黄河水电公司生产经营综合管理数据中心规划与建设

郭鹏慧

(黄河上游水电开发有限责任公司,青海 西宁 810008)

黄河水电公司生产经营综合管理数据中心规划与建设

郭鹏慧

(黄河上游水电开发有限责任公司,青海 西宁 810008)

围绕黄河水电公司生产经营综合管理数据中心的规划原则、规划范围以及实施步骤几个方面,系统阐述了利用计算机技术、网络技术以及通信技术,完善已建系统,规划新建系统的方法和步骤。对如何通过数据共享、系统联动、统一控制等手段构建集生产调度、全面监测、运营分析、协调控制、全景展示于一体的生产运营综合管理中心的设计思想进行了详细描述。

生产经营;综合管理;数据中心;规划

0 引言

根据发电企业发展的状况和趋势以及各发电厂运营的特点,区域发电企业实施“集中控制,少人值守”的远程集控中心是发展的必然趋势,也是提升发电企业运行维护水平,改善运营效率,增强经济效益的有效途径。黄河水电公司早在2004年已着手构建流域电站集控中心,建成并投运集控电调、水调系统、视频监控系统和电能量采集系统,实现公司水电站远程集中控制。

截止目前,黄河水电公司已成为国内最大的光伏发电企业,其中并网光伏电站26座,分布式2座,投产并网光伏电站总装机2 110.1 MW。根据公司对新能源电站“集中控制、远程诊断、实时维护”的管理思路,迫切需要投运新能源电站远程集控自动化系统。另外随着公司产业规模不断扩大,下属火电、铝业、多晶硅生产信息尚不能实时上报,更无法实现对其远程监视,生产运营数据报表都由人工填写上报,对人力依赖程度高。不仅效率偏低、而且由人为因素造成的数据偏差可能性较大,也急需建设相关业务系统。系统建设若仍沿用传统开发模式,各业务板块独立建设集中监视、控制系统,将形成更多的信息孤岛,且硬件设备及软件开发重复进行,将造成公司资金的极大浪费。

为了黄河水电公司集控中心各相关业务工作的顺利开展,充分利用计算机技术、网络技术以及通信技术,完善已建系统,规划新建系统。从而逐步消除信息孤岛,提高系统集成度。通过各系统数据共享、系统联动、统一控制,构建集生产调度、全面监测、运营分析、协调控制、全景展示于一体的生产运营综合管理数据中心,以满足公司十三五期间公司生产运营和经营管理的需要。

1 规划原则

生产经营综合管理数据中心规划建设应遵循“安全可靠,经济适用”的原则。在系统设计、设备选型时要进行经济性比较,在确保安全的前提下,综合公司今后业务应用需求,结合现有的集控系统进行整体规划,做好顶层设计,确保网络设备、安全设备、数据库系统、存储备份系统以及对外接口系统的充分复用,避免单独组网、重复投资、不可扩充、接口繁多等问题。其规划原则为:

(1)坚持以需求为导向的原则,紧密围绕黄河水电公司集控中心的定位和职能,开展针对性的系统规划设计,在满足远程集控、生产调度、设备状态监测、安全预警、生产管理等业务的同时,突出新能源发电远程集控、生产调度等重点建设内容。

(2)立足黄河水电公司的业务现状,综合考虑公司中长期业务发展需求,全面梳理生产运行管理各个环节的应用需求,构建面向服务的一体化平台,采用纵向分层、横向分区的体系结构。

(3)严格遵循最新的国际、国内、行业、企业技术标准规范,建立开放和通用的接口标准,实现不同系统之间的信息交互和功能调用,在降低各系统聚合度的同时,提高各系统之间的信息共享和协同互动能力。

(4)建设规划应严格执行“国能安全[2015]36号关于印发《电力监控系统安全防护总体方案》等安全防护方案和评估规范的通知”的要求,进行安全防护设置。

(5)对于现有水调系统、电能量采集系统、新能源集控系统,应根据一体化平台的数据模型及接口标准进行改造。如原系统开发商能完成升级改造,则将该系统软硬件整体融入一体化平台;若不能完成升级改造,则保留原系统硬件设备,由平台开发商重新开发相关功能软件。

2 规划范围

通过扩充完善现有集控生产数据平台,形成涵盖公司实时控制、发电运行、经营管理、统计分析等数据的生产运营、综合管理数据平台,并依托数据平台,完善相应集控系统,建设相关业务应用系统。

2.1 数据中心业务系统规划

生产经营管理综合数据中心建设规划应涵盖:集中控制、生产管理、故障诊断以及生产指挥等系统。包括:控制区、非控制区、信息管理区的相关业务应用以及基础设施的建设规划。详见图1。

图1 数据中心业务系统规划框图

2.2 数据中心数据规划

数据中心数据规划应涵盖:实时发电集控数据、生产发电运行数据、经营统计分析数据以及指标类数据。如:发电量、上网电量、厂用电率、水能利用率;锅炉效率、汽机效率等以及飞灰、真空、辅机单耗等火电指标数据。详见图2。

图2 数据中心数据规划框图

3 规划方案

通过实时采集电站监控系统生产运行实时信息、电能量信息、光功率预测数据、风功率预测数据、水情气象等生产实时数据信息,并通过公司广域网及互联网采集汇集生产及运行管理信息,形成公司生产运营数据平台,实现与各业务应用系统数据统一接口。同时依托数据平台,建设完善各业务应用系统,通过综合管理界面,实现统一界面、单点登陆的公司生产运营综合应用数据中心。

3.1 总体方案

根据数据中心规划范围,完善已有系统、建设新系统,建成以集控电调系统为核心,横向跨越安全Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区业务系统,纵向连接电站生产控制系统,形成公司电力调度业务网络。主要包括以下内容,详见图3。

(1)完善现有系统:对于现有水调系统、电能量采集系统、新能源集控系统,应根据一体化平台的数据模型及接口标准进行改造。如原系统开发商能完成升级改造,则将该系统软硬件整体融入一体化平台;若不能完成升级改造,则保留原系统硬件设备,由平台开发商重新开发相关功能软件。

(2)安全I区在已有电调系统基础上建立,其中电调系统已实现各水电站的远程集控功能,平台可直接利用;而原新能源集中监控系统需依据一体化管控平台构建原则进行相应改造,并根据后续发展需求,应逐步开发对火电等其他产业生产线的远程监视功能。另外,五防系统、报警系统、功率控制系统等电调平台已实现的I区系统均需进一步扩展其功能覆盖范围。

(3)安全II区已完成水调自动化业务,对保护信息管理、电能量计量、故障录波、功率预测、状态监测等业务需要扩展其功能覆盖范围,使之涵盖新能源、火电等领域。

(3)安全管理信息大区已实现WEB信息发布、视频监控等功能,根据需求应进一步扩展其业务覆盖范围。另外,根据综合管理数据中心的建设需求,开发全产业报表动态生成、重大危险源监视报警、电站故障远程诊断、生产管理指挥、生产运营调度等业务功能。

图3 数据中心数据规划方案

3.2 系统构架

生产经营管理综合数据中心的核心是建立以自动化设备体系为基础,可靠的高速光纤传输网络为物理主干,标准通信总线和信息模型为主要支撑,智能化高级应用体系为主体的一体化管控平台,总体框架见图4。

图4 数据中心总体框架示意图

3.3 体系结构

生产经营管理综合数据中心应采用纵向分层、横向分区的体系结构。严格遵循国际、国内及行业标准,实现面向设备对象、具备数据自描述能力的信息建模,实现不同电力二次安全分区之间的可靠数据信息同步。采用面向服务的体系架构,提供统一的数据存储、访问、监视和预警平台,实现各生产单位全景数据监视,为各类业务提供基础应用服务组件管理与发布服务,并实现不同业务之间的友好互动,对外提供标准化的二次开发接口,实现与第三方模型及业务系统的相互接入与有效协同,为不同安全区内的各类自动化系统提供统一的软件运行平台。

4 规划建设

基于上述情况,综合管理数据中心应与各电站的计算机监控系统通信,获取各电站的实时生产数据和信息,实现对各电站的远程监视功能;随着公司业务领域的拓展,数据中心还应接入西宁火电、兰州热电、鑫业、多晶硅产业、、太阳能电池板等相关产业的实时生产数据和状态信息,实现对公司下属各产业的远程监视和生产管理。生产运营数据中心建设主要包括以下内容:

(1)通过完善扩充公司通讯数据网络,接入生产运营相关数据、信息。

(2)整合、完善集控自动化系统,保证集控数据平台生产数据安全可靠、及时准确。

(3)构建集控生产运营数据平台。通过系统集成,数据分类、存储,汇集生产运营数据和生产管理业务等各类数据,形成包括覆盖光伏、风电、火电、供热以及综合产业的基础信息的管理数据平台。

(4)建设完善生产信息管理系统。开发设备检修管理,设备缺陷和集控系统设备缺陷管理功能。完善工作票管理、操作票管理;调度运行指标自动统计、分析和展示;电站实时优化调度效益的自动统计;集控调度值班工作日志的电子化管理;生产日报等功能。

(5)建设生产指挥系统:对公司运营过程中异动和问题的动态监测及自动预警。形成综合分析报告、绩效分析报告等。解决运营管理中存在的异动问题和风险。对公司经营业绩、管理成效、发展成果和责任实践的全方位展示。

(6)建设新能源电站故障诊断系统。对新能源电站线路、主变、母线至各支路、相变及接入汇流箱的每个支路、每台逆变器等发电设备运行参数的多层次实时分析诊断,及时发现设备缺陷和隐患,自动推出信息报警,通过不同手段传送至电站维护人员。

(7)建设生产调度系统:编制生产计划,执行售电合同。主要包括:调度运行管理、计划管理、设备状态跟踪、报表管理、信息发布。

(8)各板块重大危险源信息预警。监管公司综合产业板块生产流程中重大危险点相关参数的临界值、火电各系统主要危险点参数监管、水电生产各重点重要设备运行参数监管、新能源发电板块极端运行参数监管、流域气象洪水预报监管等,对接入的重点危险源重点运行状态、实时指标,设置合理的预警边界条件,对近限危险信息和状态进行实施自动预警,分别以手机APP、生产运行监控界面以及实时发送短信等形式自动向相关管理人员发出预警提醒信息,以便相关人员快速采取有效措施给予危险源的排除。

(9)机房供电及物理环境整治。整改、完善IT基础设施,保证各系统设备安全稳定运行。

5 实施步骤

生产运营综合数据中心建设应本着“统筹规划,分阶段实施,边实施边见效”的原则,按基础数据平台、业务应用和数据信息三个并行路径建设计划,从即期、短期、中长期规划各阶段的任务,确保建设规划的顺利实施。实施步骤如表1。

表1 建设计划实施步骤

6 结语

黄河水电公司成立以来,累计完成发电量3 500亿kW·h,实现营业收入近800亿元,资产总额达798亿元,已形成发电为主,综合产业协同发展的集团式企业。通过构建公司一体化管控平台,建设生产运营综合数据中心,能够全面整合公司信息资源,完善相关业务系统,提高生产信息集中采集处理功能,并可实现对下属各生产单位进行集约化管理。同时在降低生产运营成本的同时,通过各类资源优化利用,提高企业的生产效益,全面提升公司管控和生产业务运营水平,增强核心竞争力和综合实力。

TP393

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1672-5387(2017)07-0056-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.07.018

2017-04-27

郭鹏慧(1965-),女,工程师,从事发电厂自动化的技术工作。