水电厂智能化设备管理创新

水电厂智能化设备管理创新

华能澜沧江水电有限公司小湾水电厂（以下简称“小湾电厂”）是澜沧江中下游河段规划“两库八级”开发中的龙头水库，也是国家实施西部大开发、“西电东送”战略的标志性工程。地下厂房内安装有6台单机700兆瓦的混流式水轮发电机组，多年平均发电量为189.9亿千瓦时。电站以500千伏电压等级接入电力系统，在系统中担任调峰、调频、调压和事故备用任务。

一、水电厂智能化设备管理创新的背景

1.小湾运维管理难度大。小湾电厂在单机容量700兆瓦的水轮发电机组中转速最高、定子线棒间距最小、转子高度最高、转子的压紧难度最大，采用全水冷发电机空气冷却器，推力轴承、水轮机转轮、蜗壳制作难度均居世界前列。机组最大水头（251米）与最小水头（164米）比值为1.53、变幅达87米；水轮机效率高达96.4%，转轮出水边较薄，是700兆瓦水轮机组中水头最高的水轮机；大坝建成时即为世界最高的混凝土双曲拱坝，在高水头水电站中泄洪闸门的孔口尺寸与运行水头最大，闸门的设计、制造和运行均没有成熟的经验。

2.孤岛运行模式对小湾设备的可靠性提出了更高的要求。为提高小湾外送能力，小湾电厂在每年汛期的高负荷阶段将在直流孤岛模式下运行，其中2013年9月11日至18日期间小湾在孤岛模式下运行共增发电量2.45亿千瓦时。但由于孤岛系统薄弱、有效短路比低，是南方电网安全稳定运行的头号风险，若因设备故障引起机组紧急停运，将对系统产生较大影响。

3.“创一流”工作的要求。作为华能集团公司创建国际一流电厂工作中唯一的水电试点单位，小湾电厂“一流的设备性能、一流的技术创新能力、一流的企业管理能力、一流的人才队伍、一流的经营业绩、一流的品牌形象”的创一流目标，也要求电厂必须满足无人值班（少人值守）技术条件，实现设备管理的智能化。

二、水电厂智能化设备管理创新的内涵

实行设备管理智能化，可以提高全厂设备故障诊断与优化运行的智能化水平。本次巨型水电厂智能化管理创新的目标是：

1.创新设备智能化管理模式，系统地实现设备智能化管理“看、想、做”的有机集成，达到从在线感知、智能分析到决策执行的有机统一。用全面覆盖的智能化在线监测系统作为在线感知，解决“看”的问题；用大数据智能化分析平台作为智能决策，解决“想”的问题；以巨型水电厂首次全方位的设备性能测试、设备管理与检修管理的标准化和信息化、员工培训智能化作为装备的自律执行，解决“做”的问题。（创新点一）。

2.开发动态数据分析平台，建立统一的数据中心，实现计算机监控系统、各在线监测系统、机组检修信息化系统等数据的整合，实现了设备自动预警、智能监盘、报表自

动生成、智能趋势分析等功能，创新了动态预警、动态报警、一键预警值设置等。（创新点二）。

3.根据分析结果开展相关工作，根据动态数据分析结果，开展水电站孤岛频率控制研究与应用，以及巨型水电厂的设备性能试验、全面掌握设备性能。（创新点三）。

4.实现设备管理可视化、标准化、信息化、智能化，建立缺陷可视化管理系统、机组检修信息化系统、图纸文档管理系统、员工在线考试系统、员工考评系统，并建立相应的运行维护管理标准和规范，推动设备管理的智能化。（创新点四）。

三、水电厂智能化设备管理创新的工作概况

1.领导重视，做好智能化设备管理的策划及实施。小湾电厂深刻认识到设备智能化管理的必要性,为确保工作的顺利推行，成立了由厂领导牵头的智能化设备管理领导小组，以及智能化设备管理办公室、检查评价组、检修标准化管理组、信息化管理组、智能化员工培训组，明确了相关人员的分工及职责，组织机构见图1。

图1：小湾电厂智能化设备管理组织机构图

2.统一思想，加大智能化设备管理的宣传培训力度。为使全厂员工熟知即将推行的智能化设备管理工作，利用专题讲座、专项培训考试等方式促使现场人员学习和掌握相关系统的功能及应用方法，加大开发应用过程的新闻宣传，各级领导带头示范并鼓励广大员工使用系统，改变全厂员工的思维模式和工作习惯。

3.迎难而上，攻克系统开发过程中的各类难题。相关系统开发初期出现了很多技术难题，如各子系统数据整合问题、数据存储空间问题、数据索引问题、设备定值自动生成实现困难等问题；系统试用期间也出现了部分软硬件不兼容、接口类型错误、程序BUG等问题。电厂每天召开碰头会，在全厂人员的共同协作努力下，攻克了各类系统开发应用难题。

4.善用成果，不断提升现场智能化设备管理水平。通过设备的智能化管理，电厂不断优化运行、维护、检修策略，实现设备管理的精细化和信息化，进而继续推动智能化设备管理水平的提升。

四、巨型水电厂智能化设备管理创新的主要做法

1.工况在线感知。（看）

图2：小湾电厂设备环境监控系统

电厂在计算机监控系统的基础上组织开发了15个智能监测分析系统，作为智能化设备管理工况在线感知的“感官”。

图3：小湾电厂变压器色谱在线监测系统

图4：小湾电厂发电机局放在线监测系统

2.智能决策与控制（想）。

（1）小湾动态数据分析系统的开发。

由于电厂设备种类繁多，不同系统间数据可共享性差，2011年起小湾电厂历时三年组织开发出了设备动态数据分析系统（见图5）。

图5：小湾电厂设备动态数据分析系统曲线查询界面（2）小湾动态数据分析系统主要功能。

1）各生产系统数据整合。将各生产系统数据进行整合，建立统一数据中心，数据两级压缩后优化存储与索引策略，便于数据查询和处理，并预留了以后可能接入该系统的接口。

2）自动报表功能。

系统通过对已整合数据的分析统计，自动生成生产概况、生产日报等35类生产报表，将生产人员从繁琐重复的统计工作中解放出来，也提高了报表报送工作的准确性。

3）运行数据趋势分析功能。

利用直方图、曲线图、散点图等工具对各过程量进行可视化分析，对运行数据的变化情况进行以日、周、月为周期的趋势分析，根据分析结果制定相关设备的经济寿命和维护、检修项目。

4）设备运行情况动态预警功能。

可根据不同机组、设备的实际工况调整预警定值，当监测的测点数字特征数值超过高限或低于低限时将自动预警（见图6），可在设备出现劣化趋势时提前预警，起到在线辅助监盘的作用，避免事故的发生。

图6：小湾电厂动态数据分析平台动态预警功能

（3）小湾动态数据分析系统创新功能。

1）设备定值动态生成。

可以依据实时数据的最大、最小值、区间值、量程范围等信息自动调整预警值，配合人工修正，实现设备正常运行区间监控与预警的动态调整、优化。

2）一键设置定值。

动态数据分析系统能够将以各测点一段时间内的平均值或峰峰值为基准，扩大或缩小一定比例作为各测点的定值并一键录入系统中，实现测点定值一键快速设置。

3）告警可区分机组状态。

动态数据分析系统能够区分机组状态的变化来选择不同的告警定值（目前主要划分为发电态定值和非发电态定值），更符合实际生产情况，避免因发电态和非发电态监测数据差异巨大造成告警不合理的情况。

（4）动态数据分析系统的使用效果。