大数据助力电站智慧运行——推进数字化智能型抽水蓄能电站建设

“国网新源公司目前在建的抽水蓄能电站有20座、水电站1座，总装机规模3000多万千瓦。工程建设工期长、战线广，安全质量管控压力非常大，迫切需要借助现代智能技术提升管理水平。”7月5日，国网新源控股有限公司基建部副主任佟德利说，当前电网具有大功率远距离输电、微电网发展迅猛、新能源接入爆发式增长的特点，对抽水蓄能机组的响应速度、功率调节、运行方式、安全等级等要求不断提高。抽水蓄能电站在完成传统调峰、调频、事故备用任务的基础上，面对新时代电网发展形势，必须不断提升机组的智能化建设和运维水平。

抽水蓄能电站是坚强智能电网的重要组成部分，国网新源公司创新性提出建设数字化智能型抽水蓄能电站的主张。

建设数字化电站

6月27日，在丰满大坝重建工程基建管控中心，值班人员轻点鼠标，随即通过在工地重要位置安装的53个可360度转动的摄像头查看施工情况。

“这些摄像头不仅用来实时监控工程建设施工情况，它们还可以纪录工程建设的每一个细节。这些海量工程建设数据将存储在‘智慧丰满’基建管控系统中，为将来电站投运后的运维管理提供精准数据支撑。”丰满建设局副总工程师孟继慧介绍，根据国网新源公司部署，丰满建设局全面推进数字化电站建设，统筹规划设计、设备制造、施工建设、运维检修全过程，以电站全寿命周期数据为基础，以信息数字化、通信网络化、集成标准化、运管一体化、业务互动化、运行最优化、决策智能化为特征，实现电站生产运行可靠、经济高效、友好互动的目标。

在丰满大坝重建工程中，有两个电站在同步建设：一个是工地上的实体工程，一个是电脑中的数字虚拟工程。实体工程怎样筑起一寸大坝、浇灌一立方米混凝土、敷设一段电缆，电脑都丝毫不差地建设另一个数字模拟电站。“在建成电站的同时，基建部门还会向生产人员移交一个‘数字化电站’。在我们电站的厂房下，有复杂的线路敷设和管道布置，假如以后的运维人员需要在里面加一根线缆、管道，将会十分麻烦。有了数字化电站的精确数据做指引，就能通过计算机准确地找到通道，防止发生误挖乱搭的情况。”孟继慧说。

记者在大坝建设工地上看到，丰满大坝主体已建设至90多米高，十几台大小不一的起吊机转动着手臂，将各种建筑材料从坝下精确地送到各个施工点。几辆大坝碾压车来来回回，将混凝土碾压平整、结实。“以往的工程建设中，碾压车施工时要有专人在现场盯守，防止发生漏压、少压等影响大坝筑造质量的问题。现在，我们有了大坝碾压智能控制系统，为碾压车装设了传感器，可以将碾压车的运行轨迹、速度、碾压次数、碾压状态等生产数据，通过无线实时传输到电脑服务器，一旦出现不符合质量要求的情况，系统会自动向质检、监理人员报警，并提醒碾压车驾驶员更正。”丰满大坝建设局安质部副主任房国君说，这些碾压数据会保存下来，为大坝以后的维护提供科学依据。

其实，在大坝内部别有机关。众所周知，大体量混凝土建筑的维护保养一直是个难题，混凝土内部会发生热量积聚，如果不能排出，会引起坝体开裂，带来安全隐患。“我们在大坝建设过程中采用智能温控系统，自动采集混凝土温度数据，自动控制大坝内埋设的降温设备管道内的水流量、时间和流向转换，精细化控制混凝土温度。该系统还可自动分析计算各种温度控制指标，形成可视化的图表，与质量标准进行对比，实时评价温度控制效果。

建筑行业将灌浆称作是一项“良心活”，因为它是隐蔽工程，一般很难知晓灌注在地下或洞体里的混凝土质量和状态。“数字化就是要精确，不能模棱两可。我们在数字化电站建设中使用了灌浆施工监控系统，具备灌浆施工自动化监控功能。工人在灌浆过程中，电脑自动采集灌浆压力、浆液密度、灌浆流量等信息。相关的工程管理人员可以远程监控灌浆施工，并实时查询分析。”房国君说。

国网新源公司在各抽水蓄能电站设计之初，就全面引入数字化设计理念，实现抽水蓄能电站勘测设计、土建施工和机电安装从前期、建设期、到运行期的整个寿命周期内的信息数据移交。不光是工程建设过程中的数字化智能监控，数字化电站建成后，电站所有的建筑、设备都有对应的“全生命周期”数据记录，最终建成企业级数据中心，为电站智能化运行奠定基础。

运维实现智能化

6月20日，国网新源公司组织部分已投运抽水蓄能电站的运维专家、设计单位专家，在丰宁抽水蓄能电站现场召开数字化智能型电站电气一次系统智能设备研发小组研讨会，根据抽水蓄能电站电气一次系统智能设备需求开展调研讨论，集中编制审议发电电动机本体、发电电动机推力轴承和机组导轴承、主变及GIS系统、厂用电系统、照明系统等5个系统智能化技术规范书。

“当前，抽水蓄能电站除了完成传统的电网调峰、调频、事故备用任务外，还肩负着越来越重要的保障消纳清洁能源的功能。如此一来，抽水蓄能电站发电设备需要频繁启停，每天的启动频次是普通水电厂机组的10倍，对储蓄电站设备安全稳定运行造成极大考验。”国网新源公司基建部副主任、数字化智能型电站电气一次系统智能设备研发小组组长佟德利说，他们必须实时准确了解发电机组的运行情况，精确判断关键设备的状态，实现抽水蓄能电站智能化运行。

2017年以来，国网新源公司针对数字化智能型电站建设需求，开展系列调研技术交流，并结合交流研讨和深入调研基础形成数字化智能型抽水蓄能电站建设规划。根据规划安排，各研发小组取得的成果将应用于在建抽水蓄能电站，并逐步应用于在运电站，实现抽水蓄能电站对坚强智能电网的全面支持，推动水电行业由传统自动化发展为智能化。

工欲善其事，必先利其器。国网新源公司开发应用智慧工具管理系统，将“互联网+”和云技术应用于工具管理，提高工作效率。7月5日，在华东天荒坪抽水蓄能有限责任公司，运检部机电三班运维负责人杨众杰带着新员工小徐准备机组水轮机定检工作。杨众杰派小徐去工器具房借用定检工具。小徐刚入职，这是他第一次参加定检工作，不清楚定检需要哪些工器具。“没关系，我们有智慧工具管理APP，你在上面查看历史记录，就知道以往检修时工器具情况。”看到小徐犯难，杨众杰提醒他。

小徐走后，杨众杰想起忘记交代他还需要借更换调速器皮带的工具，就直接在手机APP上进行了预约。小徐到达工具房后，根据借用记录找到相关工具后，工器具管理员提醒小徐将全部工具放在桌面上用手机APP扫描。“通过扫描，你就能看到这些工器具的使用记录、安全检验信息，还有使用工器具的方法和注意事项。”工器具管理员说。

小徐准备离开时，工器具管理员说：“你们今天是不是还有非标项目需要别的工具。”小徐拍拍脑袋说：“啊，我忘了！今天要换调速器皮带，我打电话问问杨众杰师傅，看是否需要别的工具。”管理员笑着说：“杨师傅已经在APP里预约了。”然后把准备好的工具递给小徐。

7月10日，国网新源公司运检部主任张亚武像往常一样，打开电脑，进入水电生产管理与实时信息系统，了解该公司所有电站机组实时运行及水库水位状况，查看设备缺陷隐患治理及机组检修等工作实时进展情况。

张亚武说：“预计到2020年，在目前已投运75台机组的基础上，抽水蓄能机组每年的投产台数将快速增长，在当前抽蓄机组高强度运行的状况下，设备缺陷隐患多发，机组安全稳定运行问题日益突出。国网新源公司建立了设备全过程管理机制，前期、基建、运行各阶段分工负责、互通信息、共同致力于电站安全稳定运行。”

为提高设备状态管控力，国网新源公司结合抽水蓄能机组特点,试点装设发电机内风洞在线图像识别及温度自动测报等智能传感器，丰富在线状态监测手段；建成了设备状态监测与评价一期系统，实现对4座电站机组在线监测数据的集中监测与分析；并开展发电电动机、水泵水轮机、进水阀等主要设备关键部件的状态评价及励磁灭磁电阻等标准研究和试点应用工作，最大程度运用大数据技术，分析设备运行健康状态，并最终实现设备状态自动评价功能，支撑计划检修模式向柔性状态检修模式转变，助力设备智能运维。