　依托集控建设大数据“云中心”,采集厂站生产、经营管理数据,消除信息孤岛,将各电站进行数据采集、数据清洗、编码入库,为生产经营业务的信息协同、交互融合、智能应用提供平台和支撑。主要包括:

　　生产数据格式、接口的集中整合和标准化。运用云计算技术整合各电站的信息化基础设施资源,构建可提供高计算能力、存储容量的高性能服务器及磁盘阵列,支撑公司智慧企业应用所需的计算、存储、交换等资源的云计算&大数据中心。

　　云平台数据互联互通,构建大存储平台。将各电站的生产经营关键数据全部上送云计算&大数据中心,搭建统一的管理应用平台,由云中心提供统一的计算、存储、分析等服务。同时为了更好的开展数据挖掘,统一开展数据治理,将数据划分为相关主题域进行归类存储,提升数据的标准化、规范化水平。

　　生产经营管理业务信息交互大数据分析利用。注重技术先进性与综合效益性,充分体现整体效应和窗口效应,着重于智能一体化数据集中展示、数据的深度集中挖掘利用、智能化高级应用开发部署和智能化应用的“公司-厂站”双向交互共享,提高智能化高级应用的智能协同互动,并最终实现智能管控、智能决策、优化运行和交互共享。

　　4.4 智能生产管理

　　包括基于集控平台的各种安全生产智能化高级功能开发和应用,重点完善移动互联和“公司-厂站”交互等智能应用功能,提升生产管理和风险管控水平。主要项目包括:

　　智能多系统联动。多联动平台对各类安防子系统的软硬件和信息进行整合,部署于集控并在厂站实现共享,通过采集各类数据,进行判断、分析以及决策,最终下达联动指令,调动各类系统完成规定动作,改变以往单系统之间或者部分系统之间的联动,实现全厂各系统间的有机关联,提升电力生产智慧化、高效化管理水平。

　　智能安全监管。通过监控数据、工业电视、移动互联终端等手段,开发适应远程监管需求的智能(人脸、体态)识别、闯入报警、智能围栏、违章(安全帽、安全带、动火作业等)抓拍等智能化应用以及统计分析功能,构建统一的安全监管平台,实现现场违章行为和安全隐患的自动辨识、智能统计分析,实现现场重要区域和重要工作面的远程全方位智能安全监管,实现功能在“公司-厂站”间的交互共享。

　　构建大坝管理中心。通过在管理信息大区部署大坝安全分析评估决策支持组件,基于对水电站的原型监测,实现大坝、厂房等被测对象安全监测海量信息的全过程、统一集中管理,实现大坝健康状态分析评估、在线监控、预测预警、专题会商、决策支持等应用,使大坝安全管控有机统一、工程运管精细高效、信息服务便捷畅通、安全风险明辨可控,逐步达到大坝安全信息“采集自动化、传输网络化、集成标准化、管控一体化、决策智能化、管控全覆盖”的目标。

　　厂站智能生产管理应用。在数据中心和云平台基础上,统一部署电厂生产管理的信息化相关应用功能,提升厂站信息化和现场生产管理水平。包括:智能两票。实现两票系统与生产系统、门禁系统、电子围栏、视频监控系统的联动,以及移动终端电子票的功能,规范整个工作或操作过程的管理;外包工程管理。实现外包工程“资格预审-签订合同-签订安全协议-安全培训-入场手续办理-安全技术交底-现场安全监督-工程验收”全过程的信息化闭环管理,通过视频监控违章识别、人员定位、非工作区域越限告警等技术手段动态实时监控外包单位厂内作业情况,确保外包工程作业人员厂内作业安全;智能培训。结合三维建模,通过水轮机发电机等主要设备组装、拆卸全部过程的三维建模,实现使用三维场景进行模拟和培训,进行事故应急预演、维修过程预演。

　　4.5 设备智能分析决策

　　接入机组状态监测、主变油色谱在线监测、机组工况数据等,部署功能包括分析诊断平台、专家库及分析诊断模型、大数据分析等,实现设备状态的实时在线分析和预警,自动生成设备状态评估分析诊断报告及机组优化运行建议、检修建议、检修项目和策略等,实现对现场设备状态的全生命周期管理,为检修工期、项目安排提供辅助决策依据,为推行状态检修提供技术支撑。

　　4.6 智能网络防护

　　目前网络安全日益严峻和重要,全面提升信息安全监测、边界防护、系统保障和数据保护能力是智能化建设的基础保障。在“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”防护策略的基础上,加强网络设备监管,构建网络与信息安全监控预警体系,建设I、II、III区网络设备管理系统,对服务器、交换机、路由器等运行状态进行统一监管;建设防病毒中心,防止服务器等设备受到病毒、木马的攻击;建设态势感知系统,对集控中心数据网络进行全流量分析,及时发现外部入侵和内部漏洞。

　　5 厂站智能化建设

　　围绕现场生产管理业务需求,以适应现场无人值班、少人值守生产管理模式为目标,以提升现场管理信息化水平及设备数据的可靠性、安全性、准确性、全面性为基础,以完善监控监测、操作和保护三大类改造为重点,通过现地智能化改造和应用开发,构建适用于支撑企业智能管控要求的大感知、大数据基础,同时提升现场安全生产智能管理水平,高级应用功能都统一部署在集控中心的大数据云中心。

　　在能源变革的新时代与工业4.0的大潮中,电力企业智能化生产与经营管理已成为趋势,利用集控中心系统集成和数据集中的优势,利用当前的先进技术,实现生产管理、安全管理、经营管理等的统一平台及信息化、智能化管理,从而提升企业的管理效率和管理效益。