萬(wàn)里長(zhǎng)江第一壩：以“智”促“質(zhì)” 向“新”而行
本網(wǎng)訊（唐東軍 屈秋夢(mèng)）峽盡天開(kāi)朝日出，山平水闊大城浮。在三峽西陵峽口，一座大壩如長(zhǎng)虹臥波，橫亙長(zhǎng)江。
這就是被譽(yù)為“萬(wàn)里長(zhǎng)江第一壩”的葛洲壩水利樞紐——20世紀(jì)我國(guó)自主勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、制造安裝、運(yùn)行管理的規(guī)模最大的水利樞紐工程。從1981年葛洲壩電站首臺(tái)機(jī)組發(fā)電起，在40多年的建設(shè)和管理過(guò)程中，葛洲壩水利樞紐一路攻堅(jiān)克難、向“新”而行，促進(jìn)能源技術(shù)和數(shù)字技術(shù)在水電行業(yè)生產(chǎn)管理中的深度應(yīng)用，讓40多年的電站煥發(fā)“新”的光彩。
從“數(shù)據(jù)孤島”到“數(shù)據(jù)互通”
初夏時(shí)節(jié)，葛洲壩江段上，成群白鷺或在岸邊涉行，或在空中飛行，嬉戲覓食。雨點(diǎn)敲打在梧桐樹(shù)葉上，清脆有聲。
▲ 葛洲壩水利樞紐工程全景。
上午，三峽集團(tuán)所屬長(zhǎng)江電力葛洲壩電廠電氣維修部副主任雷鳳玲走進(jìn)梧桐樹(shù)環(huán)繞的廠房辦公室，輕點(diǎn)鍵盤(pán)，登錄系統(tǒng)，查看設(shè)備運(yùn)行情況，這是她多年來(lái)的工作習(xí)慣。
進(jìn)入全息監(jiān)測(cè)高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)后，雷鳳玲開(kāi)始查閱設(shè)備信息，一張張圖表、一幅幅畫(huà)面、一組組數(shù)據(jù)，在她眼中，熟悉而又親切。四年前，她和同事們度過(guò)了無(wú)數(shù)個(gè)不眠之夜，終于研發(fā)出這一系統(tǒng)。“我們通過(guò)系統(tǒng)應(yīng)用功能開(kāi)發(fā)，把分散的數(shù)據(jù)、獨(dú)立的系統(tǒng)融合起來(lái)，產(chǎn)生了‘1+1＞2’的效果。”雷鳳玲說(shuō)。
數(shù)據(jù)是電站運(yùn)行的基石。它既能創(chuàng)造價(jià)值，也是打通系統(tǒng)壁壘的紐帶。過(guò)去，葛洲壩電站的運(yùn)維系統(tǒng)有10多個(gè)，如監(jiān)控系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、勵(lì)磁在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、數(shù)字化巡檢系統(tǒng)等，它們相互獨(dú)立，像分散在各處的“孤島”。運(yùn)維人員只有同時(shí)從多處調(diào)取不同數(shù)據(jù)，才能全面掌握設(shè)備運(yùn)行狀況。面對(duì)成千上萬(wàn)的數(shù)據(jù)，員工仿佛置身“茫茫大海”之中，必須進(jìn)行抽絲剝繭般的統(tǒng)計(jì)分析，艱辛而又繁瑣。
伴隨著智慧樞紐建設(shè)的春風(fēng)，葛洲壩電廠開(kāi)啟了數(shù)字化改造、智能化升級(jí)。全息監(jiān)測(cè)高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它將各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行融合，讓數(shù)據(jù)連起來(lái)、順起來(lái)、活起來(lái)，更好地為電力生產(chǎn)保駕護(hù)航。它運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)電廠現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源進(jìn)行整合，形成電廠數(shù)據(jù)共享中心和決策支持應(yīng)用的統(tǒng)一平臺(tái)。
這一系統(tǒng)消除了“數(shù)據(jù)孤島”，讓數(shù)據(jù)互通互融，為深度解讀、智慧應(yīng)用數(shù)據(jù)奠定了基礎(chǔ)。
▲位于葛洲壩電廠二江廠房?jī)?nèi)的信號(hào)測(cè)點(diǎn)。
像這樣的信號(hào)測(cè)點(diǎn)，全廠有近20萬(wàn)個(gè)，小到一滴水、一滴油，大到整臺(tái)機(jī)組的狀態(tài)變化，都能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。
除了電流、電壓、振動(dòng)、擺度等常規(guī)信號(hào)外，全息監(jiān)測(cè)高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)還接入了噪聲、壓力脈動(dòng)、振動(dòng)加速度、光纖測(cè)溫、紅外熱成像、油質(zhì)監(jiān)測(cè)、超聲波等新型信號(hào)類(lèi)型近30種。這些數(shù)據(jù)中既有秒級(jí)數(shù)據(jù)，也有高頻數(shù)據(jù)，既有生產(chǎn)數(shù)據(jù)，也有管理數(shù)據(jù)，測(cè)點(diǎn)近20萬(wàn)個(gè)，使電站能感知的“神經(jīng)末梢”更加精細(xì)豐富。
如今，通過(guò)全息監(jiān)測(cè)高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)，運(yùn)維人員在任意一臺(tái)辦公電腦，只需一鍵登錄，便可開(kāi)展數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)視、趨勢(shì)預(yù)警、工況分析等“精細(xì)動(dòng)作”，設(shè)備運(yùn)行狀況盡收眼底。電腦上的三維展示畫(huà)面上，各種設(shè)備都根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)和尺寸構(gòu)建三維模型，畫(huà)面如同電影特效一樣可任意旋轉(zhuǎn)、放大、縮小，如遇設(shè)備故障還能觸發(fā)聲光告警。
▲葛洲壩電廠全息監(jiān)測(cè)高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)交互界面。
該系統(tǒng)將機(jī)組主、輔設(shè)備以及主變壓器等以三維畫(huà)面展示，同時(shí)疊加設(shè)備實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)所見(jiàn)即所得。
雷鳳玲說(shuō)：“這一系統(tǒng)對(duì)海量的數(shù)據(jù)分門(mén)別類(lèi)、化繁為簡(jiǎn)，讓數(shù)據(jù)變得直觀化、立體化了。你從電腦屏幕上看到的，就是機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行狀況，所見(jiàn)即所得。再通俗地講，就是原本靜態(tài)的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在可以‘動(dòng)’起來(lái)了，你能真切地感受到它。”
從“人機(jī)協(xié)作”到“人機(jī)對(duì)話”
由“人機(jī)協(xié)作”升級(jí)為“人機(jī)對(duì)話”。這是葛洲壩電廠在智慧樞紐建設(shè)方面的一個(gè)重要變化。
“人機(jī)協(xié)作”強(qiáng)調(diào)的是效率和準(zhǔn)確性，計(jì)算機(jī)能執(zhí)行重復(fù)性或復(fù)雜性高的任務(wù)。“人機(jī)對(duì)話”則更進(jìn)一步，它不僅要求計(jì)算機(jī)能夠理解人類(lèi)的語(yǔ)言，還要求能夠進(jìn)行自然、流暢地交流。
葛洲壩電站的這一升級(jí)過(guò)程中，人工智能技術(shù)起到了關(guān)鍵作用。通過(guò)深度學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)等算法，葛洲壩電站的自動(dòng)化系統(tǒng)能夠不斷學(xué)習(xí)和優(yōu)化操作流程，使得“人機(jī)對(duì)話”日漸高效和智能，設(shè)備自身也越來(lái)越“聰明”。
葛洲壩電站220千伏GIS開(kāi)關(guān)站的巡檢機(jī)器人，能自主調(diào)整巡檢高度，適應(yīng)不同的工作環(huán)境和巡檢要求。“這是國(guó)內(nèi)電力行業(yè)較早采用自主升降式云臺(tái)設(shè)計(jì)的機(jī)器人，其智能巡檢識(shí)別率達(dá)到了95%以上，”電氣維修部主任呂曉勇介紹說(shuō)，“它可以遠(yuǎn)程配合中控室進(jìn)行巡檢操作，以秒級(jí)的速度，將巡檢數(shù)據(jù)傳輸給全息監(jiān)測(cè)高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)，便于工作人員進(jìn)行分析和決策。”
▲位于葛洲壩電廠220千伏開(kāi)關(guān)站的智能巡檢機(jī)器人。
它使巡檢工作從“人工”變“自動(dòng)”，從“間斷”變“連續(xù)”，能及時(shí)、有效發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，有力提升了巡檢工作效率。
油系統(tǒng)是水電機(jī)組控制的動(dòng)力源，一旦發(fā)生漏油事件，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞、環(huán)境污染，后果非常嚴(yán)重。葛洲壩電站有22臺(tái)機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組有6個(gè)油位測(cè)點(diǎn)。以往，運(yùn)行人員每天三次現(xiàn)場(chǎng)抄錄數(shù)據(jù)，通過(guò)復(fù)雜公式手動(dòng)計(jì)算全部機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)換算油位以便核實(shí)機(jī)組整體油位變化情況，每次花費(fèi)50多分鐘。現(xiàn)在，全息監(jiān)測(cè)高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)通過(guò)對(duì)油系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，把計(jì)算方法固化為程序，每分鐘便可實(shí)現(xiàn)一次計(jì)算，還能持續(xù)監(jiān)視機(jī)組調(diào)速油系統(tǒng)內(nèi)漏、外漏情況，為電站安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。
電站運(yùn)維有一項(xiàng)重要工作——巡檢。通常來(lái)說(shuō)，運(yùn)行、機(jī)械、電氣這些專(zhuān)業(yè)崗位每個(gè)崗位對(duì)應(yīng)近10條巡檢路線，每條巡檢路線需要2人至少花費(fèi)半天完成，其中運(yùn)行專(zhuān)業(yè)每天需進(jìn)行3次設(shè)備巡檢，工作量繁重而又重復(fù)。葛洲壩電廠生產(chǎn)管理部運(yùn)行方式主任李文彬，長(zhǎng)期奮戰(zhàn)在運(yùn)行崗位上。談起巡檢，他感慨不已。據(jù)李文彬介紹，過(guò)去，巡檢人員平均每人每周要花費(fèi)超10小時(shí)的時(shí)間在巡檢上，一天至少走3萬(wàn)步，被迫練就了一雙“鐵腳板”。現(xiàn)在，全息監(jiān)測(cè)高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的巡檢工作模式，各專(zhuān)業(yè)崗位基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)備自動(dòng)巡檢，系統(tǒng)自動(dòng)生成、上傳報(bào)表，1分鐘即可完成往日一天甚至幾天的工作量，大大降低了人工巡檢頻次，解放了勞動(dòng)力。
▲葛洲壩電廠二區(qū)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)房。
實(shí)時(shí)采集的設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)在現(xiàn)地控制柜匯集，通過(guò)深入、復(fù)雜的大數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)，上送至二區(qū)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)房，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)“數(shù)智結(jié)合”。
“通過(guò)智慧樞紐建設(shè)，人與機(jī)器之間能夠互相對(duì)話，無(wú)縫對(duì)接，滿(mǎn)足安全運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)高效的需要，將廣大員工從艱苦、重復(fù)、繁重的工作中‘解放’出來(lái)。”呂曉勇這樣描述智慧化帶來(lái)的變革。
從“新活力”到“新榮光”
葛洲壩電站運(yùn)行了40多年，各類(lèi)設(shè)備成千上萬(wàn)，部分設(shè)備逐漸老化，出故障在所難免。全息監(jiān)測(cè)高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能就是故障診斷，采用基于FTA（故障樹(shù)分析）的診斷方式，對(duì)設(shè)備進(jìn)行定性和定量分析，以診斷、評(píng)價(jià)設(shè)備的安全可靠性。
曾經(jīng)有一年夏季高溫時(shí)期，全息監(jiān)測(cè)高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)13號(hào)機(jī)組下集電環(huán)出現(xiàn)了打火情況，若不消除缺陷，將對(duì)發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行造成影響。葛洲壩電廠精心組織，提前做好物資準(zhǔn)備和人員部署，在當(dāng)晚用電低谷期機(jī)組停機(jī)后，現(xiàn)場(chǎng)待令人員立即開(kāi)展作業(yè)，歷經(jīng)4個(gè)多小時(shí)的奮戰(zhàn)，完成碳刷研磨和集電環(huán)打磨工作，保障了機(jī)組的安全運(yùn)行和穩(wěn)定供電。
▲葛洲壩水電站二江廠房大廳。
葛洲壩電站全息監(jiān)測(cè)高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)還改變了傳統(tǒng)的機(jī)組試驗(yàn)方式。機(jī)組檢修或者設(shè)備改造后，需要進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電前的性能試驗(yàn)，以驗(yàn)證水輪發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性和可靠性。
以往，人工試驗(yàn)需搬運(yùn)大量的試驗(yàn)儀器，完成約20項(xiàng)接線、解線試驗(yàn)，每項(xiàng)試驗(yàn)還需執(zhí)行10余項(xiàng)安全措施。現(xiàn)在，全息監(jiān)測(cè)高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)通過(guò)模型構(gòu)建和自動(dòng)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組部分試驗(yàn)的自動(dòng)識(shí)別和記錄，試驗(yàn)人員不必去作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，在后臺(tái)即可獲取試驗(yàn)數(shù)據(jù)，減少了人工試驗(yàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)，減輕了人員工作量，提高了試驗(yàn)效率。
“我們從全息監(jiān)測(cè)高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)中嘗到了甜頭。”葛洲壩電廠副總工程師張家治說(shuō)。葛洲壩電廠通過(guò)科學(xué)檢修、精心維護(hù)、技術(shù)改造等措施，確保了機(jī)組在“長(zhǎng)周期、滿(mǎn)負(fù)荷”的運(yùn)行條件下始終保持健康狀態(tài)，運(yùn)行小時(shí)數(shù)遠(yuǎn)超行業(yè)平均水平。近6年，機(jī)組的年平均運(yùn)行小時(shí)數(shù)保持在7000小時(shí)以上。電站連續(xù)安全生產(chǎn)天數(shù)、單機(jī)最高運(yùn)行小時(shí)數(shù)不斷刷新紀(jì)錄，主要技術(shù)指標(biāo)在同類(lèi)大型水電站中保持領(lǐng)先，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了有力支持，也為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)作出了積極貢獻(xiàn)。
▲2024年2月1日，三峽集團(tuán)長(zhǎng)江電力葛洲壩電廠授予全年運(yùn)行8752.6小時(shí)僅休息7.4小時(shí)的5號(hào)機(jī)組2023年度“功勛機(jī)組”榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。
創(chuàng)新不止步，改革再前行。張家治表示，葛洲壩電廠全息監(jiān)測(cè)高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程。隨著大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)的價(jià)值將進(jìn)一步被挖掘，為電站運(yùn)營(yíng)帶來(lái)更高效、智能和環(huán)保的解決方案。葛洲壩電廠將通過(guò)不斷技術(shù)創(chuàng)新，讓智慧樞紐發(fā)揮更大的作用，讓電站再健康運(yùn)行40年。
本文攝影：湯偉 毛翔春 長(zhǎng)江電力葛洲壩電廠
編輯：楊思恒 任賢 程林