佘俊^①周宇鵬^②

(①調峰調頻公司信通分公司，②調峰調頻公司創新及數字化部)

2021年4月，南方電網公司在廣州發布《數字電網推動構建以新能源為主體的新型電力係統白皮書》,5月又發布《南方電網公司建設新型電力係統行動方案（2021-2030年）白皮書》。南方電網公司將依托數字電網建設，多措並舉構建以新能源為主體的新型電力係統，服務碳達峰、碳中和戰略目標的實現。

根據白皮書的定義，新型電力係統將呈現數字與物理係統深度融合，以數據流引領和優化能量流、業務流。以數據作為核心生產要素，打通電源、電網、負荷、儲能各環節信息，發電側(發電廠等)實現“全麵可觀、精確可測、高度可控”，電網側(電網企業)形成雲端與邊融合的調控體係，用電側(用電用戶)有效聚合海量可調節資源支撐實時動態響應。

南方電網公司中的調峰調頻發電板塊，如何使用雲計算、大數據、物聯網、移動互聯網、人工智能、區塊鏈等新一代數字技術，構建數字電廠，是一個值得深入討論和積極探索的重要課題。本文從“可觀、可測、可控”三方麵，進行若幹應用場景的展望，為數字電廠的建設開拓思路。

1擴展“可觀”範圍

電力係統(含發電廠)誕生已有一百多年，自動化的發展程度成熟而可靠，普遍實現了計算機監控。但是之前監視的對象都是運行設備，具體的功能為“四遙”(遙信、遙測、遙控、遙調)，采集開關量和模擬量，感知設備的狀態。後來又增加了工業電視係統的“遙視”功能，使管理人員可通過圖像信息，加深對設備的感知。

雖然電力行業是設備密集型行業，但企業的資源不僅限於設備，還有人員、物資、工器具等，如何感知他(它)們的信息和狀態呢？近幾年，在電商、物流、公安等社會化領域，RFID(電子標簽)、二維碼、攝像頭等的應用非常廣泛，催生了大量的物品管理和人員行為管理的新方法，應用場景廣泛，值得電廠借鑒。其技術和產品成熟，移植方便，隻需持續發掘應用場景。比如借鑒無人超市的做法，通過人臉識別員工身份，通過RFID(電子標簽)、二維碼識別物品，對現場的工器具、備品備件等，特別是需要專區存放的精密試驗儀器，做到無人化借用歸還管理。比如在密閉空間、危險區域的入口，同樣應用攝像頭和電子標簽，自動感應和記錄人員和工具的進出，避免發生安全事故。由於電廠處於相對偏僻、封閉的環境，人員比較固定，廣泛使用人臉識別，可以在保證安全的前提下，方便員工在門禁、用餐、辦公打印等場合自由出入。當然，隨著檢修、試驗、信通專業集約化的發展，需要注意采用一處登記，多處共享的架構設計，方便人員、工具、儀器在多個單位之間流動。

電廠中也有很多地方無法直接使用社會的現成資源。比如，調峰調頻電站的引水隧洞，其洞壁附著生長淡水殼菜，嚴重時會對水工建築造成破壞。原來，水電廠需要在檢修期排空引水隧洞的水，進人檢查，排水和充水要耗費數天，降低了機組的利用率。可以利用機器人技術，研製用於封閉水道自主航行的水下觀測機器人，在充水情況下實現對附著情況的快速查看，省去了隧洞排水和充水時間。

隨著無線通信技術和低功耗傳感器的發展，電廠一些不方便布線的地方，如閉鎖鑰匙、地線樁、控製把手等，可以加裝位置感知器件，實時反饋狀態。兩者(實物狀態和人的感官)相互印證，避免在操作時因單純依靠人的主觀感覺和判斷而出現人為失誤。

同時，可觀形式也在發展進步。原來在計算機監控係統的畫麵中，設備以接線圖、示意圖等二維圖形展示，現在逐漸增加了三維圖形的顯示。可直接使用設計階段的BIM數據，或在後期通過全景相機的拍照處理與精確尺寸測繪，生成建築物和設備的三維模型。一類場景是使用重量化的三維引擎工具，展示其詳細結構，用於仿真培訓或拆裝步驟驗證；另一類是使用輕量化的三維引擎，用於瀏覽導航或空間結構示意。

2 提升“可測”準確性

蓄能水電廠一般地處山區，為地下洞穴式廠房，多數設備在廠房內。室內無法使用公用地圖與社會化的位置定位服務，需采用室內定位技術。目前，室內定位有WiFi、藍牙、UWB(超寬帶)、RFID多種技術方案，特性各不相同。WiFi采用基於信號強度的的指紋定位原理，具有長距離、易於部署、設備通用但精度較差的特點；藍牙是利用測量信號強度來定位的，具有低功耗、短距離、設備通用但易受幹擾的特點；UWB在超寬的頻帶上發送一係列非常窄的低功率脈衝，並根據信號達到的時間差和到達角度計算精確位置，具有高精度、抗幹擾性強但設備專用、綜合成本較高的特點。在電廠的不同區域，可以針對不同的需求，使用不同的定位技術，實現對廠站的人員、運輸車輛、工器具實時位置、活動軌跡的感知，提供位置信息服務。基於實時的定位數據，衍生多種應用需求，比如警告人員接近危險區域，設備試驗時的清場，人員巡視時自動推送臨近設備的信息等。同時，須把室內和室外的定位結合起來，實現二維地圖(室外)和三維模型(室內、室外)的無縫融合。

另外，針對企業已積累的大量文檔資料，可通過深度學習的手段，實現機器自動識別和提取文檔中的關鍵信息(比如在設備操作說明中，提取設備名稱與型號)，用於文檔自動打標簽，避免用戶人工遍曆識別或海量檢索，提升文檔資料的利用價值。

3 提高“可控”能力

在擴展“可觀”範圍、提升“可測”準確性的基礎上，通過對信息的自動解讀、深度發掘，提前發現隱患和苗頭，提高可控能力。可使用機器視覺技術，通過人工智能算法訓練，從生產區域的視頻流中，自動識別出漏水、水浸、漏油、煙霧、明火、動物闖入、零部件脫落等異常，並通過視頻辨識開關狀態、指示燈狀態、指針位置、油液位等。還可應用機器聽覺，判讀機組、主變等大型設備的運行音頻，提前預判故障隱患。

使用大數據處理能力，對油、水、氣等輔助設備的運行事件記錄進行自動分析，比如：壓油泵的啟動間隔時間是否逐漸變短，若有，則說明有漏點，並有擴大趨勢。

4 結語

以上對數字電廠若幹應用場景的展望，掛一漏萬。應善於學習其他行業的先進經驗，積極開拓思路，為實現“全麵可觀、精確可測、高度可控”的目標持續探索。同時，建議將若幹的試點集中在一兩個基礎條件好的標杆電廠，凸顯整體效果，形成可快速複製的模板。