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风电场生产运维管理解决方案

风电是“十二五”国家战略性新兴产业发展规划的重要内容,是调整经济结构、促进经济转型的重要组成部分。在国内外各种有利因素的支撑下,中国风电行业经历了爆炸式的快速发展,但同时也为企业生产经营管理带来了诸多亟待解决的问题,如:
(1)实现生产运营规范化、标准化、信息化管理,提高集约化、精细化管控能力。
(2)优化企业资源配置,提高管理效率和生产效率,降低运营成本。
(3)建立科学全面的分析评价体系,对设备状态、风电场运营情况和运维管理水平进行定量考评。
(4)实现在线故障预警和告警,减少事故发生几率和故障损失,提高经济效益。
(5)构建动态反馈模型,实现微观的生产信息和宏观的经营决策良性互动。

针对面临的问题,各大发电企业纷纷在实际工作中从信息化的角度不断进行探索,主要体现在以下两个方面:
1)建立远程集中监控系统及基于该系统的专家支持系统。将各风电场的生产设备运行数据通过专用的数据通道,实时传送到集团总部进行集中存储、展现、分析,包括设备运行状态、风能资源情况、各种实时数据、历史数据等。在此基础上,通过人工智能等手段,对长期积累的海量数据进行挖掘,实现对设备潜在故障的预警。
2)建立设备质量及性能分析系统。设备质量及性能分析系统大范围、高力度地采集风电设备运行数据并建立数据库,结合设备台帐、设备运行档案等数据,对设备进行性能分析。

总结目前各企业在风电场生产运维管理方面的信息系统建设,要么缺乏对风电场现场的业务流程管理,要么缺乏对区域公司的分级管理,尚未存在贯穿风电场现场、区域公司、集团总部的信息系统,很难兼顾业务流程的标准化管理和生产信息的全面收集,无法同时满足各级管理人员及生产人员的需求。


生产运维管理系统设计
       系统的设计理念和出发点是集中管控、深化分析、规范管理、提高效率,面向公司领导、各级管理人员、生产运维人员,通过将生产运维实时数据信息、生产经营过程产生的管理信息集成,为以经营管理、生产管理、设备管理、人员管理等为主要内容的生产和决策过程提供优化和规范的流程,以达到提高管理水平和综合经济效益的目的。

系统覆盖风电场、区域公司、集团总部三个层级,具体目标包括:

1)通过实时数据的采集,远程了解生产设备当前的最新状态信息,掌握风电机组的运行情况;通过间隔为十分钟的历史数据查询、浏览和分析,深入了解生产设备状态变化过程,实现不同设备的状态数据对比;通过风电机组的故障和报警,更直观及时地了解设备的运行故障,对建立状态跟踪与专家分析系统提供依据。

2)对资产设备进行全生命周期的管理,包括设备管理、维修管理、运行管理、安全管理等,在保证风电场的安全运行前提下,提高设备的可靠性,保证机组性能,保证发电运行的安全性、高效性,提高发电小时数。

3)实现管辖内风电场间备件信息共享,实现统一的网上信息查询,在分散保管的前提下提高备件的统一采购、统一调配、统一核算效率,使各风电场备品备件的需求及时得到满足。

4)整合风电场级信息系统的数据源,集中在数据中心进行统一管理,充分实现数据共享,避免信息的重复录入和信息孤岛现象的出现,提高数据的利用率,减少数据冗余,保障数据的准确性、及时性、有效性和安全性。同时,在数据中心的基础上,建立数据仓库,对数据进行深度挖掘和智能分析,建立商务智能应用,提供决策依据。

       
生产运维管理系统的实现

软件在架构上可分为三级三层,三级指风电场级、区域公司级、总部级,三层指数据处理层、应用层和接入层。

数据处理层主要提供数据的采集与获取、数据转发、数据的处理与存储、数据的同步、数据管理和数据服务的功能,通过这些后台处理程序,为上层应用提供全方位的数据支持。

应用层实现所有业务逻辑,包括流程管理与页面逻辑,是为用户提供服务的关键部分。

接入层主要实现用户身份认证及授权管理,并实现应用层业务模块的权限分配。将来,可以通过企业信息管理门户,实现各业务系统的统一接入与集中认证。

一、系统功能

系统在对风电机组SCADA系统、变电站、测风塔等设备数据实时采集的基础上,以信息化手段对风电场日常工作进行流程化、标准化、规范化管理。实现了风电机组故障产生、通知、消缺、备件消耗、工单、人员考核、报表报送流程一体化,同时沉淀出的检修案例库为后续检修提供参考依据;综合的数据查询与生产指标统计分析为统计分析人员提供了有效的工具。

实现了分级管理所属风电场设备,对风电机组、场内设备进行远程实时监视的同时,实现风电公司报表报送的规范化。此外,在风电公司总部层面,实现设备台账的集中管理、生产指标的综合分析与对比等。

系统通过统一的数据传输网络进行通讯,实现生产经营数据的自下而上的传输链。

通过系统,有效地解决了以下问题:机组设备运行状态的实时监管;设备资产的全生命周期追忆;区域化检修的管理模式;生产经营数据的有效报送;机组故障专家知识库的沉淀;生产指标的综合对比与分析。

(一)设备资产管理

1)建立了详尽实用的动态设备台帐库,对投运设备按照设备的组装结构、类型、部件厂家、设备状态等多种方式进行查询展现。从编码、运行、检修、报废、变更实现对设备全生命周期管理。

2)建立了风电机组单元的位置结构树,每台风电机组的台账与该位置结构树进行关联,此外,通过与缺陷管理流程的关联,实现了历史故障、工作票、设备变更记录的一键式查看功能。

(二)缺陷管理

当机组出现故障时,系统自动捕捉故障,并根据故障码生成故障单,如果运行人员通过远程复位使风电机组恢复运行,则故障单自动关闭。否则,运行人员将故障单一键式通知给检修人员,同时系统自动记录故障的发生时间、故障单的通知时间,作为运行人员的考核依据之一。

检修人员收到通知后,将按照系统中固化的标准流程进行处理,处理完成后,在规定的时间内将现场的处理记录回填至系统,经审核后终结工作流程。在此过程中,系统将记录消缺工作的实际开始时间、缺陷处理完毕后的时间,作为检修人员的考核依据之一。

库管人员将严格审查工作过程中消耗的备品备件、旧件回收等,任何一个环节不符合要求,则整个流程将无法终结。考核人员定期会统计未终结的流程单,并根据流程单所处的不同环节,作为考核的依据之一。

缺陷管理流程是系统的核心功能之一,其有效地将人员、设备、工作票、备品备件消耗、旧件回收、绩效考核等贯穿一体,并在流程执行过程中,沉淀机组检修知识库,并不断地进行学习和修正。

(三)故障知识库

系统收集、集成风电机组的运行故障数据、故障处理应对方案,在检修人员查看故障通知记录时,系统自动将案例库中最匹配的案例提供给检修人员参考,为本次检修提供信息支撑。

此外,系统内部维护着一套风电机组故障码与风电机组具体部位关联的表,用以在出现故障时,提示风电机组部位参考。

(四)统计分析

实现了多维度的综合查询与分析,主要包括故障分析、电量分析、机组状态分析、备品备件统计分析、生产数据对比分析等。

(五)远程监控

实现了风电场生产设备的远程实时监管。

二、系统特色

系统主要有以下几个创新点:

1)系统自动捕捉风电机组设备故障,触发故障处理工单。

2)实现故障处理工单、备件消耗、设备台账、人员考核有机结合,实现全方位的生产管理及绩效考核体系。

3)实现了充分的系统整合,在统一的软件平台上实现对风场所有设备的监视、报警(短信功能)、数据分析、报表制作等,避免数据在不同系统的重复录入。

4)形成了风电机组故障案例库,并在故障发生时给出历史处理方式及参考建议。

5)实现了报表系统间自动报送,无需人为干预。
       (6移动终端应用:掌上运维,与现有系统进行交互,随时随地办公(上报、查询、签发、审批等),提高工作效率与质量

生产运维管理信息系统能够将设备数据与生产经营数据有效地从风电场/区域公司到区域公司/总部形成数据传送链,满足不同级别人员需求的同时,减少数据上报过程中的人为干预,保证数据准确性,也降低了现场人员的机械劳动量,从而将精力专注于专业技术层面。

此外,一套完整的针对区域/风场的数据采集和生产管理系统可有效的拷贝到未来要接入的其它区域/风场,既实现了标准化扩展,又节约了二次开发的成本。

待系统内所有风电场均完成系统部署后,将在机组设备运行状态的实时监管、设备资产的全生命周期追忆、区域化检修的管理模式、生产经营数据的有效报送、机组故障专家知识库的沉淀、生产指标的综合对比与分析等方面取得本质性的突破,具体包括:

1)实现海量实时数据采集、处理和存储以及快速数据刷新。在海量数据处理的基础上对不同风电机组类型进行分析、整合、归类,总结各种风电机组检修、故障等运行情况的规律,从而实现对各种风电机组的运行优化、状态检修。

2)实现智慧型的风电机组监控功能。软件平台不仅对风电机组、升压站等风场设备进行基本的状态、报警监视,而且能根据设备采集的参数数据的变化趋势或差异,生成智能化的预警,以发现设备的潜在问题,从而实现预防性维修的设备管理模式。

3)提供丰富的绩效分析和管理报表功能。系统内置绩效评价体系,基于采集的业务数据,自动生成各种分析和报表。同时提供灵活的报表定制功能,以满足经常变化的报表需求。

4)实现充分的系统整合,在统一的软件平台上实现对风场所有设备的监视、报警(短信功能)、数据分析、报表制作,避免数据在不同系统的重复录入。另外,通过系统沉淀的历史数据实现采用同一种规则对现场设备的运行状况进行对比分析,及时发现共性问题。通过提供多维度的综合统计分析功能,实现单台设备、多台设备的纵向、横向对比,及时发现设备的缺陷和潜在的问题。

5)区域级风电场群远程集中控制的实现,有利于优化人力资源配置,充分实现专业人才的培养。现场取消运行值班人员,只留少人值守,成立集中检修班组,提高人员的利用效率,实现专业分工、运检分离,真正实现风电场无人值班、少人值守、区域检修的科学管理模式。

6)随着项目的推进,后期将完成风电场的指标管理体系,完成风电场的生产指标的计算与分析,实现风电场指标的对标管理、指标控制以及评价管理等内容。

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