大崗山水電站智能報(bào)表設(shè)計(jì)與應(yīng)用

何亞東，趙小明，蔣 楊

（國家能源集團(tuán)大渡河大崗山水電開發(fā)有限公司，四川 雅安625409）

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代來臨，智慧電廠建設(shè)全面開展，大渡河大崗山電站生產(chǎn)系統(tǒng)越來越多，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)也越來越復(fù)雜；對(duì)于各專業(yè)報(bào)表數(shù)量、質(zhì)量、時(shí)間要求越來越高。然而在制作報(bào)表的過程中發(fā)現(xiàn)，有價(jià)值的數(shù)據(jù)難以獲取，數(shù)據(jù)之間關(guān)系難以挖掘，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)重復(fù)、數(shù)據(jù)不一致、部分?jǐn)?shù)據(jù)缺乏等問題，嚴(yán)重影響了工作效率。

智能報(bào)表通過智能化、可擴(kuò)展和定制的報(bào)表引擎[1]，自動(dòng)生成各類統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，如周報(bào)、月報(bào)、縱橫對(duì)標(biāo)、趨勢分析等報(bào)表，完成部分報(bào)表的自動(dòng)填報(bào)和報(bào)送，而且能靈活編輯和增加各類報(bào) 表模板，提高報(bào)表數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和生成的速度，提升數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、挖掘和展示的效率。

1 報(bào)表功能現(xiàn)狀分析

現(xiàn)階段，以大崗山監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的報(bào)表都是統(tǒng)計(jì)表，報(bào)表直接讀取現(xiàn)地PLC和通信裝置上送的數(shù)據(jù)，不經(jīng)過任何處理直接形成統(tǒng)計(jì)表，無法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，不能滿足智慧電廠建設(shè)的需求。

大崗山電站現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)、微機(jī)五防系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)局放監(jiān)測、光纖測溫、工業(yè)電視等24個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，各系統(tǒng)分別布置在安全Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)。現(xiàn)有報(bào)表無法同時(shí)采集各安全區(qū)數(shù)據(jù)，為各系統(tǒng)數(shù)據(jù)建立邏輯關(guān)系，挖掘數(shù)據(jù)使用價(jià)值。

現(xiàn)有報(bào)表形式單一，信息繁冗，使用過程中往往重點(diǎn)不突出、主次不明確，使用者無法直接對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向或縱向的比對(duì)和調(diào)整。

2 智能報(bào)表實(shí)現(xiàn)方法

2.1 以一體化平臺(tái)為基礎(chǔ)

大崗山設(shè)備一體化智能管控平臺(tái)橫向獲取安全Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)等各系統(tǒng)數(shù)據(jù)，再通過統(tǒng)一編碼整合各系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)據(jù)，經(jīng)過對(duì)象化處理，使得散落在各專業(yè)系統(tǒng)中的不同種數(shù)據(jù)能通過相同的設(shè)備對(duì)象進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。智能報(bào)表通過一體化平臺(tái)獲取的各系統(tǒng)數(shù)據(jù)更全面、更具體、更豐富。

2.2 報(bào)表數(shù)據(jù)處理

在數(shù)據(jù)整編[2]中，海量的原始數(shù)據(jù)中存在著大量不完整、不一致、有異常的數(shù)據(jù)，嚴(yán)重影響到數(shù)據(jù)挖掘建模的執(zhí)行效率，甚至可能導(dǎo)致挖掘結(jié)果的偏差，所以進(jìn)行數(shù)據(jù)整編就顯得尤為重要。數(shù)據(jù)整編一方面是要提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量，另一方面是要讓數(shù)據(jù)更好地適應(yīng)特定的挖掘技術(shù)或工具。

數(shù)據(jù)整編的主要內(nèi)容包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)變換和數(shù)據(jù)規(guī)約。數(shù)據(jù)整編主要是刪除原始數(shù)據(jù)集中的無關(guān)數(shù)據(jù)、重復(fù)數(shù)據(jù)，平滑噪聲數(shù)據(jù)，篩選掉與挖掘主題無關(guān)的數(shù)據(jù)，處理缺失值、異常值。

根據(jù)具體需求，采用分類、聚類、特征、變化分析等方法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整編，從數(shù)據(jù)中找出隱含的具有價(jià)值的信息。通過整編才能獲取我們需要的數(shù)據(jù)，例如機(jī)組停機(jī)狀態(tài)下油位值沒有分析價(jià)值，我們所需要的是機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下機(jī)組油位的平均值、最小值、最大值，同時(shí)過濾掉跳變值。

大崗山水電站10kV廠用電斷路器動(dòng)作次數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)無法采集，只能人為在機(jī)械表上讀取并記錄，而智能報(bào)表利用斷路器動(dòng)作信號(hào)記錄，斷路器分合一次記一次數(shù)。

圖1 大崗山10kV廠用電斷路器動(dòng)作記錄表

2.3 報(bào)表數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析是指用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)收集來的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為提取有用信息和形成結(jié)論而對(duì)數(shù)據(jù)加以詳細(xì)研究和概括總結(jié)的過程。大崗山智能報(bào)表分析方法主要有：

（1）探索性數(shù)據(jù)分析：當(dāng)數(shù)據(jù)剛?cè)〉脮r(shí)，可能雜亂無章，看不出規(guī)律，通過作圖、造表、用各種形式的方程擬合，計(jì)算某些特征量等手段探索規(guī)律性的可能形式，即往什么方向和用何種方式去尋找和揭示隱含在數(shù)據(jù)中的規(guī)律性。

（2）模型選定分析：在探索性分析的基礎(chǔ)上提出一類或幾類可能的模型，然后通過進(jìn)一步的分析從中挑選一定的模型。

（3）推斷分析：使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)所定模型或估計(jì)的可靠程度和精確程度作出推斷。

智能報(bào)表將各種分析方法轉(zhuǎn)換成有豐富分析功能的分析控件，例如同比控件、環(huán)比控件、散點(diǎn)圖分析控件、趨勢分析控件、偏差分析控件等（圖2），選擇控件后可快速選擇關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。

大崗山水電站機(jī)組軸承油位趨勢報(bào)表，我們獲取整編后的機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)各部軸承油位數(shù)據(jù)，表中使用環(huán)比控件分析環(huán)比平均油位；使用對(duì)標(biāo)控件對(duì)4臺(tái)機(jī)組油位同時(shí)進(jìn)行分析；使用分析控件對(duì)每臺(tái)機(jī)組每部軸承油位上升和下降的趨勢進(jìn)行分析（圖 3）。

圖2 大崗山智能報(bào)表分析控件

圖3 水電站機(jī)組油位趨勢分析

2.4 報(bào)表數(shù)據(jù)可視化

數(shù)據(jù)可視化是將數(shù)據(jù)庫中每一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)作為單個(gè)圖元元素表示，大量的數(shù)據(jù)集構(gòu)成數(shù)據(jù)圖像，同時(shí)將數(shù)據(jù)的各個(gè)屬性值以多維數(shù)據(jù)的形式表示，可以從不同的維度觀察數(shù)據(jù)，從而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更深入的觀察和分析。

智能報(bào)表數(shù)據(jù)可視化通過豐富的圖形控件實(shí)現(xiàn)，通過關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)繪制柱狀圖、折線圖、餅圖等常規(guī)圖形以及定制圖形（圖4）。圖形之間可快捷轉(zhuǎn)換而無需重新選擇相關(guān)數(shù)據(jù)。圖形具有單坐標(biāo)、雙坐標(biāo)、雙縱坐標(biāo)、多數(shù)據(jù)等豐富的表現(xiàn)形式。

2.5 報(bào)表自動(dòng)生成

將定制的模板自動(dòng)生成狀態(tài)報(bào)告打開已生成的報(bào)表和報(bào)告無需等待數(shù)據(jù)查詢。所有報(bào)告采用與Excel、Word、pdf等標(biāo)準(zhǔn)處理程序兼容的文件格式存儲(chǔ)。

根據(jù)電廠實(shí)際需求，如每月設(shè)備分析報(bào)告將在25日00：00自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并生成Word報(bào)告；班組報(bào)告每月2號(hào)、12號(hào)、22號(hào)24:：00生成；其他報(bào)表按照定制的時(shí)間自動(dòng)生成。

圖4 大崗山智能報(bào)表圖表控件

3 智能報(bào)表在大崗山水電站的應(yīng)用

3.1 報(bào)表展現(xiàn)方式

智能報(bào)表在C/S模式下編輯生成，利用Finereport軟件在B/S模式的標(biāo)準(zhǔn)多層體系結(jié)構(gòu)中展現(xiàn)，電廠人員均可通過瀏覽器進(jìn)行查看下載。

智能報(bào)表在WEB端可操作性強(qiáng)，設(shè)備分析報(bào)告具備下載、上傳、審核等功能，方便對(duì)報(bào)告進(jìn)行編輯；定期工作報(bào)表可手動(dòng)錄入、修改；生產(chǎn)報(bào)表可按照時(shí)間段查詢。

3.2 報(bào)表分類

大崗山智能報(bào)表分為設(shè)備分析報(bào)告、生產(chǎn)報(bào)表、定期工作報(bào)表、設(shè)備臺(tái)賬報(bào)表。

設(shè)備分析報(bào)告每月4份，每月2日、12日、22日生成班組設(shè)備分析報(bào)告，每月22日生成月度設(shè)備分析報(bào)告；生產(chǎn)報(bào)表共80份，其中包含了主機(jī)主變、輔助設(shè)備、廠用直流、在線監(jiān)測等系統(tǒng)所需統(tǒng)計(jì)報(bào)表、趨勢報(bào)表、分析報(bào)表，該類報(bào)表均可按照時(shí)間段查詢；定期工作報(bào)表包含了電廠所有定期工作所需記錄表格，數(shù)據(jù)根據(jù)需求可自動(dòng)采集也可手動(dòng)錄入；設(shè)備臺(tái)賬報(bào)表記錄設(shè)備異動(dòng)情況、檢修維護(hù)情況等。

4 結(jié)語

智能報(bào)表在大崗山電站已成功應(yīng)用，應(yīng)用結(jié)果表明，智能報(bào)表有效提高了電廠生產(chǎn)自動(dòng)化水平，降低了生產(chǎn)成本。針對(duì)日常需要的各類報(bào)表定制模板，定期由設(shè)備一體化智能管控平臺(tái)自動(dòng)生成，自動(dòng)化完成運(yùn)行分析、維護(hù)分析、缺陷分析等，節(jié)省數(shù)據(jù)查詢整理時(shí)間，提高工作效率。