2023火電廠智能監(jiān)盤系統(tǒng)可研報告

-18-火電廠智能監(jiān)盤系統(tǒng)可行性研究報告2022年10月

一、項目背景及必要性1.1項目背景近年來，隨著大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動應用、人工智能等智能化前沿技術的快速發(fā)展，社會上對于各行業(yè)與新興信息技術融合的討論不絕于耳，國家層面更是提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”、“中國制造2025”、“新基建”等前瞻性發(fā)展戰(zhàn)略，智能化將成為各行業(yè)今后發(fā)展的必然趨勢。早在2016年，國家發(fā)改委、能源局、工業(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)了《推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導意見》和《中國制造2025-能源裝備實施方案》，指出要以改革創(chuàng)新為核心，以“互聯(lián)網(wǎng)+”為手段，以智能化為基礎，促進能源和信息深度融合。因此，對于傳統(tǒng)發(fā)電行業(yè)，智能化也是大勢所趨。目前，行業(yè)內關于智能發(fā)電、智慧電廠的研究蓬勃發(fā)展，不少廠商也開發(fā)出了比較成熟的應用產(chǎn)品，如運行智能監(jiān)測、設備故障診斷、智能巡檢機器人等，在一定程度上提升了電廠的智能化水平。另一方面，隨著節(jié)能降耗、電力市場競爭的壓力日益增大，傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)如何提質增效、增強市場競爭力成為了企業(yè)生死攸關的問題。通過信息化與智能化轉型，深挖設備節(jié)能降耗潛力、提高機組運行水平、降低人工成本，成為了發(fā)電企業(yè)提升競爭力的不二選擇?；诖髷?shù)據(jù)分析技術的智能監(jiān)盤系統(tǒng)能夠整合設備狀態(tài)信息，實時監(jiān)測設備運行狀態(tài)，提前預測設備異常，幫助運行人員將機組控制在最佳水平，減輕運行人員的監(jiān)盤壓力，助力電力企業(yè)提質增效，提高競爭力。1.2項目必要性目前火電廠主要依靠運行人員通過DCS進行機組監(jiān)控及調整，DCS畫面較多，監(jiān)盤人員需要頻繁翻頁查看參數(shù)，工作強度大，監(jiān)盤壓力高。DCS并不直接顯示參數(shù)正常區(qū)間，設置的報警閾值也主要以保護設備安全為目的，監(jiān)盤人員需要依靠經(jīng)驗判斷參數(shù)異常，并不能及時發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常波動，且24小時輪流倒班的工作模式對運行人員精神狀態(tài)影響很大，時常出現(xiàn)由于精神狀態(tài)不佳導致誤操作造成機組非停的事故，愿意從事運行工作的年輕人越來越少?；痣姀S主要通過DCS參數(shù)異常報警和設備巡、點檢來發(fā)現(xiàn)異常，往往發(fā)現(xiàn)異常時故障已經(jīng)發(fā)生，或者設備已經(jīng)出現(xiàn)一定程度的損壞，屬于事后報警，如果能提前預警，在故障發(fā)生的早期監(jiān)測到異常，提前處理，將可避免故障造成的損失，節(jié)省大量人力、物力、財力，提高電廠運行管理水平。因此，需要一個具有并行計算能力的大數(shù)據(jù)平臺對運行參數(shù)連續(xù)進行分析和計算，能自動發(fā)現(xiàn)參數(shù)或設備異常并進行預警，輔助運行人員監(jiān)視參數(shù)，讓計算機去替代人做一些重復性、繁瑣的工作，降低生產(chǎn)一線員工的勞動強度，解放生產(chǎn)力，讓運行人員能專心調整參數(shù)，提高機組運行的安全性和經(jīng)濟性，提高生產(chǎn)效率，具有十分重要的意義。二、相關企業(yè)實踐現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2.1國內外相關領域的業(yè)務現(xiàn)狀目前，得益于大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術的高速發(fā)展，行業(yè)內關于智能發(fā)電、智慧電廠的研究也在蓬勃發(fā)展，基于電廠SIS、MIS系統(tǒng)保存的海量運行、管理數(shù)據(jù)，不少廠商也開發(fā)出了比較成熟的應用產(chǎn)品，如運行優(yōu)化、設備故障診斷、智能巡檢機器人、智能安全管控、智能兩票等，在一定程度上提升了電廠的智能化水平。在運行監(jiān)盤方面，相關廠商和電廠也開發(fā)了智能監(jiān)盤方面的產(chǎn)品，主要技術方向為整合監(jiān)盤參數(shù)、減少監(jiān)盤界面、改進報警模式、設備故障預警等，取得了較好的應用效果。隨著神經(jīng)網(wǎng)絡等機器學習算法的廣泛應用和大數(shù)據(jù)分析技術的迅速發(fā)展，為滿足火電設備運行優(yōu)化等現(xiàn)實要求，基于大數(shù)據(jù)分析的設備運行優(yōu)化技術被日益重視，已成為世界范圍的研究與開發(fā)熱點。2.1.1國外研究現(xiàn)狀世界主流的電廠分布式控制系統(tǒng)(distributedcontrolsystem,DCS)供應商都已推出面向節(jié)能降耗的優(yōu)化運行軟件。瑞士ABB公司設計的電站運行優(yōu)化軟件包Optimax、美國Pegasus公司的NeusIGHT和PowerPerfecter電站優(yōu)化控制系統(tǒng)以及丹麥DONG能源公司的Turabs火電廠在線性能監(jiān)測和優(yōu)化系統(tǒng)具有性能監(jiān)測和診斷功能，且集成應用了神經(jīng)網(wǎng)絡算法。國內電廠安裝這些軟件后，發(fā)電效率有了一定的提高，但由于軟件缺乏針對性，且優(yōu)化范圍不夠系統(tǒng)，電廠的節(jié)能潛力還有待進一步挖掘。2.1.2國內研究現(xiàn)狀針對機組性能在線監(jiān)測以及運行優(yōu)化，國內人員也開展了相關的研究工作，主要集中在高等院校的能源電力相關院系、電力行業(yè)的研究院所以及面向電力行業(yè)的科技企業(yè)。有西安交通大學的“微機在線運行能損分析裝置”、華北電力大學的“機組經(jīng)濟性在線監(jiān)測診斷指導系統(tǒng)”以及西安熱工研究院研發(fā)的“機組動態(tài)經(jīng)濟運行分析系統(tǒng)”、山東電力研究院開發(fā)的“電廠節(jié)能管理評價系統(tǒng)”以及清華大學、浙江大學、東南大學等研制的各種監(jiān)測系統(tǒng)。這些機組性能在線評估模塊只包含一些基本指標且針對特定機組，尚未形成可推廣的、真正實用的集狀態(tài)監(jiān)測與性能評估的平臺。目前亟需開發(fā)成本可控、不斷迭代優(yōu)化、適合我國國情的實時監(jiān)測和節(jié)能優(yōu)化技術。2.2領先實踐的成功案例江蘇利電能源集團下屬的利港電廠自主開發(fā)了一套智能監(jiān)盤系統(tǒng)，已得到實際應用，取得了較好的效果。利港電廠開發(fā)智能監(jiān)盤系統(tǒng)的目的是降低運行人員監(jiān)盤工作量、減少運行人員。利港電廠智能監(jiān)盤系統(tǒng)在深入挖掘和分析海量運行數(shù)據(jù)基礎上，建立預測模型和評價模型，從設備安全性、系統(tǒng)安全性、經(jīng)濟性、運行狀態(tài)等五個維度對機組不同系統(tǒng)的健康度進行實時量化評價和打分，監(jiān)盤人員只需觀察系統(tǒng)分數(shù)，當分數(shù)降低時，通過逐層點擊監(jiān)控畫面就可發(fā)現(xiàn)異常，大大減輕了監(jiān)盤人員工作量。應用了智能監(jiān)盤系統(tǒng)的機組只需原來2/3的運行人員就可滿足監(jiān)盤要求，達到了減員的目的。三、需求分析3.1現(xiàn)有業(yè)務及信息系統(tǒng)分析3.1.1業(yè)務現(xiàn)狀現(xiàn)有發(fā)電機組運行監(jiān)盤主要通過DCS組態(tài)畫面進行運行監(jiān)控。通常1臺機組需要配備8-10名運行人員，在啟停機的關鍵階段需要人員更多。老廠人員離職率較高，愿意從事運行工作的年輕人越來越少，運行人員呈現(xiàn)老齡化趨勢，人員不足的矛盾日益凸顯。3.1.2信息系統(tǒng)現(xiàn)狀現(xiàn)有企業(yè)資源一體化系統(tǒng)（ERP）集成了生產(chǎn)管理、經(jīng)營管理的業(yè)務流程、價值鏈數(shù)據(jù)，廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）集成了控制系統(tǒng)的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，但前者側重運行管理，后者主要提供了實時組態(tài)畫面展示、經(jīng)濟指標的計算和監(jiān)測以及小指標績效考核。3.1.3問題分析SIS存儲了海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，但系統(tǒng)僅從節(jié)能管理角度出發(fā)提供了能耗計算、報表和考核管理等功能，并未實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的深度挖掘、實時分析與指導?，F(xiàn)有DCS監(jiān)控界面較多，監(jiān)盤人員需要頻繁翻頁查看參數(shù)，工作強度大，監(jiān)盤壓力高；DCS并不直接顯示參數(shù)正常區(qū)間，設置的報警閾值為一個或多個固定的上下限值，監(jiān)盤人員需要依靠經(jīng)驗判斷參數(shù)異常，并不能及時發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常波動；當DCS發(fā)出報警時往往故障已經(jīng)發(fā)生，或者設備已經(jīng)出現(xiàn)一定程度的損壞，屬于事后報警。因此，需要應用智能監(jiān)盤系統(tǒng)來解決上述問題。3.2目標需求整合機組運行參數(shù)進行界面整體展示，減少運行人員勞動強度；實時監(jiān)測機組系統(tǒng)、設備參數(shù)變化，基于大數(shù)據(jù)分析技術和實時/歷史數(shù)據(jù)建立運行參數(shù)監(jiān)測模型，基于設備多維參數(shù)的監(jiān)測進行運行狀態(tài)的實時監(jiān)測；實時提示設備狀態(tài)異常，實時分析設備異常原因，實時展示并提示運行操作人員和運行管理人員，提升機組設備運行可靠性，提升企業(yè)市場競爭力。四、建設目標和內容4.1建設原則和策略4.1.1建設原則在實際建設中遵循以下原則：系統(tǒng)可用：功能可落地、可復制，最小代價滿足最迫切應用的需求。系統(tǒng)安全：人員權限清晰可控。系統(tǒng)易用：直觀展示應用，滿足電廠生產(chǎn)人員操作便捷的需求。系統(tǒng)易維護：滿足設備狀態(tài)維護監(jiān)測、現(xiàn)場環(huán)境易變動需求。系統(tǒng)易擴展：滿足硬件擴容、模塊擴展需求。系統(tǒng)開放易集成：滿足多方頂層業(yè)務數(shù)據(jù)接入需求。4.1.2建設策略項目建設按照“整體規(guī)劃、統(tǒng)一標準、注重實效、適度超前”的總原則，基于“服務生產(chǎn)，面向管理，輔助決策”的設計思想，著眼于未來和發(fā)展，同時注重結合目前公司設備管理實際情況，進行統(tǒng)一總體規(guī)劃設計。在系統(tǒng)建設過程中，借鑒國內外先進的思想和理念，引入過程管理思想，強化面向服務的管理理念，采用先進信息技術工具，支持對信息化基礎設施的流程管理、遠程監(jiān)控和性能分析，支持運行維護人員的知識共享，保障IT資源的價值發(fā)揮。加強信息安全意識培養(yǎng)，將安全組織與人員、安全技術與產(chǎn)品、安全流程與體系進行有機結合，建立完善的信息安全管理體系。建立和完善相關專業(yè)技術標準和信息標準，建立標準化體系，為實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和應用擴展奠定并夯實基礎；采用成熟穩(wěn)定的技術，建設行業(yè)領先的業(yè)務應用和分析模型，發(fā)揮企業(yè)專業(yè)技術水平優(yōu)勢，實現(xiàn)知識效益最大化；堅持經(jīng)濟、實用原則，盡量利用現(xiàn)有資源，發(fā)揮資源再利用，堅持在先進、高性能前提下合理投資，以期在成本最佳的前提下獲得最大的管理效益、經(jīng)濟效益和社會效益。4.2建設目標以提高電廠監(jiān)盤智能化為宗旨，以大數(shù)據(jù)平臺為支撐，建設基于大數(shù)據(jù)分析技術的智能監(jiān)盤系統(tǒng)，幫助運行人員精準發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常，降低運行人員監(jiān)盤壓力，建設故障預警模型，在設備故障早期進行預警，提高機組運行水平和設備健康水平。4.3建設內容4.3.1業(yè)務架構從機組啟停過程和停機后監(jiān)視以及機組運行過程監(jiān)視角度出發(fā)，進行機組設備狀態(tài)監(jiān)測模型搭建、引入異常預警機制及知識指導，并進行異常歸檔統(tǒng)計與分析，從而實現(xiàn)機組實時輔助監(jiān)盤，提升機組運行優(yōu)化的智能化水平，業(yè)務框架圖如下所示：4.3.2業(yè)務藍圖設計從機組運行控制和設備維護角度做到基于大數(shù)據(jù)平臺的無縫溝通和智能提醒，實現(xiàn)機組運行優(yōu)化實時建議和設備運行維護提醒。此系統(tǒng)的應用將改變以往反復切換畫面的繁瑣操作，將重要異常提醒集中在一個大屏畫面進行展示。運行人員通過智能監(jiān)盤畫面可以快速了解當前設備或運行參數(shù)的異常，同時參看異常知識庫，快速定位問題、分析問題，從而及時跟蹤和處理運行過程可能存在的問題。運行專工或生產(chǎn)管理人員可以調用異常歸檔記錄進行異常處理過程分析。4.3.3系統(tǒng)功能1) 大數(shù)據(jù)分析平臺，為數(shù)據(jù)實時監(jiān)控、設備狀態(tài)預警等提供數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)服務等功能和工具。2) 智能輔助監(jiān)盤，整合設備、系統(tǒng)各項監(jiān)控參數(shù)。參數(shù)超出標準運行數(shù)據(jù)時發(fā)出報警。3) 智能事故預警。在設備異常發(fā)生初期參數(shù)異常且尚未造成嚴重后果之前及早發(fā)出預警。4) 異常處理指導。在系統(tǒng)發(fā)出預警時，發(fā)出針對設備異常的查找、處置提示，指導值班人員進行處置。5) 異常歸檔與分析。對系統(tǒng)發(fā)出預警的事件存檔，對異常事件發(fā)生的原因、頻次、持續(xù)時長分析，進一步實現(xiàn)設備健康狀況分析。五、技術方案和技術路線5.1系統(tǒng)架構搭建基于hadoop存儲的大數(shù)據(jù)平臺。梳理發(fā)電企業(yè)的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，基于數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理實現(xiàn)業(yè)務系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)集中管控及共享，打破數(shù)據(jù)孤島。大數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)實時/歷史數(shù)據(jù)庫、關系數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)采集、存儲、清洗、挖掘建模、分析、聯(lián)機查詢，依托于大數(shù)據(jù)和人工智能算法，挖掘各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)價值。深化各類智能應用，采用可視化技術進行展示，助力發(fā)電企業(yè)打造更安全、更可靠、更實用的智能監(jiān)盤系統(tǒng)。5.2技術路線本項目以火電企業(yè)機組監(jiān)盤智能化作為主要研究內容。基于項目研究目標進行同類項目實地調研與文獻學習，與電廠運行管理人員、監(jiān)盤人員進行交流和探討，了解目前監(jiān)盤過程中存在的痛點與不足，以及希望智能監(jiān)盤具備的功能，從優(yōu)化監(jiān)盤界面、智能報警、故障預警、故障指導、統(tǒng)計分析五部分功能應用出發(fā)，進行需求整理與分析，形成智能監(jiān)盤產(chǎn)品方案。將方案進行分解，具體化，結合詳細設計方案開發(fā)升級產(chǎn)品，并經(jīng)多輪測試，直至達到應用要求。5.3技術方案5.3.1 大數(shù)據(jù)平臺大數(shù)據(jù)平臺包括大數(shù)據(jù)集成、大數(shù)據(jù)存儲、大數(shù)據(jù)分析與挖掘、主數(shù)據(jù)管理、大數(shù)據(jù)服務、維護工具。大數(shù)據(jù)平臺基于Hadoop技術，覆蓋大數(shù)據(jù)采集、存儲、處理、分析、共享等于一體的一站式平臺。采用先進的大數(shù)據(jù)和機器學習技術，內置多種海量數(shù)據(jù)存儲方案、大數(shù)據(jù)處理方法和分析挖掘算法；支持結構化數(shù)據(jù)、半結構化數(shù)據(jù)和非結構化數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析挖掘、檢索；提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務訪問機制。（1） 數(shù)據(jù)集成針對數(shù)據(jù)整合與集成的需求，需要一套功能完整、成熟、先進的數(shù)據(jù)采集ETL工具來完成數(shù)據(jù)采集的工作。ETL工具將各個分子系統(tǒng)的分散的、重復建設的、異構的等散亂數(shù)據(jù)通過一定的規(guī)范整合到統(tǒng)一的處理平臺，然后提供統(tǒng)一的管理和訪問。同時，利用大數(shù)據(jù)強大的處理能力，高效的解決傳統(tǒng)架構無法解決的統(tǒng)計匯總，數(shù)據(jù)分析、決策等。數(shù)據(jù)采集是建設大數(shù)據(jù)平臺的基礎，數(shù)據(jù)包括結構化非結構數(shù)據(jù)采集，采集需求包括批量采集和增量采集。數(shù)據(jù)的來源包括關系數(shù)據(jù)庫、實時/歷史數(shù)據(jù)庫、文件、控制系統(tǒng)。數(shù)據(jù)清洗，指的是通過技術手段對抽取的數(shù)據(jù)進行甄別和清洗，如冗余數(shù)據(jù)，無效數(shù)據(jù)，質量較差的數(shù)據(jù)等等。平臺應提供行列轉換、交叉表、值轉換、空值填補、異常值處理、類型轉換、多源行合并、多源列合并等數(shù)據(jù)清洗和集成的處理方法。（2） 主數(shù)據(jù)管理規(guī)范、統(tǒng)一業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)使用的共享，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理倉庫，優(yōu)化數(shù)據(jù)質量，增強系統(tǒng)的集成能力，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效性、準確性、完整性、一致性和及時性。建立標準的主數(shù)據(jù)倉庫，實現(xiàn)高質量數(shù)據(jù)采集、管理、共享的主數(shù)據(jù)管理標準。強化主數(shù)據(jù)管理要求，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)創(chuàng)建、變更、注銷等全生命管理的標準流程。建立主數(shù)據(jù)共享流程的業(yè)務模型，實現(xiàn)企業(yè)級各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一定程度的整合、規(guī)范，打破各系統(tǒng)間因數(shù)據(jù)不一造成的數(shù)據(jù)壁壘。建立主數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)來源，實現(xiàn)數(shù)據(jù)來源的管控機制，提升數(shù)據(jù)質量，保證平臺數(shù)據(jù)的準確性、真實性。建立主數(shù)據(jù)共享檢查機制，未驗證通過的數(shù)據(jù)不能進行數(shù)據(jù)共享使用。建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺，保證業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源的單通道機制，真實反映企業(yè)業(yè)務情況，為企業(yè)統(tǒng)一業(yè)務模型和決策分析奠定基礎。（3） 數(shù)據(jù)服務滿足平臺不同數(shù)據(jù)訪問，包括關系數(shù)據(jù)庫RDBMS、分布式文件系統(tǒng)HDFS、數(shù)據(jù)倉庫Hive、NoSQL數(shù)據(jù)庫HBase、實時數(shù)據(jù)庫。應用通過權限訪問數(shù)據(jù)服務。提供訪問權限配置、服務注冊、應用注冊、數(shù)據(jù)訪問方法創(chuàng)建及參數(shù)配置等功能。（4） 數(shù)據(jù)存儲大數(shù)據(jù)存儲需要滿足海量存儲、安全存儲和快速讀取的要求。其中海量存儲包括容量和數(shù)據(jù)文件量兩個方面。平臺數(shù)據(jù)存儲采用大數(shù)據(jù)分布式存儲技術，支持系統(tǒng)存儲容量能夠以比較低的成本存儲海量數(shù)據(jù)并能實現(xiàn)快速平滑擴展。為保障數(shù)據(jù)安全存儲不丟失，對數(shù)據(jù)進行至少一次備份，當服務器出現(xiàn)故障，能夠自動恢復數(shù)據(jù)。為了支持數(shù)據(jù)快速讀取和并發(fā)訪問，平臺提供索引機制，能夠快速定位數(shù)據(jù)。另外，平還提供多種分布式存儲方式，包括分布式文件系統(tǒng)、時序數(shù)據(jù)庫、列式數(shù)據(jù)庫、內存數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫。每種方式都采用大數(shù)據(jù)分布式存儲技術，并且適用不同用途的數(shù)據(jù)存儲。分布式文件系統(tǒng)適合存儲百兆字節(jié)以上大體量的文件，如視頻文件、音頻文件、日志文件等；時序數(shù)據(jù)庫適合存儲隨時間時刻在變化的數(shù)據(jù)，如從傳感器采集的數(shù)據(jù)；列式數(shù)據(jù)庫適合快存、快取的數(shù)據(jù)存儲，如數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)、小文件等；內存數(shù)據(jù)庫適合快速訪問的存儲數(shù)據(jù)，如緩存數(shù)據(jù)、中間結果數(shù)據(jù)、反復使用的數(shù)據(jù)等；數(shù)據(jù)倉庫適合存儲經(jīng)過處理形成了專門用途的結構化數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)集市。數(shù)據(jù)采用哪種方式存儲，可以在采集模塊中選擇合適的存儲方式，即可使用不同的機制把數(shù)據(jù)存儲相應的位置。（5） 數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)挖掘是對大量結構化和非結構化的數(shù)據(jù)進行分析處理，從中獲得新的價值，具有數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型多、處理要求塊等特點。大數(shù)據(jù)挖掘過程由數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)探索、數(shù)據(jù)預處理、選算法建模、模型評估、模型應用組成。平臺提供大數(shù)據(jù)可視化建模工具，采用圖形化、流程化的方式進行大數(shù)據(jù)挖掘工作。數(shù)據(jù)價值的挖掘過程采用全可視化操作，挖掘數(shù)據(jù)隱藏的“價值”。平臺集成K-Means聚類、GMM高斯混合模型、隨機森林、神經(jīng)網(wǎng)絡、SVM支持向量機、FP-growth關聯(lián)規(guī)則、OLS最小二乘法、EM最大期望值、決策樹、線性回歸、嶺回歸、梯度提升樹、廣義線性等大量機器學習算法，能夠滿足電力系統(tǒng)各種大數(shù)據(jù)分析挖掘需求。5.3.2 智能輔助監(jiān)盤智能輔助監(jiān)盤系統(tǒng)整合各系統(tǒng)運行參數(shù)進行整體畫面展示，減少運行人員翻看畫面次數(shù)，各項參數(shù)按照機組、系統(tǒng)、設備的層次進行展示。機組層的參數(shù)如負荷、主蒸汽溫度\壓力、再熱蒸汽溫度\壓力、發(fā)電煤耗等；系統(tǒng)層按不同的系統(tǒng)分別展示，如鍋爐制粉系統(tǒng)給煤機給煤量、磨煤機電流等，風煙系統(tǒng)爐膛負壓、風機轉速電流、排煙溫度等，汽水系統(tǒng)排汽壓力、凝結水流量、給水流量、減溫水流量、循環(huán)水流量、開閉式水流量等，電氣系統(tǒng)各變壓器進出口電壓\電流、廠用電10KV\380V母線電壓、升壓站進出口電壓\電流等；設備層則在系統(tǒng)層下一級展示，如汽水系統(tǒng)凝結水泵頻率、電壓、電流、轉速、流量、進出口壓力，風煙系統(tǒng)送風機電壓、電流、轉速、振動、動葉開度，電氣系統(tǒng)主變壓器進出口電壓、電流、潤滑油溫度\油位、散熱風機轉速等。依托于大數(shù)據(jù)分析技術，輔助監(jiān)盤系統(tǒng)可以做出比DCS更精確的報警提示。目前DCS的報警原理為對某一運行參數(shù)設置一個或多個固定的上限和下限，當參數(shù)超過這個區(qū)間時，就會發(fā)出報警，這樣的報警及時性無法得到保證，報警發(fā)出時機組已經(jīng)異常運行了一段時間，留給運行人員調整的時間也不夠。在機組啟動、運行和停機的不同狀態(tài)下，輔助監(jiān)盤系統(tǒng)除了設置單個參數(shù)的上、下限報警值外，還與標準運行數(shù)據(jù)進行對比，標準運行數(shù)據(jù)是系統(tǒng)基于大數(shù)據(jù)分析技術利用海量歷史正常運行數(shù)據(jù)對搭建好的系統(tǒng)、設備模型進行訓練，在不同工況條件下，模型會得到一個系統(tǒng)、設備的正常運行數(shù)據(jù)區(qū)間，當某項參數(shù)超過這個區(qū)間時，系統(tǒng)判定異常，發(fā)出報警提示。雙重報警功能的設置不僅能充分保證設備的安全，更能提前發(fā)現(xiàn)運行異常，留給運行人員充足的時間進行處理。（1）機組啟動監(jiān)測機組啟動過程中，本系統(tǒng)全程監(jiān)控機爐電系統(tǒng)、設備各項參數(shù)變化情況，并對關鍵啟動節(jié)點設置報警提示。機組實時啟機數(shù)據(jù)與基于大數(shù)據(jù)分析技術對歷史成功啟動數(shù)據(jù)進行分析得到的標準啟機數(shù)據(jù)進行對比展示，可實現(xiàn)啟機全過程的有效監(jiān)控。（2）機組運行監(jiān)測機組運行狀態(tài)，本系統(tǒng)通過實時參數(shù)與根據(jù)大數(shù)據(jù)分析技術得到的標準運行數(shù)據(jù)相對比，實現(xiàn)對機組及其主要輔機系統(tǒng)實時監(jiān)視，實現(xiàn)機組安全、經(jīng)濟運行。（3）機組停機監(jiān)測機組停機后狀態(tài)，本系統(tǒng)通過重點監(jiān)視機組停運后汽機潤滑油、密封油、汽缸溫度及氫系統(tǒng)等相關參數(shù)，防止發(fā)生設備事故。5.3.3預警模型搭建智能監(jiān)盤異常預警通過深入挖掘和分析海量歷史運行數(shù)據(jù)，建立預警模型，從設備安全性、系統(tǒng)安全性、經(jīng)濟性、運行狀態(tài)等5個維度對機組健康度進行實時量化評價。通過預警模型預測每個參數(shù)的期望值，與實時值進行比較，發(fā)布偏離預警，提前預警到故障的征兆，減輕運行人員繁重的監(jiān)盤工作。通過設備級、系統(tǒng)級、機組級三級健康度評價體系評價整臺機組的健康度。異常預警通過大數(shù)據(jù)分析算法挖掘設備健康運行樣本的關聯(lián)性和耦合性，對正常運行狀態(tài)進行預測，將提升設備狀態(tài)監(jiān)測、評價與診斷的及時性、準確性和快速性，為設備故障和劣化提供預警，讓設備處于實時可控狀態(tài)，同時提升設備建康度，實現(xiàn)由“事后檢修”向“事前維護”的轉變。異常預警系統(tǒng)分析重要監(jiān)測參數(shù)，依據(jù)大量歷史數(shù)據(jù)中隱含的參數(shù)關聯(lián)性、耦合性以及設備正常運行的樣本數(shù)據(jù)，建立基于大數(shù)據(jù)機器學習算法的設備預警模型。系統(tǒng)對不同系統(tǒng)的設備特征進行建模，通過大數(shù)據(jù)挖掘算法對機組運行歷史數(shù)據(jù)進行學習訓練，形成一個設備、系統(tǒng)和機組的應有狀態(tài)以及由數(shù)據(jù)驅動的動態(tài)報警閾值，并將其與實時運行狀態(tài)進行比較，以判斷現(xiàn)有狀態(tài)是否依然正常。當機組、系統(tǒng)或設備出現(xiàn)不同級別的預警提示時，系統(tǒng)能通過不同顏色進行標識展示，同時會對測點的健康狀態(tài)進行排序，把引起該異常的主要測點羅列出來，便于運行人員進行故障定位和查找原因。本系統(tǒng)結合機組系統(tǒng)特點、規(guī)程、二十五項反措及典型事故案例，通過對發(fā)電機本體、變壓器、汽輪機本體系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱器系統(tǒng)、風煙系統(tǒng)、重要輔機等主要設備建立預警模型，實現(xiàn)早期預警、事故判斷、輔助處理等功能。（1）發(fā)電機本體模型發(fā)電機鐵芯、線棒溫度、氫溫及其變化速率異常時提前預警，提示運行人員檢查氫溫冷卻系統(tǒng)及可能引起溫度升高的故障點，防止因處理不及時造成事故擴大；油氫差壓異常時提前預警，提示運行人員進行調整，防止發(fā)生發(fā)電機跑氫、進油事件的發(fā)生；內冷泵電流、內冷水箱水位、內冷水流量及其變化速率異常時提前預警，避免因內冷泵故障、現(xiàn)場存在泄漏點等因素造成發(fā)電機斷水。（2）變壓器模型變壓器溫度及其變化速率異常時提前預警（不同季節(jié)進行溫度修正），提示運行人員檢查風扇運行情況及臺數(shù)，盡早發(fā)現(xiàn)變壓器短路、絕緣故障等異?，F(xiàn)象，為處理爭取時間。（3）汽輪機本體系統(tǒng)模型汽輪機本體重要參數(shù)（脹差，軸位移，軸承振動值、溫度及回油溫度）及其變化速率異常時提前預警，防止動靜部分摩擦、振動大；主汽溫度和缸溫及其變化速率異常時提前預警，防止汽輪機進水；監(jiān)視機組啟動過程中缸溫與脹差的對應關系，判斷汽輪機滑銷系統(tǒng)的卡澀故障等；潤滑油壓、潤滑油溫等參數(shù)異常變化時提前預警，防止斷油燒瓦；重要保護參數(shù)通過多點對比，及時判斷熱工變送器或開關異常，防止保護誤動。（4）真空系統(tǒng)模型凝汽器真空在對應工況下經(jīng)驗值偏差過大或下降速率過快時提前預警（不同季節(jié)進行溫度修正），并查看其它影響真空參數(shù)是否發(fā)出預警（如：抽氣設備運行參數(shù)、軸封壓力、循環(huán)水壓力、循環(huán)水溫升等），快速判斷故障點，為事故處理爭取時間；同時可對凝結水過冷度、凝結器端差、循環(huán)水溫升等影響機組經(jīng)濟性參數(shù)實時監(jiān)控，提示運行人員進行循環(huán)水泵運行方式優(yōu)化等節(jié)能操作。（5）加熱器系統(tǒng)模型通過對加熱器水位、疏水調整門開度、疏水溫度、給水流量、抽汽溫度綜合判斷加熱器泄露并提前預警，防止汽輪機進水；對應負荷下的加熱器溫升、給水溫度不能滿足時提前預警，提示運行人員檢查運行參數(shù)是否正常，若無效則應利用停機機會檢查加熱器結垢、水側隔板情況，提高機組運行經(jīng)濟性；除氧器壓力、溫度、水位異常時提前預警，避免發(fā)生汽輪機進水、給水中斷、給水泵汽化甚至除氧器破裂等嚴重事件的發(fā)生。（6）風煙系統(tǒng)模型吸風機電流、動葉開度、風量等參數(shù)異常時提前預警吸風機失速危險，提示運行人員及時進行參數(shù)調整；通過對風煙系統(tǒng)差壓的監(jiān)控，提前預警系統(tǒng)堵塞現(xiàn)象，提示運行人員及時進行吹灰，持續(xù)超標應利用停機機會進行檢查；空預器軸承溫度、電機電流及其變化速度異常時提前預警，提示運行人員加強就地檢查。（7）重要輔機模型重要轉機運行參數(shù)（電流、出力、油溫、油壓、軸承溫度、電機線圈溫度等）及其變化速率異常時提前預警（不同季節(jié)進行溫度修正），提示運行人員就地檢查故障點，避免事故擴大；重要轉機聯(lián)鎖應投未投或異常切除時及時報警，及時提示運行人員進行檢查；重要轉機自動調節(jié)裝置指令與反饋或指令與實際出力偏差大時及時預警，提示運行人員就地檢查是否為調節(jié)裝置卡澀，避免因發(fā)現(xiàn)、處理不及時造成事故擴大。5.3.4 異常處理指導運行異?；蛟O備異常時，系統(tǒng)發(fā)出預警并自動關聯(lián)異常知識庫，給出異常調整或診斷提示信息，便于運行人員查找原因，進行運行調整或現(xiàn)場設備檢查處理。異常知識庫是一個開放的診斷知識積累平臺，能自動監(jiān)視和記錄系統(tǒng)運行異常和關鍵設備的異常發(fā)展過程、可能原因、征兆和措施等，用戶可進行診斷知識的快速添加，并在再次發(fā)生同樣征兆或異常時自動提示相關異常處理知識，從而實現(xiàn)電廠運行異常調整和設備故障的知識捕捉、積累和傳承。異常知識庫最終要實現(xiàn)對異常的精準判斷，降低運行人員異常判斷的勞動強度。異常知識庫包含設備模式庫和案例庫。模式庫通過挖掘和自學習來自動生成運行中異常診斷的規(guī)則表及模型庫，能建立知識庫經(jīng)驗、案例和模型之間的規(guī)則判斷關系，將預警信息通過判斷算法自動給出可能的異常模式，形成異常預警事件，以供運行人員參考。案例庫是將完整的異常診斷單總結成案例，將同類型設備、同一設備異常自動歸檔，實現(xiàn)用戶之間的知識共享。案例庫也可以提取異常模式，通過判斷公式的編輯添加到異常模式庫。5.3.5 異常歸檔與分析智慧監(jiān)盤系統(tǒng)可以對發(fā)出預警的事件進行存檔，能夠隨時查看歷史報警數(shù)據(jù)。運行人員可以在系統(tǒng)中錄入報警原因，通過統(tǒng)計人為參數(shù)設置不當、設備狀態(tài)調整不當或設備本身性能劣化等不同的報警原因，對不同報警原因發(fā)生的頻次、持續(xù)時長進行分析，可以提醒運行人員重點監(jiān)視易不當設置的參數(shù)和設備，并總結經(jīng)驗教訓，對于開始劣化的設備進行重點監(jiān)視，提前做好維修、更換的準備，進一步實現(xiàn)設備健康狀況管理。5.4集成方案系統(tǒng)接口：已有實時庫XDB6.0的實時/歷史數(shù)據(jù)采集接口；ERP數(shù)據(jù)采集接口5.5系統(tǒng)安全本系統(tǒng)嚴格按照各級有關二次系統(tǒng)安全防護的文件要求進行設計。首先，在網(wǎng)絡安全區(qū)接口處部署網(wǎng)絡正向隔離裝置，用以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的單向傳輸；其次，在數(shù)據(jù)采集匯聚的交換機上，為了防止各接口系統(tǒng)在接入時形成互聯(lián)，每個系統(tǒng)與采集機之間都部署了單向隔離裝置；最后，在數(shù)據(jù)采集機上我們采用雙網(wǎng)卡配置，兩塊網(wǎng)卡分別配置不同網(wǎng)段的IP地址，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡的邏輯隔離。5.6系統(tǒng)硬件配置原則序號項目配置說明單位數(shù)量1服務器1)2*2.1GHz8核CPU

2)8*16G內存

3)2*高性能4端口千兆網(wǎng)卡

4)2*480GSSD+3*2TSAS萬轉硬盤5臺2關系數(shù)據(jù)庫mysql1套3服務器操作系統(tǒng)linux5套5.7主要創(chuàng)新點1) 智能監(jiān)盤系統(tǒng)整合發(fā)電機組各系統(tǒng)運行參數(shù)進行界面整體展示，減少了監(jiān)盤人員頻繁翻看DCS界面次數(shù)；報警機制為通過實時運行參數(shù)與模型生成的標準運行數(shù)據(jù)進行對比形成，報警更及時、準確；2) 異常預警功能基于歷史運行數(shù)據(jù)訓練的成熟模型，可以判斷設備狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)設備異常隱患，實現(xiàn)異常早期預警；3) 異常處理指導功能關聯(lián)異常知識庫，當系統(tǒng)發(fā)出預警時給出異常指導建議，幫助運行人員快速定位異常，獲取解決辦法；4) 異常歸檔與分析功能可以對異常事件發(fā)生的原因、頻次、持續(xù)時長進行分析，可以幫助運行人員總結經(jīng)驗、幫助值長\專工分析設備健康狀況，促進設備健康管理。六、項目實施6.1項目組織及分工項目建設期成立一個體制完善、層次分明、分工合理的項目型組織結構，及時解決項目推進過程中的問題，明確各小組責任與溝通機制，提高工作效率，確保項目質量，降低項目建設風險。建議形成下表所示的項目組織結構：組織角色說明耒陽公司項目管理委員會由耒陽公司項目建設負責人牽頭，與系統(tǒng)相關專業(yè)部門管理人員及技術人員組成。定期碰頭，任務包括協(xié)調項目人、財、物資源，關注項目每階段的進展，并對重大事件做出決定，項目經(jīng)理將項目的進展情況每月向項目管理委員會定期做出匯報。項目管理辦公室項目經(jīng)理對整個項目生命周期負責；負責項目跟蹤，并給委員會提供適當?shù)慕ㄗh和決議；與委員會和其他客戶方的管理組人員交流項目運作情況；負責資源收集；監(jiān)控項目預算；負責保證所有可交付項目在協(xié)議時間里復查并簽署通過。咨詢顧問提供有關本系統(tǒng)管理業(yè)務上的一切咨詢活動。業(yè)務支持由項目經(jīng)理領導，承擔項目具體的實施工作，應由企業(yè)主要業(yè)務部門的領導或業(yè)務骨干組成。關系到項目實施能不能貫徹到基層，每個模塊與業(yè)務組必須有固定人員組織，他們帶著業(yè)務中的問題，通過對應用系統(tǒng)的掌握，尋找一種新的解決方案和運作方法，并用新的業(yè)務流程來驗證。最后協(xié)同企業(yè)一起制訂新的工作規(guī)程和準則，他們的工作還包括對其所在單位的培訓工作。信息[IT]支持配合系統(tǒng)上線實施；提供系統(tǒng)運行的IT環(huán)境、IT需求及IT支持。實施單位質量總監(jiān)監(jiān)督項目管理的各項制度是否嚴格被執(zhí)行；組織項目階段評審。項目經(jīng)理確保每個階段任務的按時完成；計劃和協(xié)調項目的運作；為本項目的實施提供質量保證；有規(guī)律的準備和遞交狀態(tài)報告；根據(jù)項目整體的運行狀況，不斷更新項目計劃和報告；履行、管理實施工作。管理項目預算、人員、資源、日程、產(chǎn)品、質量。設計組為建立系統(tǒng)，進行分析、設計。開發(fā)組為建立系統(tǒng)，進行開發(fā)、測試。實施組負責數(shù)據(jù)接入工作，系統(tǒng)安裝、調試和對用戶的系統(tǒng)管理培訓；承擔系統(tǒng)的二次開發(fā)工作。專業(yè)組對項目建設的專業(yè)領域進行分析，提供咨詢和必要的支持。服務組負責系統(tǒng)售后服務及技術支持。系統(tǒng)集成組網(wǎng)絡設計、布線、網(wǎng)絡設備安裝調試；服務器系統(tǒng)的安裝和調試；對用戶進行系統(tǒng)管理培訓。商務組負責項目建設的商務方面需求的整理、分析和協(xié)調。6.2項目總體計劃1）項目建設期計劃開工日期：2020年12月，計劃竣工日期：2021年12月。2）實施進度計劃任務名稱開始時間完成時間主要內容及交付項可行性研究2020.122021.1基于大數(shù)據(jù)分析的智能監(jiān)盤系統(tǒng)總體可行性研究，交付《基于大數(shù)據(jù)分析的智能監(jiān)盤系統(tǒng)》審查稿。專家審查2021.22021.2組織可研評審，根據(jù)評審意見完善報告，交付《基于大數(shù)據(jù)分析的智能監(jiān)盤系統(tǒng)》最終稿。項目調研2021.12021.3形成調研報告和課題研究方案?；诖髷?shù)據(jù)分析的智能監(jiān)盤系統(tǒng)客戶需求調研分析，組織需求評審，根據(jù)評審意見完善報告，交付《基于大數(shù)據(jù)分析的智能監(jiān)盤系統(tǒng)項目立項建議書》、《基于大數(shù)據(jù)分析的智能監(jiān)盤系統(tǒng)需求規(guī)格說明書》。招投標2021.32021.3完成項目招投標簽訂合同2021.42021.4簽訂項目合同系統(tǒng)設計2021.42021.4設計系統(tǒng)各個具體業(yè)務模塊，包括系統(tǒng)需要分析、系統(tǒng)概要、詳細與數(shù)據(jù)庫設計、系統(tǒng)接口設計、系統(tǒng)測試用例設計等，交付《基于大數(shù)據(jù)分析的智能監(jiān)盤系統(tǒng)概要設計說明書》、交付《基于大數(shù)據(jù)分析的智能監(jiān)盤系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計說明書》等。系統(tǒng)編碼2021.42021.5根據(jù)項目需求，進行系統(tǒng)所需功能的軟件開發(fā)。系統(tǒng)測試2021.42021.8系統(tǒng)測試、模型調試項目實施2021.92021.11項目安裝、項目調試、項目試運行項目驗收2021.122021.12項目驗收資料準備項目驗收七、效益和風險分析7.1效益分析7.1.1經(jīng)濟效益系統(tǒng)上線后，預期每年通過降低運行人員投入、管理費用和減少機組非停事故節(jié)約100-200萬元，項目投資回收期約為1-2年（含建設期）。