覃進(jìn)一

(湖北清江水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，湖北 宜昌 443000)

智能電廠是在廣泛采用現(xiàn)代數(shù)字信息處理和通信技術(shù)基礎(chǔ)上，集成智能傳感與執(zhí)行、智能控制和管理決策等技術(shù)，達(dá)到安全、高效、環(huán)保運(yùn)行并與智能電網(wǎng)相互協(xié)調(diào)，以使現(xiàn)有的發(fā)電方式可以更好的適應(yīng)未來(lái)的智能社會(huì)以及能源革命和創(chuàng)新，是水電廠面向未來(lái)發(fā)展的必經(jīng)之路。所以傳統(tǒng)水電廠就迫切需要改變粗放型管理模式，推進(jìn)制度、管理、科技創(chuàng)新，培育新成長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，提升管控力度，降本增效，提高企業(yè)管理水平和核心競(jìng)爭(zhēng)力。

隔河巖水力發(fā)電廠于1994年11月4臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電，1995年底實(shí)現(xiàn)了安全、文明生產(chǎn)雙達(dá)標(biāo)，1998年實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值班(少人值守)，成為全國(guó)首家常規(guī)一流水電廠，曾被全國(guó)水電行業(yè)譽(yù)為“五朵金花”之一，一直以“高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高水平”的要求提出了“培養(yǎng)一流人才、創(chuàng)造一流管理、建設(shè)一流電廠”的建廠目標(biāo)，使隔河巖電廠一開(kāi)始就有了明確的定位(在設(shè)備和技術(shù)上處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平)[1]。電廠在編制“十三五”規(guī)劃時(shí)，根據(jù)公司專(zhuān)業(yè)化管理和內(nèi)涵式發(fā)展戰(zhàn)略，明確提出的四型“精品電廠”建設(shè)目標(biāo)，即從本質(zhì)安全型、隊(duì)伍專(zhuān)業(yè)型、管理標(biāo)準(zhǔn)型、環(huán)境優(yōu)美型四個(gè)方面推動(dòng)精品電廠建設(shè)，持續(xù)提供優(yōu)質(zhì)電能。智能化的發(fā)展，能加快推進(jìn)建設(shè)現(xiàn)代化精品電廠。

1 智能電廠建設(shè)特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)

智能電廠是在廣泛采用現(xiàn)代數(shù)字信息處理和通信技術(shù)基礎(chǔ)上，以新型傳感、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)為技術(shù)支撐，集成智能傳感與執(zhí)行、智能控制和管理決策等技術(shù)，達(dá)到安全、高效、環(huán)保運(yùn)行并與智能電網(wǎng)相互協(xié)調(diào)[2]，再通過(guò)學(xué)習(xí)能力和自適應(yīng)能力的建設(shè)，為達(dá)到智慧電廠標(biāo)準(zhǔn)打下基礎(chǔ)。不論是新建電廠還是現(xiàn)有電廠升級(jí)改造，智能電廠的興起既順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，又是傳統(tǒng)電力企業(yè)自我變革的必經(jīng)之路。

在近年的新建發(fā)電場(chǎng)站中，國(guó)內(nèi)各個(gè)發(fā)電集團(tuán)特別是熱電廠站都在積極上馬智能電廠，樹(shù)立樣板工程，在很多電廠中有了很好的實(shí)踐，并逐漸向水電廠推廣。例如京能高安屯熱電是全國(guó)第一個(gè)數(shù)字化熱電廠，其首創(chuàng)將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到傳統(tǒng)的電力行業(yè)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)管理、三維仿真訓(xùn)練等。大唐姜堰電廠虛擬電廠中的智能兩票、電子圍欄、巡檢導(dǎo)航與人員定位、APP應(yīng)用、基于大數(shù)據(jù)分析的運(yùn)行優(yōu)化、運(yùn)行診斷和事故預(yù)報(bào)。大渡河大崗山水電站500 kV出現(xiàn)場(chǎng)，在人行通道的下方架設(shè)巡檢機(jī)器人軌道，巡檢機(jī)器人可完成獲取高清視頻、溫度場(chǎng)分步、電暈分布、地質(zhì)沉降數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、趨勢(shì)預(yù)警等，極大提高管理效率和管理自動(dòng)化水平[3]。大渡河瀑布溝電站“再造”后，建立了3D智能虛擬電廠，為現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員提供了云端漫游巡回場(chǎng)景，開(kāi)展虛擬巡回作業(yè)，為現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員提供了云端漫游巡回場(chǎng)景，而且與傳統(tǒng)水電站呈現(xiàn)出明顯變化的是，大渡河公司各個(gè)電站的中控室已全面取消，人工抄表、監(jiān)盤(pán)等工作職能已不復(fù)存在，取而代之的是新成立的應(yīng)急處置中心，主要承擔(dān)著故障診斷、補(bǔ)充巡檢和應(yīng)急處置等工作。

2 隔河巖電廠在精品電廠創(chuàng)建過(guò)程中的智能化實(shí)踐

隔河巖水電廠作為全國(guó)較早投產(chǎn)的百萬(wàn)千瓦級(jí)水電廠，與當(dāng)時(shí)其他同類(lèi)型電廠相比具有較先進(jìn)的自動(dòng)化水平和管理方式。在高起點(diǎn)的基礎(chǔ)上，隔河巖電廠并不安于現(xiàn)狀，緊跟時(shí)代和清江梯級(jí)開(kāi)發(fā)的步伐，不斷完善現(xiàn)代化更新改造，在水電廠生產(chǎn)運(yùn)行中不斷嘗試智能化的應(yīng)用，以標(biāo)準(zhǔn)化管理本質(zhì)安全型設(shè)備。

1)AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)應(yīng)用。該系統(tǒng)以電廠設(shè)備管理為中心，以工作票和工單管理為主線，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行電廠設(shè)備、物資、運(yùn)行、維護(hù)、安全監(jiān)督、信息資源、決策等的管理并將其關(guān)聯(lián)起來(lái)。經(jīng)過(guò)不斷的完善，目前比較成熟可靠，具有一定的特點(diǎn)和先進(jìn)性。

2)便攜式巡檢掃描系統(tǒng)應(yīng)用。設(shè)備巡檢系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用是監(jiān)控系統(tǒng)的有益補(bǔ)充，同時(shí)有利于提高巡檢效率,有效保證所巡檢設(shè)備狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集的完整性和科學(xué)性。該裝置還可對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行趨勢(shì)分析，可查看任意兩參數(shù)間的關(guān)系曲線；通過(guò)Web查詢和發(fā)布這些信息，供運(yùn)行和管理人員決策參考。一次專(zhuān)業(yè)紅外熱成像技術(shù)的應(yīng)用更是擴(kuò)展了傳統(tǒng)“一看、二聽(tīng)、三嗅”的巡視技法。

3)狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)應(yīng)用。機(jī)組HOMIS系統(tǒng)現(xiàn)地監(jiān)測(cè)單元與遠(yuǎn)程分析與診斷平臺(tái)建成投入運(yùn)行后，通過(guò)對(duì)水力機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性(包括振動(dòng)、擺度、壓力脈動(dòng)等物理量)、發(fā)電機(jī)繞組主絕緣內(nèi)部放電、端部電暈及槽放電、調(diào)速系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、氣隙與磁場(chǎng)強(qiáng)度、變壓器監(jiān)測(cè)及實(shí)時(shí)報(bào)告等的信息綜合，建立功能較為完備的跟蹤分析系統(tǒng)，提供報(bào)警、預(yù)警、狀態(tài)分析、性能評(píng)價(jià)、故障診斷等一系列工具和手段，以關(guān)鍵的運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)可以輔助決策，判斷機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)、優(yōu)化機(jī)器的維護(hù)時(shí)機(jī)，做到設(shè)備的可控、在控。可以為機(jī)組的安全運(yùn)行、優(yōu)化調(diào)度和檢修指導(dǎo)提供有力的技術(shù)支持，做到檢修前心里有數(shù)，檢修時(shí)得心應(yīng)手，檢修后高枕無(wú)憂。

4)智能安全管理系統(tǒng)應(yīng)用。智能安全管理主要是從技術(shù)手段上實(shí)現(xiàn)外來(lái)人員管控、智能安全防護(hù)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控、關(guān)口前移，可作為實(shí)現(xiàn)本質(zhì)化安全的輔助功能。隔河巖電廠運(yùn)行的智能鑰匙管理系統(tǒng)，配合手機(jī)門(mén)禁權(quán)限管理應(yīng)用，有效杜絕了電力操作過(guò)程中走錯(cuò)工作間隔和誤操作的惡性行為。

除此之外，類(lèi)似廠房通風(fēng)系統(tǒng)集控管理應(yīng)用、泄洪閘門(mén)集控系統(tǒng)應(yīng)用等等，都是隔河巖電廠在本質(zhì)安全型電廠建設(shè)過(guò)程中，由傳統(tǒng)型向現(xiàn)代化智能型電廠轉(zhuǎn)變的實(shí)踐。

3 傳統(tǒng)水電廠在智能化過(guò)程中呈現(xiàn)的主要特點(diǎn)

經(jīng)歷了近30年的高效生產(chǎn)和不斷改造升級(jí)，作為傳統(tǒng)水電企業(yè)，受廠房布局、設(shè)備自動(dòng)化程度、網(wǎng)鏈兼容性、人員因素等多方面影響，全廠仍然存在分散控制的區(qū)域或設(shè)備孤島，沒(méi)有完成網(wǎng)絡(luò)化和系統(tǒng)集控，制約著電廠層對(duì)它們的過(guò)程監(jiān)控、現(xiàn)代化管理以及高效執(zhí)行。電廠的智能化、智慧化不足，在迎接電廠智能化方面技術(shù)儲(chǔ)備、人員培訓(xùn)方面存在短板，使得其在智能化發(fā)展過(guò)程中呈現(xiàn)出一些特殊問(wèn)題，使得其智能化推進(jìn)，這里做一點(diǎn)總結(jié)和探討。

1)廠房基礎(chǔ)布局的生產(chǎn)環(huán)境，制約著智能設(shè)備的應(yīng)用。由于水力發(fā)電必須借助水的高度差來(lái)獲取原始動(dòng)力，加之大型立軸式機(jī)組布置，使得廠房結(jié)構(gòu)布局呈垂直方向上的多層格子結(jié)構(gòu)，空間利用率低。這一方面造成諸如電纜多通過(guò)豎井橋架放置，移動(dòng)、施工、更換難度大，另一方面也使得巡檢機(jī)器人等系列的智能移動(dòng)設(shè)備無(wú)法得到很好的應(yīng)用，如要更全面的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)可視化巡視檢查，就不得不加大定點(diǎn)可視終端和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的使用量，從而使得智能建設(shè)成本增加而影響建設(shè)積極性。

2)傳統(tǒng)電廠設(shè)備本身自動(dòng)化功能不足。傳統(tǒng)水電廠自動(dòng)化硬件不可能在短時(shí)間內(nèi)全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代，原始硬件智能化水平較低。尤其是輔助設(shè)備基本處于獨(dú)立運(yùn)行，沒(méi)有設(shè)備間、系統(tǒng)間、層級(jí)間的聯(lián)動(dòng)能力。原始控制單元的兼容性差，不能滿足新建服務(wù)器集群、軟件架構(gòu)等等，不能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟硬件和第三方用的統(tǒng)一監(jiān)視、管理和資源調(diào)配，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用與硬件資源解耦，形成了一個(gè)個(gè)設(shè)備孤島。

3)在職工隊(duì)伍上存在差異。傳統(tǒng)水電廠人員結(jié)構(gòu)仍以60、70后為主力軍，他們能接受新事物和新技術(shù)，但在以安全、穩(wěn)定為主要目標(biāo)的電力生產(chǎn)中，仍偏向于以人為主導(dǎo)的設(shè)備管理和維護(hù)，對(duì)智能化、智慧化應(yīng)用心有余悸。正如20世紀(jì)80年代初，嘗試計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于水電廠監(jiān)控系統(tǒng)的試點(diǎn)中，人們的思想觀念相對(duì)保守，認(rèn)為監(jiān)控系統(tǒng)是 “錦上添花”，可有可無(wú)，對(duì)基礎(chǔ)自動(dòng)化元件的配套改造不夠重視。智能化建設(shè)，有了同樣的阻力。

4 智能化過(guò)程中的具體建議

電廠的智能化應(yīng)該建立在運(yùn)行操作層面自動(dòng)化、數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，其研究重點(diǎn)不是解決某個(gè)設(shè)備、環(huán)節(jié)或過(guò)程的問(wèn)題，而是系統(tǒng)性解決發(fā)電廠面向未來(lái)的整個(gè)管理問(wèn)題[4]。目前各大中型水電廠大多具有較為完備的生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)，水電廠的智能化建設(shè)不可能完全脫離現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行，而更可能是在現(xiàn)有系統(tǒng)格局的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行改造、優(yōu)化，以便向智能化方面邁進(jìn)。因此本文僅就水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化改造談一點(diǎn)理解和看法。

1)在標(biāo)準(zhǔn)化管理中發(fā)展意識(shí)要先行。智能化電廠建設(shè)，需要進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)、全面規(guī)劃、統(tǒng)一理念、明確路徑、建立標(biāo)準(zhǔn)。大膽、大力推進(jìn)業(yè)務(wù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化，推進(jìn)數(shù)據(jù)集成和信息化，推進(jìn)管控集中和智能化。在生產(chǎn)領(lǐng)域，積極應(yīng)用智能設(shè)備設(shè)施、智能巡檢系統(tǒng)、移動(dòng)應(yīng)用設(shè)備等，不斷完善智能異常分析、智能運(yùn)行優(yōu)化等功能，從生產(chǎn)一線員工開(kāi)始切身感受智能化在帶來(lái)便利的同時(shí)仍能滿足設(shè)備安全、穩(wěn)定、可靠的生產(chǎn)要求。例如，運(yùn)用智能點(diǎn)檢儀，編制設(shè)備二維碼，實(shí)現(xiàn)智能巡檢，借助手機(jī)APP，智能穿戴(AR)應(yīng)用，智能機(jī)器人等可以直接進(jìn)行缺陷登記、巡檢記錄，來(lái)幫助運(yùn)行人員直觀分析故障和設(shè)備隱患的實(shí)時(shí)監(jiān)管。

2)本質(zhì)安全型設(shè)備要具有面向高、精、尖的空間和能力。如在舊設(shè)備拆除中，要力爭(zhēng)除舊務(wù)盡，特別對(duì)于電纜夾層等有限空間清理。有限空間是傳統(tǒng)水電廠的固有短板，不能擴(kuò)大，智能優(yōu)化利用。反復(fù)的舊改和新增設(shè)備，使得這類(lèi)有限空間被占用，造成后期施工難度越來(lái)越大甚至無(wú)法施工。所以一定要徹底清理掉淘汰、廢棄的設(shè)備設(shè)施，為智能設(shè)備上馬留足余地。后期的數(shù)據(jù)采集與傳輸均光纖化，來(lái)節(jié)約大量二次電纜和空間，同時(shí)避免改造成本高、電纜抗干擾、電纜堆積發(fā)熱等問(wèn)題。在新設(shè)備選型中，要求設(shè)備具有較強(qiáng)的應(yīng)變能力，不局限于某硬件或軟件平臺(tái)，采用標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議及接口，開(kāi)放的硬件及軟件產(chǎn)品，防止采用非標(biāo)產(chǎn)品，造成與其它設(shè)備的“不合群”。必須使信息模型與通信標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化，才能達(dá)到無(wú)縫的系統(tǒng)互連，實(shí)現(xiàn)全廠各設(shè)備之間智能協(xié)調(diào)互動(dòng)，這樣就能實(shí)現(xiàn)綜合管理控制平臺(tái)取代傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中的部分站控層，減少系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)。同時(shí)，新的設(shè)備應(yīng)具備高效的人機(jī)互動(dòng)能力，應(yīng)支持可視化、消息推送等豐富的信息展示與發(fā)布功能，使運(yùn)行和管理人員能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地獲取與理解需關(guān)注的信息。

3)打造專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍更要打造高素質(zhì)、現(xiàn)代化隊(duì)伍。在隊(duì)伍培訓(xùn)、補(bǔ)充過(guò)程中完成人的意識(shí)構(gòu)建，一是促進(jìn)管理層人員的發(fā)展意識(shí)，二是實(shí)現(xiàn)操作層的實(shí)踐應(yīng)用能力提升。上世紀(jì)水電廠 “無(wú)人值班”(少人值守)的試點(diǎn)工作有力地推動(dòng)了水電廠的自動(dòng)化建設(shè) ，調(diào)動(dòng)了各水電廠上計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的積極性 ，把計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)作全廠“創(chuàng)一流”工作的重點(diǎn) ，以監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)帶動(dòng)全廠的自動(dòng)化改造，為監(jiān)控系統(tǒng)工作的順利展開(kāi)創(chuàng)造了良好的局面。水電廠智能化發(fā)展，傳統(tǒng)水電廠智能化再造同樣需要這種動(dòng)能。傳統(tǒng)電廠可以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，通過(guò)整合運(yùn)行管理歷史和人工經(jīng)驗(yàn)，充分利用老廠人員經(jīng)驗(yàn)、數(shù)據(jù)積累形成廠站甚至行業(yè)的專(zhuān)家系統(tǒng)，并通過(guò)遠(yuǎn)程診斷給與處理意見(jiàn)和指導(dǎo)。

5 結(jié) 語(yǔ)

智能水電站建設(shè)正在逐步推廣，信息化技術(shù)已廣泛應(yīng)用水電運(yùn)行領(lǐng)域，清江隔河巖電廠作為全國(guó)首家常規(guī)一流水電廠，在從傳統(tǒng)水電廠向智能化電廠發(fā)展中不斷進(jìn)行著有益實(shí)踐，擔(dān)當(dāng)著傳統(tǒng)水電廠智能化、智慧化建設(shè)的引領(lǐng)者、實(shí)踐者、推動(dòng)者，緊跟時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，為傳統(tǒng)企業(yè)注入轉(zhuǎn)型升級(jí)、提質(zhì)增效的新動(dòng)能。