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赋能双碳丨研华+东方自控双强联动 以电力运维智能化助力绿色复苏

一个水电站的上千台设备,每台设备的运行状态,如何通过千里之外的平台一目了然,及时监测诊断。东方自控正在让这个理想场景走进现实。打开东方自控智能励磁和调速远程运维系统的终端界面,分散在全国各地的发电设备和励磁机组的数据指标可全方位呈现,包括环境温度数据、CPU负荷率、可控硅整流柜均流系数、设备健康度等。

该系统是东方自控设计团队携手研华科技共同研发的基于云端的远程设备管理和运维平台,也是专为发电行业打造的智能运维平台。

电力运维促进智能化转型

作为全球最大的发电设备制造和电站工程总承包企业之一的中国东方电气集团的下属子企业,东方自控是该集团电力电子及控制产业专业化发展平台。其在电站控制领域拥有全产业链的设计、生产、制造、调试能力及领先的技术优势,具有较强的系统集成能力,可同时提供火电、水电、核电、燃气、风电、太阳能发电等各种发电方式的主机及辅机控制系统。

“东方自控智能励磁和调速远程运维系统,既源于政策引导,也源于需求驱动。”东方自控电机水机工程部电气设计室主任魏蔓表示,“传统电力设备的运维手段,主要是通过定期(如半个月、或者一个月)对设备进行日常检修,常常是一个机组设置一台监测机柜,监控数据量非常有限。甚至是出现事故之后,再到设备现场进行故障排查。此外,许多下游用户的设备运维人员专业水平有限,对于产品内部原理和知识的掌握不足,需要借助设备厂家力量才能进行故障排查。如此一来,故障到恢复故障的周期不可控,严重影响电厂运营效率。电厂“智能运维”需求迫在眉睫。

与此同时,随着各种先进技术在电网中的广泛应用,发展智能电网已在世界范围内形成共识,电厂的控制系统也必然向智能化的方向发展。

2019年,作为发电设备制造企业,东方自控选择与研华科技携手合作,借力研华科技新一代物联网控制器和WISE-PaaS工业物联网云平台,开始共同研发智能励磁和调速远程运维系统。以机组智能化为目标,通过实现对整个系统运行状态的全面、动态、实时监测,提高励磁、调速系统的技术水平,实现系统智能化监测的新模式,为智能发电打下基础。

一方面将发电设备运行情况作为信息节点融入到企业整合信息化的管理中,实时、准确、自动地为整个信息系统提供及时、有效、真实的数据,实现管理层与执行层信息的交流和协同工作。

另一方面将发电设备状态信息及时反馈到设备生产厂家,便于厂家及时维护和提供更快捷的售后服务.

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“被动抢修”升级为“主动运维”

魏主任介绍,智能励磁和调速远程运维系统首先是对存量和增量现场生产与设备状态数据上传云端,然后通过数据分析和挖掘,实现状态监测、故障预警、寿命分析、高精度录波、备件管理、三维可视化等一系列功能。

研华科技项目负责人介绍,该方案集成了新一代智能型物联网控制器ADAM-5560、高性能嵌入式无风扇稳固性工业级算计机UNO-2372G、支持Modbus/RTU、Modbus/TCP、Host-link等多种工业通讯协议的数据采集网关ECU-1251TL以及基于B/S架构的上位监控软件。搭载的研华WISE-PaaS工业云平台具备数据接入、可视化展示、3D模型导入与可视化呈现、统计报表、消息推送、权限分级、数据分析、故障诊断、机器学习等功能。

“我们通过研华平台进行二次开发,增加了深入数据分析和故障预测功能,在一些器件寿命即将到期或者老化严重的时候,能够及时的告知用户,避免出现非正常停机现象对电网造成冲击,对用户造成损失。”魏主任表示。

随着大量终端设备的接入,海量的数据和运算大大增加了成本和云端服务器负荷。因此,东方自控智能励磁和调速远程运维系统运用边缘计算技术,采用研华边缘端控制器ADAM系列产品,在其中保留生产系统核心数据,并以研华SCADA软件WebAccess搭配边缘计算平台UNO构成边缘端服务系统,通过研华Edgelink技术实现采集和上云。整套系统实现对设备的数据采集预处理,同时与云平台实现无缝连接。

另外魏主任也直言:“电厂属于能源行业,为保障能源电力重要基础设施安全运行,很多电厂出于数据安全考虑,必须要用私有云方式部署才行。”而研华提供完整的私有云方案制定和布署,后期云平台开发的技术培训,以及全面的现场技术服务支持,因此该系统也采用了私有云架构。

闯出电力智能运维新蓝海

智能电网是未来电力的发展方向,对于电力设备制造商来说,如何在发、输、变、配、用电整个环节实现管控一体化、互动化才是未来的发展重点。提供从发电到用电整个价值链中可感知、可控制的电力设备来满足智能电网的需求,无疑是未来电力市场的核心所在。

“目前,我们实现了对不同设备独立系统的数字功能,即使不具备数字功能的设备,也增加了传感器、检测装置等。”魏主任表示,“在此过程中,东方自控也已沉淀出一批关键技术,如非线性电阻寿命检测装置、发电机定子穿芯螺杆绝缘性能在线监测装置、运行环境温湿度传感器、红外热成像以及视频监控数据等。而智能励磁和调速远程运维系统只是一个开端,未来,希望在数字化基础之上,借助平台将各个子系统联合起来,对各个系统之间的关系进行逻辑判断,配合后端的诊断功能,使得电力系统的安全可靠性和智能化水平得到进一步提升。”

对于电力行业智能化转型,东方自控算是走在业内前沿,其本身掌握了电力行业核心技术,而研华在物联网、云技术领域拥有多年积累,通过此次合作,双方在电力行业的智慧互联上迈出了实质性的一步。

电力行业正处于数字化和智能化变革的历史的关键时期,通过实现智能制造、智能运维、智能诊断等功能,以最快速、最准确、最经济的方式对各个发电企业或智能制造行业进行创效。通过对电力行业关键系统、关键部件进行检测和分析,最大程度避免故障发生,缩短故障修复时间,使得整个电力系统运行更加稳定和高效。

魏主任表示:“这是智能电网发展的趋势所在,范围很广,不仅仅包括电网,还包括发电、用电等领域。”

此次深入合作中,研华科技提供了从端到云的整体解决方案,协助东方自控开发和维护硬件以及云平台。未来,双方还将在电力行业继续深化合作,深耕电力智能化转型市场。

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