实战解析传统发电站智能化改造-第二期（带图带教程）

传统发电站的智能化改造，如同为老工匠配备高科技工具，提升效率与精准度。改造后的发电站兼具传统与智能，更高效、环保，适应现代能源需求。智慧系统搭建平台是连接感知层和应用层的桥梁，将原始数据转化为有价值的信息，为智能决策和应用提供支持。

上期介绍了传统发电站改造过程中能源效率管理、设备检测诊断、故障定位分析模块的实操教程。

本期将继续深入介绍电能质量检测、智能调度优化、实时监控报警以及预防性维护模块等内容。

智慧平台改造传统发电实操教程：

1.电能质量监测

智慧系统平台搭建电能质量监测模块，需要充分利用电能质量监测数据，结合数据分析、预警机制、治理策略等技术手段，实现电能质量评估、预警和治理。在实施过程中，要注重需求分析、方案设计、设备选型、数据质量、系统集成、测试验收和运维管理等关键环节，确保系统稳定可靠运行，为电网安全、稳定、经济运行提供有力保障。

1. 数据采集层

•目标: 全面、精准、实时地采集电能质量数据。

•实操要点:

￮监测点选择: 根据电网结构、负荷特点、敏感用户分布等，合理选择电能质量监测点，如变电站、配电室、重要用户接入点等。

￮监测设备选型: 选择符合国家标准、性能稳定可靠的电能质量监测设备，如电能质量分析仪、谐波监测仪等。

￮监测参数设置: 根据实际需求设置监测参数，如电压、电流、频率、谐波、闪变、三相不平衡度等。

￮数据存储: 将采集的电能质量数据存储在本地或云端，便于后续分析和处理。

2. 数据传输层

•目标: 安全、可靠、高效地传输电能质量数据。

•实操要点:

￮传输协议选择: 根据数据量、实时性要求选择合适的协议。

￮网络架构设计: 采用光纤专网、电力无线专网等网络架构，确保数据传输的稳定性和可靠性。

￮数据加密: 对传输的数据进行加密，防止数据泄露和篡改。

￮数据压缩: 对数据进行压缩，减少传输带宽占用，提高传输效率。

3. 平台处理层

•目标: 对电能质量数据进行分析处理，实现电能质量评估、预警和治理。

•实操要点:

￮数据清洗: 对接收到的数据进行清洗，去除异常值和缺失值。

￮数据分析: 利用统计分析、趋势分析、关联分析等方法，分析电能质量数据，评估电能质量水平。

￮预警机制: 设置电能质量指标限值，当监测数据超过限值时及时预警，提醒相关人员进行处理。

￮治理策略: 根据电能质量问题的类型和严重程度，制定相应的治理策略，如无功补偿、谐波治理等。

￮知识库构建: 将电能质量案例、治理经验等知识存储在知识库中，为电能质量评估和治理提供支持。

4. 应用展示层

•目标: 直观、清晰地展示电能质量监测结果和预警信息。

•实操要点:

￮可视化界面设计: 设计简洁、直观的可视化界面，方便用户查看电能质量监测结果和预警信息。

￮数据报表生成: 自动生成电能质量监测报告，包括电能质量指标统计、趋势分析、预警信息等。

￮GIS地图展示: 将电能质量监测点、监测数据、预警信息等展示在GIS地图上，方便用户直观了解电能质量分布情况。

￮移动端应用: 开发移动端应用，方便用户随时随地查看电能质量监测信息和接收预警信息。

5. 关键实施要点

•需求分析: 明确电能质量监测模块的功能需求和性能指标。

•方案设计: 根据需求分析结果，设计合理的系统架构和技术方案。

•设备选型: 选择性能稳定、可靠性高的电能质量监测设备和软件平台。

•数据质量: 确保数据采集的准确性和完整性，提高数据分析的可靠性。

•系统集成: 将电能质量监测模块与其他模块进行集成，实现数据共享和功能联动。

•测试验收: 对系统进行全面的测试，确保系统功能和性能满足要求。

•运维管理: 建立完善的运维管理体系，确保系统长期稳定运行。

电能质量监测是智慧电厂的核心环节，依托电压、电流、频率等指标的实时分析，可有效保障电力系统稳定。例如，某电厂部署智能监测系统后，电压暂降响应时间压缩至50毫秒，年减损超800万元；某风电场监测到8.2%谐波畸变，治理后线路损耗降低12%，年省成本300万元；智能监测系统可使故障处理时间从4小时降至15分钟，功率因数动态精度达0.98以上，为新型电力系统建设提供关键技术支撑。

2.智能调度优化

智慧系统平台搭建智能调度优化模块，需要充分利用电网运行数据和调度相关信息，结合优化算法、预测算法、安全校核算法等技术手段，实现调度计划优化、安全校核、风险评估等功能。在实施过程中，要注重需求分析、方案设计、算法选择、数据质量、系统集成、测试验收和运维管理等关键环节，确保系统稳定可靠运行，为电网安全、稳定、经济运行提供有力保障。

1. 数据采集层

•目标: 全面、精准、实时地采集电网运行数据和调度相关信息。

•实操要点:

￮数据来源: 

▪SCADA系统: 获取电网实时运行数据，如发电出力、负荷、电压、潮流等。

▪EMS系统: 获取电网模型、设备参数、调度计划等信息。

▪气象系统: 获取天气预报信息，如温度、湿度、风速等，用于负荷预测和新能源发电预测。

▪市场交易系统: 获取电力市场交易信息，如电价、电量等，用于经济调度。

￮数据预处理: 对采集的原始数据进行清洗、转换、归一化等处理，提高数据质量。

￮数据存储: 将预处理后的数据存储在实时数据库或历史数据库中，便于后续分析。

2. 数据传输层

•目标: 安全、可靠、高效地传输电网运行数据和调度相关信息。

•实操要点:

￮传输协议选择: 根据数据量、实时性要求选择合适的协议。

￮网络架构设计: 采用电力调度数据网、光纤专网等网络架构，确保数据传输的稳定性和可靠性。

￮数据加密: 对传输的数据进行加密，防止数据泄露和篡改。

￮数据压缩: 对数据进行压缩，减少传输带宽占用，提高传输效率。

3. 平台处理层

•目标: 对电网运行数据和调度相关信息进行分析处理，实现调度计划优化、安全校核、风险评估等功能。

•实操要点:

￮负荷预测: 利用历史数据、天气预报等信息，预测未来负荷变化趋势。

￮新能源发电预测: 利用气象数据、历史发电数据等信息，预测未来新能源发电出力。

￮调度计划优化: 基于负荷预测、新能源发电预测、电网模型等信息，优化发电计划、机组组合、潮流分布等，提高电网运行经济性和安全性。

￮安全校核: 对调度计划进行安全校核，确保电网运行安全稳定。

￮风险评估: 评估电网运行风险，制定相应的风险防控措施。

￮知识库构建: 将调度经验、案例分析等知识存储在知识库中，为调度决策提供支持。

4. 应用展示层

•目标: 直观、清晰地展示调度优化结果和预警信息。

•实操要点:

￮可视化界面设计: 设计简洁、直观的可视化界面，方便用户查看调度优化结果和预警信息。

￮调度计划展示: 以图表、曲线等形式展示调度计划，方便用户理解和执行。

￮安全校核结果展示: 以图形化方式展示安全校核结果，方便用户识别电网运行风险。

￮预警机制: 设置预警阈值，当电网运行出现异常时及时预警，提醒相关人员进行处理。

￮移动端应用: 开发移动端应用，方便用户随时随地查看调度信息和接收预警信息。

5. 关键实施要点

•需求分析: 明确智能调度优化模块的功能需求和性能指标。

•方案设计: 根据需求分析结果，设计合理的系统架构和技术方案。

•算法选择: 选择合适的优化算法、预测算法、安全校核算法等，构建调度优化模型。

•数据质量: 确保数据采集的准确性和完整性，提高数据分析的可靠性。

•系统集成: 将智能调度优化模块与其他模块进行集成，实现数据共享和功能联动。

•测试验收: 对系统进行全面的测试，确保系统功能和性能满足要求。

•运维管理: 建立完善的运维管理体系，确保系统长期稳定运行。

智能调度优化是智慧电力平台的核心技术，基于先进算法实现资源动态配置。某电厂分部应用优化模型，峰谷差率降5.7%，节省调峰成本2.3亿元；某能源集团通过与虚拟电厂管理平台，弃风率下降3.8%；

3.实时监控报警

智慧系统平台搭建实时监控报警模块，需要充分利用被监控对象的运行状态数据和报警信息，结合数据分析、报警规则设置等技术手段，实现实时监控、异常检测和报警触发。在实施过程中，要注重需求分析、方案设计、设备选型、数据质量、报警规则、系统集成、测试验收和运维管理等关键环节，确保系统稳定可靠运行，为被监控对象的安全、稳定运行提供有力保障。

1. 数据采集层

•目标: 全面、精准、实时地采集被监控对象的运行状态数据和报警信息。

•实操要点:

￮监测点选择: 根据被监控对象的特点和监控需求，合理选择监测点，如关键设备、重要参数、敏感区域等。

￮传感器选型: 选择符合监测要求、性能稳定可靠的传感器，如温度传感器、压力传感器、振动传感器等。

￮数据采集方式: 

▪有线连接: 适用于固定设备，稳定性高，但布线复杂。

▪无线连接: 适用于移动设备或布线困难的场景，灵活性高，但需考虑信号干扰和功耗。

￮数据预处理: 对采集的原始数据进行滤波、去噪等处理，提高数据质量。

￮数据存储: 将预处理后的数据存储在本地或云端，便于后续分析和处理。

2. 数据传输层

•目标: 安全、可靠、高效地传输被监控对象的运行状态数据和报警信息。

•实操要点:

￮传输协议选择: 根据数据量、实时性要求选择合适的协议。

￮网络架构设计: 采用星型、树型或网状网络架构，确保数据传输的稳定性和可靠性。

￮数据加密: 对传输的数据进行加密，防止数据泄露和篡改。

￮数据压缩: 对数据进行压缩，减少传输带宽占用，提高传输效率。

3. 平台处理层

•目标: 对被监控对象的运行状态数据和报警信息进行分析处理，实现实时监控、异常检测和报警触发。

•实操要点:

￮数据清洗: 对接收到的数据进行清洗，去除异常值和缺失值。

￮数据分析: 利用统计分析、趋势分析、机器学习等方法，分析被监控对象的运行状态，识别异常情况。

￮报警规则设置: 根据被监控对象的特点和监控需求，设置报警规则，如阈值报警、趋势报警、关联报警等。

￮报警触发: 当监测数据满足报警规则时，触发报警，并通知相关人员进行处理。

￮报警记录: 记录报警信息，包括报警时间、报警类型、报警值、处理情况等，便于后续查询和分析。

4. 应用展示层

•目标: 直观、清晰地展示被监控对象的运行状态和报警信息。

•实操要点:

￮可视化界面设计: 设计简洁、直观的可视化界面，方便用户查看被监控对象的运行状态和报警信息。

￮实时数据展示: 以图表、曲线等形式展示被监控对象的实时运行数据。

￮报警信息展示: 以列表、弹窗等形式展示报警信息，并支持报警确认、报警处理等操作。

￮历史数据查询: 支持查询历史运行数据和报警记录，便于用户进行分析和追溯。

￮移动端应用: 开发移动端应用，方便用户随时随地查看监控信息和接收报警信息。

5. 关键实施要点

•需求分析: 明确实时监控报警模块的功能需求和性能指标。

•方案设计: 根据需求分析结果，设计合理的系统架构和技术方案。

•设备选型: 选择性能稳定、可靠性高的传感器、数据采集设备和软件平台。

•数据质量: 确保数据采集的准确性和完整性，提高数据分析的可靠性。

•报警规则: 设置合理的报警规则，避免误报和漏报。

•系统集成: 将实时监控报警模块与其他模块进行集成，实现数据共享和功能联动。

•测试验收: 对系统进行全面的测试，确保系统功能和性能满足要求。

•运维管理: 建立完善的运维管理体系，确保系统长期稳定运行。

生产安全是电厂核心，智慧系统通过振动、温度等多维传感网络实现精准预警。某电厂应用振动监测，成功避免3次汽轮机故障，止损超2000万元；某能源集团某机组采用红外+局放监测，GIS故障率从0.8次/年降至0.1次/年，误报率＜2%，非计划停机减少65%。

4.预防性维护

智慧系统平台搭建预防性维护模块，需要深度融合设备运行数据、环境参数及历史维护记录，结合机器学习、故障预测模型、健康状态评估等技术手段，实现设备健康度量化分析、故障风险预警和智能维护决策。

1. 数据采集层  

•目标： 全面采集设备运行状态、历史维护记录、环境参数等数据，为预测性分析提供基础。  

•实操要点：  

￮多源数据整合：  

▪设备传感器数据（振动、温度、压力、电流等）；  

▪维护工单记录（历史故障时间、维修内容、备件更换记录）；  

▪环境数据（温湿度、粉尘浓度、腐蚀性气体等）；  

▪设备运行日志（启停次数、负载率、能耗等）。  

￮传感器选型与部署：  

▪针对关键设备部署高精度传感器（如振动传感器用于轴承磨损监测，红外热像仪用于电气接头温度监测）；  

▪边缘计算设备实现本地数据预处理（如滤波、特征提取）。  

￮数据存储：  

▪时序数据库存储高频传感器数据；  

▪关系型数据库存储结构化维护记录）。  

2. 数据传输层  

•目标： 确保数据高效、安全传输至平台处理层。  

•实操要点：  

￮传输协议选择：  

▪高频数据采用轻量级协议降低延迟；  

▪低频数据或批量传输。  

￮网络架构设计：  

▪工业现场采用协议实现设备与网关通信；  

▪边缘网关与云平台间通过5G/工业以太网传输，确保带宽和可靠性。  

￮数据安全：  

▪TLS加密传输防止数据泄露；  

▪设备身份认证避免非法接入。  

3. 平台处理层  

•目标： 通过数据分析预测设备健康状态，制定维护策略。  

•实操要点：  

￮特征工程：  

▪从原始数据中提取关键特征（如振动频谱特征、温度变化率）；  

▪结合设备工况（负载、转速）进行数据归一化。  

￮预测模型构建：  

▪基于规则的模型：设置阈值告警（如轴承温度>80℃触发预警）；  

▪机器学习模型：利用历史故障数据训练分类模型；  

▪深度学习模型：预测剩余使用寿命。  

￮维护策略优化：  

▪动态生成维护计划（如基于预测结果调整保养周期）；  

▪结合成本模型推荐最优维护方案（如更换备件vs修复）。  

￮知识库构建：  

▪积累设备故障图谱（故障现象-原因-解决方案）；  

▪模型自学习机制（通过新数据持续优化预测准确率）。  

4. 应用展示层  

•目标： 直观呈现设备健康状态和维护建议，驱动运维决策。  

•实操要点：  

￮可视化设计：  

▪设备健康看板：用“红黄绿”三色标注设备健康等级；  

▪预测性维护日历：展示未来30天高故障风险设备清单；  

▪根因分析报告：故障发生时自动关联历史数据与模型结论。  

￮交互功能：  

▪维护工单自动派发至移动端APP（含设备定位、维修指引）；  

▪AR辅助维修（通过图像识别定位故障点并叠加维修步骤）。  

￮多端协同：  

▪Web端用于数据分析与策略配置；  

▪移动端实现现场巡检与工单处理闭环。  

5. 关键实施要点  

•需求精准化：  明确设备优先级（如关键设备需100%覆盖预测性模型）；  定义维护目标（如降低非计划停机时间30%）。  

•数据治理：  建立数据质量监控规则（如缺失值<5%，异常值自动标注）；  数据血缘追踪确保分析可解释性。 

•算法适配性：  简单设备采用阈值告警降低成本；  复杂设备采用“物理模型+AI”混合方法（如风机齿轮箱结合动力学模型与振动信号分析）。  

•系统集成：  与CMMS（计算机化维护管理系统）对接，自动同步工单状态；  与ERP系统联动优化备件库存（根据预测需求提前采购）。  

•验证与迭代：  通过A/B测试验证模型效果（如对比预测维护与传统定期维护的成本差异）；  建立反馈闭环（维修人员标注模型预测准确性，驱动模型优化）。  

预防性维护是智慧电厂的核心机制，依托数字孪生与AI预测模型实现设备全生命周期管理。某电厂应用三维数字孪生平台，精准定位锅炉过热器管蠕变损伤（壁厚监测误差＜0.1mm），使故障率下降60%，维修成本节省35%，非计划维修减少75%，备件库存周转率提升40%，实现设备可靠性管理从"故障检修"到"状态预判"的范式升级。

智慧化建设正为电力生产领域带来一场深刻的变革，不仅极大提升了火电站和水电站的运行效率与可靠性，还通过集成物联网、大数据、人工智能等先进科技，推动电厂向无人化操作、远程智能监控以及成本效益最大化方向发展，确保电力供应的安全与高效。