智慧管理系統在電廠的應用研究

王少富

（中煤新集利辛發電有限公司， 安徽 亳州 236000）

引言

結合人工智能技術和自動化控制技術的發展，結合電廠日常管理需求，本文提出了一種新的智慧管理系統，對其管理構架、控制模塊智慧管理邏輯、預警模塊智慧管理邏輯和燃料管理模塊智能管理邏輯等進行分析，解決了傳統控制模式所存在的運轉效率低下、資源浪費嚴重等問題。實際應用表明，通過應用智慧管理系統，電廠管理人員數量降低了14.9%，減少物資浪費約37 萬元，電廠運行事故率降低了83.2%，極大地提升了電廠運行的穩定性和可靠性。

1 電廠現有管理架構

為了構建靈活、可靠、高效、穩定的電廠智慧管理系統，必須首先對傳統火電廠的實際管理架構進行分析，其結構如圖1 所示。

由圖1 可知，在現有的管理架構中，并沒有統一的信息化管理模塊，各個單元都是從自身便捷的角度出發來制定業務流程，很少考慮與其他模塊之間的銜接，各個模塊之間的交集一般是通過紙質文件進行記錄，缺乏可追溯的電子數據信息，相互之間的數據缺乏整體的協調性。通過人工操作的模式業務運轉效率低下、資源浪費嚴重，而且難以實現精細化管理，造成了嚴重的資源浪費，同時增加了電廠運行過程中發生安全事故的概率。

2 智慧電廠構架

針對現有電廠管理構架缺乏信息化手段、管理粗放而低效的不足，結合電廠的管理架構和需求，本文提出了一種新的智慧管理系統。該系統以實現電廠管理的信息化為基礎，采用數據分析、智能感應、大數據分析等技術，實現了各個模塊之間的數據互聯，其整體架構如圖2 所示[1]。

由圖2 可知，該智慧管理系統主要包括了數據采集層、數據傳輸層、數據中心及上層應用四個部分。數據采集層是整個智慧管理系統的基礎，主要用于對整個電廠各類運行設備、監測設備、應用設備的監測和運行參數采集。數據傳輸層主要是將采集到的數據信息快速、精確地傳輸到數據庫內，完成數據的分類和初步分析，然后將數據再進一步傳輸到數據中心層，在數據中心層內完成數據的標準化處理，進行數據的存儲分類、基礎計算及高級計算。最終完成對整個電廠的數據管理、生產流程管理、預警管理等，實現所有流程信息化，大幅提升了電廠管理的效率和精確性。

3 智慧管理模塊分析

電廠智慧管理系統中處于核心地位的是控制模塊、預警模塊及燃料控制模塊，直接關系電廠運行的穩定性和可靠性。因此，本文重點對以上三種模塊的工作原理和架構進行分析，提高系統運行的穩定性和可靠性[2]。

3.1 控制模塊

控制模塊是該智慧管理系統的核心，采用了建模/控制一體化邏輯[3]，降低了數據信息在傳遞過程中的失真和信息損失，為了對大量數據快速、精確分析，系統采用了預測控制、自抗干擾控制和神經網絡反饋控制等，實現了在積分環境進行逐步逼近和趨優的過程，該控制模塊的整體架構如圖3 所示。

由圖3 可知，該系統包括了三重數據處理結構[4]，第一重數據主要是控制設備及通信網絡的過程數據信息，第二重數據處理結構主要采用軟測量、建模及辨識控制，實現對電廠各類數據信息的快速融合處理，滿足綜合調度和數據存儲的能力。第三重數據處理結構則是系統的頂層處理架構，滿足數據分析、數據修正和數據改善等，為實現電廠的智慧化管理奠定了基礎。

3.2 預警模塊

在電廠智慧化數據控制系統中，控制邏輯復雜，同時管理的數據量大，系統運行的穩定性和可靠性直接決定了電廠運行管理的安全性。因此，為了確保該智慧管理系統運行的可靠性，開發了預警模塊，其整體架構如圖4 所示[5]。

由圖4 可知，該預警模塊采用了二次深度故障報警邏輯，能夠進行故障分析、故障定位和故障預警[6]。該故障診斷的對象是電廠的各類設備及控制傳感器和執行機構。系統采用了神經網絡、故障樹圖及專家系統，能夠實現對故障的超前預警，提高對系統運行故障判別的效率和精確性。

3.3 燃料管理模塊

燃料管理是電廠智慧管理系統的核心，對提高發電經濟性，減少燃料庫存和周轉十分重要。在該管理模塊中，采用了三層控制模式，第一層控制主要針對燃料現場獲取燃料的重量、流程數據。第二層控制主要是獲取燃料內的水分、成分數據，實現自動配送和分揀。第三層控制主要是燃料管理，實現燃料的計劃調運、入庫、轉運、解算等，有效提高電廠燃料管理的效率和經濟性。電廠燃料管理模塊架構如圖5 所示[7]。

4 應用情況

2021 年，采用全新的智慧化管理系統后，電廠的管理人員數量由最初的87 人降低到了74 人，人員數量減少了14.9%。在生產過程中的信息傳遞、數據管理、安全控制均采用電子簽審及管理，初步實現了“無紙化”辦公，年節約耗材經費約14.4 萬元。

通過實時智慧化監測和預警，提高了電廠管理的精細化程度，能夠對設備、物料進行全壽命周期管理，物資浪費減少了22.6 萬元，將日常生產事故數量由最初的43.4 次/月降低到了目前的7.3 次/月，事故率降低了83.2%，對提升電廠的運行經濟性和安全性具有十分重要的意義。

5 結論

為了解決電廠采用傳統控制系統管理效率低、精確性差的問題，提出了一種新的電廠智慧管理系統。在對電廠管理架構進行分析的基礎上，對智慧管理系統架構，智慧管理系統核心工作模塊的結構類別、工作原理等進行了分析。實際應用表明：

1）在傳統管理架構中，并沒有統一的信息化管理模塊，相互之間的數據缺乏整體的協調性，難以實現精細化管理，無法實現電廠的精細化管理。

2）在智慧管理系統中，處于核心地位的是控制模塊、預警模塊及燃料控制模塊，其直接關系到電廠運行的穩定性和可靠性。

3）該控制系統能夠將電廠管理人員數量降低14.9%，減少物資浪費約為37 萬元，將電廠運行事故率降低83.2%。