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中国电力设备管理协会

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智能电站数字化移交与应用

作者:   发布时间:2020-12-14

一、创新成果概述

《智能电站数字化移交与应用》科技项目于2014年12月正式通过调研立项开始实施, 在2015年12月完成了平台的开发与部署,2016年06月项目移交,投入使用。2018年5月通过计算机软件评审工作。本科研项目针对火力发电工程,从设计、采购、施工、移交、运维等全生命周期对数字化移交开展研究工作。数字化移交作为实现工程全生命周期信息管理的重要环节和开展智能智慧化电厂的基础,是贯穿发电工程全生命周期的一根重要纽带,以数字化模型为基础,将目标、实现方式、执行内容在火力发电建设的各不同阶段,通过电厂标识系统编码即KKS编码联系起来,使发电工程项目之初到投产运行和管理优化,每个后续阶段都能通过数字化手段集成前阶段的成果,而且能在前阶段的工作基础上,用数字化手段实现管理和运作,继续对信息发展、积累、应用。

本数字化移交项目以工程为依托,依照国家《发电工程数据移交》标准 GB/T 32575-2016、T/CEC 164—2018《火电厂智能化技术导则》及《智能电厂技术发展纲要》,宁东电站联合国华研究院、项目组对数字化移交的内容和方向进行了深入研究,并根据电站具体需求对系统的基础和应用构架、功能模块、建模的范围、精度、深度以及展示的效果都提出了要求,为实现智能智慧化电站制定了资料的录入及关联方式,以及与企业级管理运维系统的各接口需求。

本研究课题对全厂区信息模型进行全方位、全过程、全专业搭建,并通过先进技术对多格式模型进行统一转换和轻量化处理,确保模型的展示效率和真实性。平台采用的B/S架构,且支持C/S客户端应用,和SQL+NOSQL数据库相结合的混合型数据库系统实现了基建期多方实时协同工作,以设备编码为纽带对元数据和对象属性及对象关系进行规范化存储,并把设计、基建的资料数据进行模型自动关联整合,形成一个涉及全生命周期的二三维互动工作模式,为规范化管理提供了保障;在与各运维系统接口的集成,如厂级实时数据库系统、视频监控系统、DCS仿真模拟系统等数字化管理系统、智能巡检做到了资源贯通,打破了数据孤岛现象,免了资源壁垒,为实现后续与企业管理级平台的接口和智能安防的接口建立高效、安全的智能化智慧化电厂奠定坚实的基础。

二、主要做法

数字化移交平台硬件搭建

数字化移交平台应用研究

数字化移交平台流程设计

三维设计模型优化处理

移交平台功能开发

电厂标识系统编码创建与开发

数字化移交平台可视化模型操作

数据录入与关联

二三维数据智能关联

平台权限分级管理

数字化移交平台与厂级实时数据库的集成

数字化移交平台与视频监控系统集成

数字化移交平台与DCS仿真培训系统集成

数字化移交平台与智能巡检系统集成

数字化移交平台与3D水平衡可视化监测集成

数字化移交平台与智能安防集成

数字化移交平台与设备管理系统集成

三、主要创新点

本项目重点研究了火力发电工程,从设计、采购、施工、调试、移交、运维全生命周期的信息共享和行业管理,以及开展智能智慧电站实施研究与应用。确定以数字化移交方式,应用可视化模型为载体、KKS编码为纽带、数据为核心,在建设期协助发电工程参与各方的有效沟通和对工程数据及时采集、整理、关联,并通过数字化手段递进式集成应用成果,持续对全生命周期信息进行扩充、积累、应用和管理。作为国华智能智慧“五大工程之一”,通过数字化移交项目对智能电站的信息化系统进行研究与深度集成应用,如厂级实时数据库、视频监控系统、DCS仿真培训系统、移动端应用及智能巡检、3D水平衡可视化监测、智能安防系统,实现电厂数据在智能化建设。

项目实施的智能电站数字化移交平台成功解决了以下技术难题,具有以下创新性:

1)本次研究解决了数字化模型对设计工具的依赖和无缝兼容,研制的三维可视化引擎可把三维模型进行统一格式转换且保留模型文件的完整性,确保了多个设计平台模型的整合问题。

2)对设计院提供的几何数据复杂,设计参数及属性数据庞大,加载困难等问题,提出了可视化模型进行轻量化处理,保留关键信息和原始结构,去除模型的冗余数据。

3)项目总结出一套针对设备管道自身属性特点的全专业、全过程的设备属性分类表,并且重点研究了隐蔽工程可视化信息展示。

4)对发电厂设备编码规则进行研究归纳,通过程序编译开发出一套KKS编码系统应用软件,并内嵌在数字化移交平台中,提供设计、施工、运维人员对各元件进行自动编码,特别为后期运维人员增添设备提供便捷。

5)针对不同专业和运维需求,提出了对模型任意组合查看,并定制了三种不同的目录结构,包括系统目录、用户目录及共享目录,解决了不同用户对模型浏览的需求。

6)以模型为载体对设计、施工、采购、 调试、运维等全生命周期的属性信息及施工资料进行集成,为电厂运行维护提供数据支持,实现隐蔽工程可视化和电厂全面信息化的优质管理。

7)深度集成SIS系统、DCS仿真培训系统、智能巡检系统、3D水平衡可视化监控、智能监控系统、智能安防系统、设备智能管理的开发及应用。

四、应用成效

通过对数字化的研究与应用,满足了企业标准化、规范化、精益化管理的要求,进一步提升了电厂信息化水平,同时为项目业主赢得经济效益,为建设智慧型电厂提供了保障,具体产生效益如下:

 1)用数字化设计方式比用其它辅助设计软件进行大型项目的设计,降低了设计成本节约50%的设计人员,采用数字化设计平台减少40%以上设计时间。

2)通过数字化设计,准确计量管道、电缆、桥架等材料,降低材料裕量,避免浪费;避免设备、管道、电缆桥架、结构梁柱、建筑墙板门窗的碰撞,减少返工量、提高现场施工效率、加快施工工期,有效的保证了现场施工进度。

3)实现了对计划、进度、资源的有效控制与分配,实现了信息的高度集成和共享,减少资料交接等环节的拖延等,使生产力得到提高,运行效果显示,可提高劳动生产率5%。

4)通过全面的数字化应用使各项管理透明化,使各项业务的流程规范化、标准化,提高企业的运作效率,降低企业内耗,降低管理费用3%。

5)实现了宁东电厂二期数字化建设,提高电厂工作人员的效率,提高电厂安全运行及管理的自动化和智能化水平。同时,本项目积极响应国华电力公司“五大工程”实施要求,推动智能企业建设,加快一流数字化电站建设。

五、可推广性

国华宁东二期2×660MW扩建工程为确保数字化电厂的核心运作,电厂数据从设计到安装、调试至运营维护等的一系列数据资产生命周期过程中都与电厂的实时运营保持一致性和完整性,在关键的数字化移交执行过程中,通过对数字化移交规则的制定、移交内容的识别和校验、移交数据的关联和集成、移交数据的分享和使用,承载系统的平台作为基建期工程参与方数据发布和接收的平台、信息共享的平台。同时,在生产期通过和生产管理系统的集成,把工程信息和生产信息集成在一起,更好的服务于检维修管理、运行管理、安全操作培训等实际业务。

国华宁东二期项目投产后,数字化移交最大化满足生产运行期需要资料的移交及信息共享,电厂基建期,通过数字化移交手段实现针对电厂各种数字资料的分类、收集、整理、审批,并最终数字化移交平台移交给了生产单位,实现在移交一个物理电厂的同时,移交一个数字化的电厂,并在生产阶段实现与生产管理系统的数据集成,将厂级实时数据库的集成、视频监控系统集成、DCS仿真培训系统集成、移动端应用、智能巡检系统、3D水平衡可视化监测集成、智能安防、网络无线覆盖等做到了信息互通,资源共享,达到了电厂信息的全生命周期的管理,为电厂生产运行管理提供数字化、集成化、可视化的信息服务。项目各模块功能运行稳定,应用效果良好。

本项目的研究创新,解决了数字化移交在国内外大型火力发电工程应用和实施的相关技术难题以及与智能电站信息化系统的深度集成与应用。作为首个全专业、全范围涉及全生命周期的建设智能智慧型电站的数字化移交项目,研究成果功能完善,具有良好的开放性和兼容性,可向电厂或工业企业推广应用,具有良好的市场前景。

本项目自2016年上线,经过多个专业人员的测试和应用,确认本数字化移交项目对各阶段信息进行了深度挖掘、标准化定制、规范化集成、一站式应用,尤其是为电厂后期运行提供了有效数据保障,具有很良好的推广应用价值。(供稿单位:神华国华宁东发电有限责任公司)