水電智能遠程運維模式的探索與實踐

李崇仕，莫 凡，劉 禹

（1.國家電投水電產業創新中心，湖南 長沙 410004；2.湖南五凌電力科技有限公司，湖南 長沙 410004）

1 引言

水電智能遠程運維是通過利用水電智能遠程運維系統，開展水電廠（站）遠程巡檢、設備診斷、狀態評估、運行優化等設備運維工作。目前，隨著云計算平臺、大數據、物聯網、移動互聯網、智能感知等技術的發展，基于大數據技術的運維系統逐漸得到發展，水電領域典型的案例有：雅礱江流域水電開發公司在結合自身信息化建設的同時，提出利用大數據技術來對企業數據進行規范管理和利用，并進行了初步探索[1]。國網新源基于水電廠數據，開展了大數據平臺架構技術可行性與適用性的驗證工作[2]。國網湖南水電公司基于水電廠數據開展了AGC 分析診斷應用研究[3]。北京中水科基于監控系統數據建立了數據分析平臺，在數據實時監測與診斷分析一體化、專家分析功能、智能分析功能和健康預警功能方面開展了研究[4]。哈電集團開發了“基于大數據的豐滿水電機組全壽命周期遠程智能診斷服務支持系統”。華電集團水電機組搭建了私有云平臺，采用水電機組的專家庫診斷技術，在水電機組的狀態檢修管理方面開展了研究與探索[5]。

2 水電智能遠程運維模式的提出

五凌電力有限公司是隸屬于國家電投集團公司的二級單位。先后在沅水流域建成五強溪、凌津灘、洪江、碗米坡、落水洞、三板溪、掛治、白市和托口9 座水電站，在湘江有近尾洲，資水有東坪、株溪口、馬跡塘水電站，13 座常規水電總裝機容量467.97 萬kW。

在已有流域資源開發完畢沒有后續新增水電資源可供開發的背景下，如何深耕存量市場，對已有的發電資產進行精細化管理是不得不面對的一大難題。而電廠設備長期運行，現已逐步進入老化、劣變階段，設備故障發生風險增高，如何保障發電設備正常運行和有效降低設備故障風險已成為當務之急。作為一家多年深耕在水電行業的公司，五凌有著完善的發電生產管理體系，其發電生產管理系統（ERP）及各電廠監測系統運行至今，功能不斷擴大、內容不斷充實、應用層面不斷推廣，已積累了大量的設備狀態和生產業務數據，為系統數據實現共享和深入挖掘應用奠定了基礎。因此，五凌公司迫切需要建立一套“互聯網”式的設備健康狀態分析機制，以提高公司各級技術人員大數據分析和應用能力，由事后搶修轉變為對設備提前預防預控的工作模式，指導各級單位設備運維管理。

3 水電智能遠程運維模式實踐過程

3.1 遠程運維系統開發探索

五凌公司在水電廠生產管理模式上一直處于創新引領的地位，2012 年建設發電集控中心，實行遠程集中控制的發電模式。2016年公司籌劃數字化轉型，開展生產智能決策系統可行性研究，2018 年正式啟動水電智能遠程運維系統建設。2020 年12 月水電智能遠程運維系統在試點電廠上線試運行，2021 年12 月完成五凌公司12 個直屬水電廠的上線運行，2022 年10 月完成五凌公司共計13 個廠站的推廣。

五凌電力水電智能遠程運維系統項目研究按照數據標準建模、數據平臺搭建、智能應用開發的思路整體進行推進。

數據標準建模，截止目前已接入五凌13 個水電廠的核心監控數據和生產運行管理數據，接入數據類型包括：時序數據、結構化數據、非結構化數據，接入數據系統類別包括：調速器系統、勵磁系統、振擺監測系統、發電機局放、主變油色譜、勵磁在線測溫、水調系統、工業電視系統、ERP 系統、大壩監測系統、集控側的監測時序數據、智能監測系統以及各類生產技術資料等。為解決異構數據，“同義不同名”和統一數據管理的問題，創新性的建立WL-CIM（企業公共信息模型）、WL-BCS（企業基本通信結構模型），并依據編碼規則研發了數據編碼工具，提升數據標準化效率，從而實現了數據標準建模。

平臺搭建，五凌工業互聯網大數據平臺采用工業大數據技術，整合五凌電力水電廠各類生產數據，提供完整的數據采集、數據存儲、數據治理、數據分析、場景構造等基礎服務。五凌工業互聯網大數據平臺基于華為FusionInsight HD 大數據基礎平臺進行部署，IaaS 層采用青云云平臺。

智能應用功能開發，水電智能遠程運維系統應用功能開發以設備為中心，結合設備的運行機理，利用海量數據挖掘、機器學習、統計分析計算等手段，總結設備運行規律、運行特征等，構建設備健康/故障知識庫，實現公司所屬水電設備（特別是主機設備）的遠程狀態監測和分析、設備隱患（或故障）智能預警、設備健康狀態評估、設備運行決策、設備檢修決策等高級業務功能，為預防電廠的重特大事故，實現狀態檢修提供支撐。系統總體上具備遠程巡檢、優化運行、故障診斷、健康評估、知識搜索等功能。

3.2 遠程運維中心運行探索

2021 年9 月，成立五凌電力水電智能遠程運維中心，依托五凌電力遠程運維系統，為電廠提供遠程運維服務。遠程運維中心設有運營大廳，成立至今，接待不少于300 人次的參觀訪問。水電智能遠程運維中心作為公司現有生產管理模式下融入大數據、云技術、物聯網等技術創新成立的設備運維機構，升級了公司水電生產管理模式，提供了水電遠程運維解決方案，很好地展示了公司的創新成果。

遠程運維中心下設系統維護部和遠程運維服務部，并依據水電廠各專業建立了遠程運維專家服務團隊。實行“遠程集中運維、現地遠方結合”的運維管理模式。明確了水電廠生產運維各方的職責分工，梳理了遠程運維生產管理內容。基本構建了遠程運維生產管理體系（圖1）。

圖1 遠程運維中心管理體系

遠程運維中心可提供的運維服務見圖2。

圖2 遠程運維中心服務體系

遠程運維服務過程中最能體現遠方集中運維，現地遠方結合的生產管理理念當屬遠程巡檢、設備診斷，運維中心發現設備異常時，而遠程運維系統已有設備狀態監測信息又不足以支撐運維人員完全診斷分析，則需要現地人員與遠方人員及時互動，從而快速發現問題、分析問題、解決問題。

3.3 水電智能遠程運維模式應用效益

水電智能遠程運維模式產生的經濟效益主要有直接經濟效益和間接經濟效益。其中遠程運維中心通過提供遠程運維服務，來獲得與所運維電廠的合同收入，這是直接的經濟效益體現，也是遠程運維中心得以正常、穩定、有效運作的保障。通過為電廠提供運維服務，例如：發現異常、提供健康評估、報告報表等服務，幫助電廠提前發現設備異常，減少檢修工期，增加發電效益則是遠程運維模式帶來的間接效益。

遠程運維中心依托水電智能遠程運維系統，利用系統遠程巡檢、設備診斷、優化運行等功能，提前發現各水電廠168 項設備異常問題，其中2 項重大設備缺陷，編寫76 份專項分析、狀態評估報告，匯編112 項遠程運維典型設備異常應用案例。累計發現：三板溪2 號機組水導擺度異常預警系上端軸滑轉子松動，五強溪3、5 號機組頂蓋振動預警，托口3號機上導、推力擺度異常上升預警、5 號機組導葉偏關，馬跡塘廠區排水泵底閥損壞，白市3 號低壓氣機異常，三板溪制動低壓氣機皮帶脫落，東坪2 號機組導葉異常偏關，碗米坡GIS 氣機放空閥漏氣等設備異常。遠程運維中心通過建立遠程運維服務經濟計算模型，將遠程運維服務轉換為安全效益和經濟效益。截止2022 年10 月產生經濟效益4 個億，安全效益則更加顯著，很好地提升了電廠設備的安全穩定運行。

水電智能遠程運維模式的社會效益，主要體現在水電生產的管理模式上，將以往單純的現地運維模式，融入了智能遠程的概念，在國內水電行業率先建立了水電遠程運維中心，為水電行業生產管理模式的變革，提供了可復制可推廣的經驗。同時也證明了五凌公司數字化轉型的成功性，任何數字化轉型最終是要促進實體的價值提升，而五凌電力水電智能遠程運維模式的應用效果很好地證明了這一點。

4 結論

智能遠程運維是設備運維的必然發展方向，但要順利開展遠程智能運維工作，還有很多技術、管理難關需要破解。從五凌公司水電智能遠程運維模式探索過程中，獲得如下啟發，分享給同行，希望有所益處：

（1）系統建設，分階段、分重點，建議先做可研，再搭平臺、接數據，最后做應用開發。重視數據標準建設，做好數據治理，保障數據的準確性。應用功能開發需要深度融合基于專家知識經驗和基于大數據、人工智能等技術兩種方式，才能開發出滿足工程實際應用的運維系統。

（2）盡可能多的獲取設備狀態信息，已有數據應接盡接，保障多系統的時鐘同步性，在安全、穩定、經濟的前提下盡可能的多上智能監測系統。

（3）遠程運維模式下的生產管理，電廠仍然是設備管理的主體，需厘清各生產方的責任，遠程運維中心作為輔助方，盡可能多的提供運維服務，通過增加遠程的服務，達到現場減員增效的目的。

參考文獻：

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[2] 胡玉梅，桂中華，孫慧芳．基于分布式大數據平臺的水電站群設備狀態監測與評價系統設計與建設[C] //2017 年抽水蓄能電站工程建設文集．

[3] 張偉．基于發電企業AGC 運行數據的大數據分析診斷及應用實現[J]．電子技術，2019（20）：44-48．

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