国家大渡河公司实现“云端电厂”管理模式

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“我们再造了一个大渡河”

国家能源集团大渡河公司千万装机水电厂实现智能自主运行

陈隆祥

　　近年来，国家能源集团大渡河流域水电开发有限公司（简称大渡河公司）根据流域梯级水电站群的特点，以“智能自主、人机协同”为目标，将大数据、人工智能等先进数字科技与电厂运营管理深度融合，构建“运行智能、巡检智能、操作自主、人机协同”的全新电力生产组织形态与管理模式，在大渡河瀑布沟、大岗山、猴子岩、深溪沟、枕头坝二级5座电站全面应用，打造了新时代国有企业落实国家创新驱动发展战略、深化提质增效的成功样板。

　　从物理到云端，实现一体化运营

　　“我们在云端再造了一个大渡河水电，数据交互、状态监测、人机协同……这一切都发生在云端上！”大渡河公司通过数字化改造、智能化升级，将由一个个冰冷的机组设备组成的物理电厂，打造为更具感知力、更富生命力的数字电厂，从而实现“云端电厂”的管理模式。

　　大渡河通过运用先进的传感技术、在线监测技术充分感知、采集大数据，形成了机电设备、水库大坝、水情气象等全面、系统的数据感知网络。在生产设备数据感知领域、水情雨情数据感知领域和库坝边坡数据感知领域，均布局了覆盖全流域、全数据的监测系统。大渡河公司准确掌握厂站监控、继电保护、稳定控制等相关生产数据，建立完备的设备画像，还原生产业务场景，实现对水电站生产环境、要素对象和运行过程的全面感知和智能控制。

　　2019年，大渡河流域装机最大的瀑布沟水电站迎来首台机组投产发电十周年。而“再造一个瀑布沟”，正是指在物理瀑布沟电厂镜像后的数字电厂。

　　依托于全息生产管理平台，大渡河在瀑布沟电站建立了3D智能虚拟电厂，为现场作业人员提供了云端漫游巡回场景。运维人员通过VR眼镜或是控制大屏，即可开展虚拟巡回作业，取代部分现场巡回。

　　同时可以模拟预演特定工况，对各种启停操作、正常运行、工况转换和故障运行状态等进行仿真，增强运维人员的沉浸感与实操感。

　　从人工到智能，实现无人化生产

　　将干部员工从艰苦、重复、繁重、危险的工作中解放出来，这是智慧电厂建设的重要目的。通过智能化技术与装备的不断更新投入，持续提升现场智能运行水平，才能全面打造无人电厂。

　　在大渡河流域各电站中，智能化的应用范围越来越广。大渡河公司采用了移动监测与固定监测相结合、视觉识别与数据分析相结合、前端设备采集与后台系统判断相结合的方式，在现场部署了智能巡检机器人、工业摄像系统、红外热成像仪等设备，应用智能分析模型、图像及视频流识别、声音分析等技术手段全面感知、预测设备缺陷或故障趋势，实现了温度、声音、故障信息及“三漏”缺陷的实时监视和智能识别，代替人员巡视检查设备状态。

　　以活跃在各个电厂的智能巡检机器人为例：瀑布沟水电站运维人员在日常巡检过程中，每天有3次固定路线和多次临时机动巡检任务。每次巡检耗时2~3个小时，人均步行2万多步，巡检人员的责任心差异、技能水平高低、巡检范围与频率等因素，在一定程度上影响巡检质量。如今，通过图像识别、噪音监测、红外测温等技术，实现了24小时不间断的智能巡检，大量减少了现场人员的工作量，提高了巡检质量。

　　与传统水电站呈现出鲜明变化的是，大渡河公司各个电站的中控室已全面取消，人工抄表、监盘等工作职能已不复存在。取而代之的是新成立的应急处置中心，主要承担着故障诊断、补充巡检和应急处置等工作。近年来，在大渡河公司装机容量在增长近一倍的情况下，企业用工数量基本没有增加，较电力系统定员标准节约人员近1000人。

　　从封闭到互通，实现联动化响应

　　无层级化的智慧电厂，将一个个独立、分散的智能系统串联起来，形成更加扁平化的管控模式，实现统一集中管控，大幅提升企业规范管理水平与风险防控能力。

　　数据，成为打通系统壁垒的纽带。大渡河公司开发了水电多系统智能联动平台，实现水电站不同生产系统的智能协同联动。根据生产流程相关性设计联动逻辑，在安全I至III区制订了实时监控、五防闭锁、火灾消防、状态监测、视频监控等5大类联动体、70余项联动功能，实现监控、消防、工业电视、智能巡检等多个核心生产系统的协同工作。在现场设备发生异常时能够第一时间将图像、声音等信息推送给生产人员，提高了现场应急处置的效率。

　　在现场应急处置的实践中，一旦发生故障或事故，需要调度不同区域的巡检人员，根据事故等级对不同的设备进行操作处理。大渡河公司各个系统互相排列组合，组成不同的联动方案，如上位机监控系统联动工业电视、门禁、智能安全帽等系统，消防系统联动工业电视、通风空调、智能oncall等系统，通过这样的联动系统，完成相关隔离措施，控制故障范围提高了应急处置效率，每次报警平均节省3分钟。

　　从单一到多源，实现数据化管控

　　从单一数据点，到多维数据源，大渡河公司不断拓展生产大数据的广度与深度，让大数据更好地服务企业经营管理，取得了一系列实质性成效。

　　以水为天、靠水吃饭，这是几代水电人难以突破的行业技术瓶颈。在创新技术的支撑下，大渡河公司首创流域多源数据融合分析技术，建立了高精度水情预测预报及电力调控体系，构建了基于降雨、径流、大气环流指数时空场的多因子集，创建大数据驱动的高精度水情气象耦合洪水概率预报技术，结合多时空尺度流域产汇流耦合预报模型，将预报水平分辨率由3千米提高到1.5千米。近年来，通过定量降水预报、洪水资源化利用、智能调度决策支持、经济调度控制等先进研究成果的应用，累计增发电量超过40亿千瓦时，产生经济效益逾10亿元。

　　大渡河公司创新运用了多维建模专利技术的机器学习引擎，挖掘机组29个关键指标的历史数据，建立机组设备健康状态感知模型，实现设备健康度和发展趋势的数字化评价，科学判断发电机组健康趋势，为优化设备检修方案与策略提供了技术支持，推动检修管理模式由计划性检修、事后检修逐步向状态检修、改进型检修转变。这一转变有效保障设备安全高效运行，提高经济运行时间，降低设备检修风险，节约大量检修成本。

　　创新不止步，改革再前行。大渡河公司将继续当好智慧电厂建设的引领者、实践者、推动者，为国家能源集团公司建设具有全球竞争力的世界一流能源集团做出新的更大贡献。

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