大数据智能运维平台

徐小勇，李 敏，王 静，李 刚

（中国电建集团江西省电力建设有限公司，江西 南昌 330001）

0 引 言

随着化石能源的日渐枯竭，环境污染越来越严重，可再生能源越来越受到关注。近年来，可再生能源产业发展迅速。根据国家能源局发布的数据显示，全国新增光伏总装机量持续增长，2016年新增为2011年的17倍，2017年我国光伏发电新增装机53.06 GW，其中分布式光伏19.44 GW，同比增长370%。

光伏电站装机容量越来越庞大，地理分布越来越广，电站类型复杂多样。某公司运维13个光伏电站，场址遍布10个省份，有屋顶光伏项目、鱼光互补光伏项目、山地光伏、农光互补光伏项目等多种类型光伏电站。其中屋顶光伏项目建设在某占地20 km2园区的几十个屋顶厂房；鱼光互补光伏电站，建设在占地面积1.3 km2的湖里。依靠传统的运维方式，光伏电站管理难度大[1]、巡检管理易存在缺失、运维效率低下、人力成本高、故障发现和维修不及时等问题[2]，使得光伏电站发电量减少，光伏电站收益降低，严重影响光伏电站的投资回报。

针对光伏电站运维的难点，提出借助于计算机[3]、网络通信、大数据技术，建设大数据运维平台，实现电站运维管理的信息化、网络化、数字化。这样不仅提高了管理水平、工作效率、决策的正确性，减少站端值守人员数，而且为电站的生产管理者提供真实、准确、及时的生产管理信息，保障电站设备的安全、可靠性，减少电站的发电损失，实现电站运维的效益最大化管理。

1 运维平台系统结构

系统结构划分为两层，如图1所示。

第一层：总部集中管理中心层，部署大数据智能运维平台，接收站端上传的实时生产运行数据、站端主要设备的运行参数等数据，对站端上传的数据进行多层次、多维度综合分析处理、存储、应用、展示及发布，评估电站生产运行情况，并提供全面的生产运行报表；实现对下属多个电站的统一监视和管理。

第二层：站端数据采集层，建设在电站就地，通过在生产控制一区部署通信管理机接收电站SCADA监控系统后台转发的逆变器、汇流箱、升压站遥测和电能计量表（安全Ⅱ区）、环境监测仪数据，并经过横向隔离装置（正向型）传输到管理信息区的数据服务器，位于服务器中的解析程序对传入的数据进行实时解析、入库和统计分析。

2 平台功能

对电站站端的相电压、线电压、相电流、功率、功率因数、厂用电、频率和开关状态量等运行数据进行实时监测，大数据运维平台利用其强大的数据处理能力，对采集的数据进行分析处理，实现了对站端生产运行状况进行监控，对故障问题进行预警、报警，对相关设备进行遥控和遥调。

2.1 地图导航

如图2所示，通过在线地图，展示各电站的地理位置信息、运行状态、装机情况、节能减排、年实际发电量、年理论发电量等情况。用户可快速了解各电站的整体运行状况及运行水平。同时，可直接点击在线地图上的任一电站图标，系统直接进入该电站，了解电站详细运行信息。

图1 系统结构

图2 地图导航界面

2.2 实时监测

支持实时采集电站的运行状态、电站PR、等效小时数、越限告警信息、设备（光伏组件、逆变器、汇流箱、箱变、升压站、集电线路等）运行数据、异常设备情况、站端报警，实行实时展示并秒级刷新，以便提前发现站端故障点，及时处理故障点，减少电量损失，提高发电效率。

2.3 智能运维

运用大数据运维平台的数据分析计算能力，对采集的站端各类数据进行计算分析，预测电站的运行趋势；发现站端设备在运行过程中潜在的故障点，以便提前处理，避免形成故障后造成更大的损失；对于已产生的故障，通过大数据平台的数据处理计算功能，快速准确的定位设备故障，找到故障产生的原因，并制定可借鉴的专业化解决方案，辅助运维人员处理故障，提高电站的整体运维水平和效率，减少损失。

2.4 对标管理

对各电站运行状况进行不同维度的对比，如发电量对标、发电效率对标、能耗对标、故障处理效率对标、安全完成率对标等。通过对标，了解各电站的实际整体运行水平，及时发现运行较差的电站及设备，从而针对性地制定策略提升其整体运行水平，最终实现提高发电量。

2.5 电站运行分析

电站管理人员从综合效率、计划完成率、弃光或弃风电量（检修弃光或弃风、故障弃光或弃风、限电弃光或弃风）、损耗（逆变器损耗等价时、组串损耗等价时、汇流箱损耗等价时、箱变运行损耗、线缆损耗等）、太阳能资源、逆变器性能等进行分析，确定影响电站性能的具体因素，并及时处理，从而保证电站整体运行的稳定、高效。

2.6 运维管理

运维管理为电站日常运维工作的操作台，包含两票管理、检修管理、巡视管理、培训管理、缺陷管理、运维工作台、考核管理、交接班管理、设备更换等内容。充分利用信息化来实现运维管理全过程跟踪管理，强化运维管理执行力度和效率，提高运维的执行质量。

2.7 运营统计分析

运营统计是根据生产运行管理要求，以电站运行数据为基础生成的各类统计报表，具体报表格式可由根据电站运营管理的需要，自由定制表格，满足多样化的需求。

系统对电站的运行数据进行多层次、多维度综合对比分析，有助于准确评估电站实际生产运行情况，达到电站的精细化管理目标。

2.8 设备资产管理

实现对电站设备资产台帐及其紧密相关的业务信息的集中管理，从而提高设备的可靠性及可利用率，减少设备的故障率和停用小时数，控制和降低设备维护及检修成本，缩短检修响应和检修工作时间，延长设备使用寿命，增强电站的安全性。

2.9 安全管理

通过对发电生产安全相关的组织、人员、措施、事件、台帐等工作进行全面的信息管理，实现生产管理安全意识的提高，同时对电站安全生产进行规范化管理和信息监督，减少事故的发生和危害程度。充分利用先进的计算机技术、网络技术，提高安全监督工作的效率、减轻安监人员的工作强度、提高安全生产管理水平。

2.10 专家知识库

记录了大量光伏电站运维相关专业技术、故障解决应用案例、运维经验总结等知识，同时建立了知识库模型[4]，方便现场运维人员可以根据现场的运维情况和自身经验总结按知识库模型，自行完善知识库的建设。专家知识库不仅有助于运维团队培训运维人员，提升运维人员的专业水平，而且在发现故障时，通过对故障点的数据计算进行分析对比，系统自动搜索专家知识库，提供类似案例的解决方案，为运维人员提供技术参考。

2.11 移动APP功能

支持移动终端（手机、平板电脑等）接入电站，了解光伏电站的地理位置信息、装机容量、发电效率、节能减排、运维评估情况（包括工作票，操作票，缺陷票的生成数量和闭环数量）、电站收益等。

3 结 论

本文针对光伏电站传统运维方式存在的问题，提出了通过建设大数据智能运维平台，运维实现信息化、网络化、数字化、集中化管理，不仅减少了站端值守人员数，而且利用大数据运维平台强大的计算分析能力，实现了运维的智能化，有效地提高运维管理水平、运维效率，实现了光伏电站效益最大化。