★唐海鋒，劉彬，馬欣欣（中國電力工程顧問(wèn)集團華北電力設計院有限公司，北京100120）

★曹滿(mǎn)勝，喬燕軍，安克，陳森森，張添（北京京能清潔能源電力股份有限公司，北京100028）

1   概述

在國家“十三五”規劃綱要中提出了實(shí)施國家大 數據戰略，即把大數據作為基礎性戰略資源，全面實(shí) 施促進(jìn)大數據發(fā)展行動(dòng)，加快推動(dòng)數據資源共享開(kāi)放 和開(kāi)發(fā)應用，助力產(chǎn)業(yè)轉型升級和社會(huì )治理創(chuàng )新的目標 任務(wù)。十九大則提出了“推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟深度融合”發(fā)展理念，要求實(shí)施國家大數 據戰略加快建設數字中國。近幾年，國家接連出臺了 《促進(jìn)大數據發(fā)展行動(dòng)綱要》《大數據產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃（2016-2020年）》、《能源發(fā)展“十三五”規劃》等 一系列文件，明確提出了推動(dòng)包括能源行業(yè)在內的大數 據應用。我國大數據產(chǎn)業(yè)正呈現出快速發(fā)展態(tài)勢，成為 促進(jìn)社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展的新動(dòng)能。

當今社會(huì )，數字為王。智慧發(fā)電大數據是能源大數據中不可缺少的一部分，通過(guò)對發(fā)電大數據的分類(lèi)、分級及數據需求與價(jià)值分析的研究，可以精準掌握發(fā)電全量數據和針對不同服務(wù)對象的關(guān)鍵數據，在此基礎上提供高端咨詢(xún)、運維、遠程診斷等延伸增值服務(wù)。本文主要針對發(fā)電大數據的分類(lèi)、分級進(jìn)行研究。

2   發(fā)電大數據的范圍和特點(diǎn)

眾所周知，電力行業(yè)在能源領(lǐng)域中占據重要的地位，發(fā)電則屬于電力行業(yè)的一個(gè)重要環(huán)節，位于整個(gè)電力能源傳輸鏈的起始端，作為能源供給側為能源應用側提供電力輸出。

2.1 發(fā)電大數據的范圍

發(fā)電大數據包括火力發(fā)電廠(chǎng)、水力發(fā)電廠(chǎng)、核能發(fā)電廠(chǎng)、風(fēng)能發(fā)電廠(chǎng)、可再生能源發(fā)電廠(chǎng)、生物質(zhì)發(fā)電廠(chǎng)等各種類(lèi)型發(fā)電廠(chǎng)在電廠(chǎng)的全生命周期（設計、制造、安裝、運維、退役）過(guò)程中產(chǎn)生的所有數據（實(shí)時(shí)數據和非實(shí)時(shí)數據）。

2.2 發(fā)電大數據的特點(diǎn)

發(fā)電大數據除具有大數據的數據容量巨大（Volume）、數據類(lèi)型多（Variety）、價(jià)值密度低（Value）、處理速度快（Velocity）等一般特征外，還具有以下一些獨特特性：

體量大：大量使用智能設備及為提高發(fā)電控制和管理水平增加的檢測儀表、控制設備，都給發(fā)電數據體量帶來(lái)“指數級”變化。

類(lèi)型多：發(fā)電大數據涉及多種類(lèi)型的數據，包括結構化、半結構化和非結構化數據。視頻、音頻數據的占比加大，還存在行業(yè)內外能源數據、天氣數據等多類(lèi)型數據的關(guān)聯(lián)。

速度快：以“毫秒（ms）級”為目標的數據實(shí)時(shí)處理能力是發(fā)電大數據的重要特征。

3   發(fā)電大數據的分類(lèi)

火力發(fā)電廠(chǎng)系統復雜，涉及數據種類(lèi)多，因此，本文以火力發(fā)電廠(chǎng)為例進(jìn)行數據分類(lèi)說(shuō)明。

3.1 大數據分類(lèi)概況

發(fā)電廠(chǎng)數據可以從數據來(lái)源和全生命周期兩個(gè)維度進(jìn)行分類(lèi)。

3.1.1 數據來(lái)源維度

數據來(lái)源維度分類(lèi)包括了內部數據、外部數據。

3.1.2 全生命周期維度

全生命周期維度分類(lèi)方式借鑒了《工業(yè)數據分類(lèi)分級指南（試行）》的第二章數據分類(lèi)的第六條：工業(yè)企業(yè)工業(yè)數據分類(lèi)維度包括但不限于研發(fā)數據域（研發(fā)設計數據、開(kāi)發(fā)測試數據等）、生產(chǎn)數據域（控制信息、工況狀態(tài)、工藝參數、系統日志等）、運維數據域（物流數據、產(chǎn)品售后服務(wù)數據等）、管理數據域（系統設備資產(chǎn)信息、客戶(hù)與產(chǎn)品信息、產(chǎn)品供應鏈數據、業(yè)務(wù)統計數據等）、外部數據域（與其他主體共享的數據等）。這種維度分類(lèi)包括了設計數據域、建設數據域、生產(chǎn)數據域、運維數據域、管理數據域。

3.2 發(fā)電廠(chǎng)的數據分類(lèi)

3.2.1 發(fā)電廠(chǎng)設計域數據分類(lèi)

（1）從設計階段維度，燃煤電廠(chǎng)設計數據域的數據主要包括在可研階段、初設階段、施工圖階段、竣工圖階段等不同設計階段各設計專(zhuān)業(yè)產(chǎn)生的數據。

數據主要包括設計說(shuō)明、圖紙、計算書(shū)、清冊/清 單、設備技術(shù)協(xié)議/技術(shù)規范書(shū)、三維模型、外部廠(chǎng)家 設計數據等。

（2）從設計專(zhuān)業(yè)維度，燃煤電廠(chǎng)設計數據域的數據主要包括在各不同設計階段總圖、熱機、化學(xué)、水工

（工藝、結構）、暖通、輸煤、電氣（一次、二次）、熱控、建筑、結構、施工組織、技術(shù)經(jīng)濟、系統一次、保護、遠動(dòng)、通信、環(huán)保、水文氣象、巖土、測量等專(zhuān)業(yè)設計產(chǎn)生的數據。

（3）從數據格式維度，燃煤電廠(chǎng)設計數據域的數據主要包括文本文件、表格文件、圖紙文件、三維模型等。

（4）設計域數據均為靜態(tài)、非實(shí)時(shí)數據。

3.2.2 發(fā)電廠(chǎng)建設域數據分類(lèi)

（1）從建設過(guò)程維度，燃煤電廠(chǎng)建設數據域的數據主要包括在采購、施工、調試和工程管理綜合等不同建設階段產(chǎn)生的數據。

采購階段數據主要包括采購合同、安裝操作說(shuō)明書(shū)、材料質(zhì)量證明文件等。

施工階段數據主要包括土建工程施工質(zhì)量驗收文件、鍋爐機組施工質(zhì)量驗收文件、汽輪發(fā)電機組施工質(zhì)量驗收文件、熱工儀表及控制裝置施工質(zhì)量驗收文件等。

調試階段數據主要包括分系統調試（單位工程/分 項工程）文件、整套啟動(dòng)調試（單位工程/分項工程） 文件等。

工程管理階段數據主要包括工程分類(lèi)、項目合同文件、項目管理策劃、項目組織管理、施工組織設計、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、安健環(huán)（安全、健康、環(huán)境）管理、重大質(zhì)量事故處理報告、工程變更一覽表、設計變更單或工程聯(lián)絡(luò )單等。

（2）從專(zhuān)業(yè)維度，燃煤電廠(chǎng)建設數據域的數據主要包括在采購和施工階段總圖、熱機、化學(xué)、水工（工藝、結構）、暖通、輸煤、電氣（一次、二次）、熱控、建筑、結構、系統一次、保護、遠動(dòng)、通信等專(zhuān)業(yè)產(chǎn)生的數據。

(3)從數據格式維度，燃煤電廠(chǎng)設計數據域的數據主要包括文本文件、表格文件、圖紙文件。

(4)建設域數據均為靜態(tài)、非實(shí)時(shí)數據。

3.2.3 發(fā)電廠(chǎng)生產(chǎn)域數據分類(lèi)

生產(chǎn)數據域是按數據生產(chǎn)功能分類(lèi)的，數據主要包括實(shí)時(shí)監視和控制信息數據(工藝參數、工況狀態(tài) 等)、生產(chǎn)管理數據、營(yíng)運管理數據。

3.2.3.1 實(shí)時(shí)監視和控制信息數據

實(shí)時(shí)監視和控制信息數據主要包括工藝系統的運行參數、電氣系統的運行參數、輔機的運行狀態(tài)和運行參數、電氣設備的運行狀態(tài)和運行參數、開(kāi)關(guān)型閥門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)和調節型閥門(mén)的開(kāi)度、計量和能耗數據、環(huán)境數據、性能計算數據、報警數據、優(yōu)化數據、異常工況數據等。

3.2.3.2 生產(chǎn)管理數據

生產(chǎn)管理數據主要包含運行管理、定期工作管理、設備管理、缺陷管理、兩票管理、機組啟停管理、設備事件、設備啟停、工單管理、技術(shù)監督管理、物資管理、巡檢管理、安全管理等的數據。

(1)運行管理

運行日志是指運行人員在當班過(guò)程中記錄生產(chǎn)、設備、管理中的各種信息(事故、故障及處理情況、檢 修交代、運行方式改變、運行操作等)，將值班記錄存 入系統中，經(jīng)值班負責人確認后將相關(guān)記錄鎖定。

(2)定期工作管理

機組、本年應做次數、本年已做次數、本月應做次數、本月已做次數、非試驗期次數。

(3)設備管理

設備分層、編碼、名稱(chēng)型號、技術(shù)參數、生產(chǎn)廠(chǎng)家、供應商、使用時(shí)間、使用部門(mén)、保修日期、技術(shù)參數、設備履歷等信息的維護。

(4)缺陷管理

缺陷信息，包含缺陷編號、單位名稱(chēng)、設備所屬場(chǎng)站、設備名稱(chēng)、設備所屬系統、發(fā)現人、發(fā)現時(shí)間、缺陷類(lèi)型、設備缺陷描述等。

(5)兩票管理

電氣一種工作票、電氣二種工作票、機械工作票、一級動(dòng)火工作票、二級動(dòng)火工作票、電力線(xiàn)路一種工作票、電力線(xiàn)路二種工作票等各種票。

(6)機組啟停管理

機組啟停功能主要是記錄機組啟動(dòng)和停止運行過(guò)程的情況，系統抓取機組啟停過(guò)程中的標志性指標數據進(jìn)行機組運行情況的判斷，對機組啟機、停機數據進(jìn)行統計和趨勢分析。

(7)設備事件

對主要設備的故障跳閘、機組降出力、故障停機等事件進(jìn)行在線(xiàn)統計。

(8)設備啟停

根據設備啟停信號或者參數特性，實(shí)時(shí)記錄各輔機設備的啟停動(dòng)作，統計各輔機設備每次啟動(dòng)、停運的時(shí)間點(diǎn)，以及每次狀態(tài)的持續時(shí)長(cháng)。

(9)工單管理

對由缺陷產(chǎn)生的工單、預防性維護工單和由項目產(chǎn)生的請求工單，進(jìn)行人員、備件、工具、工作步驟、工作進(jìn)度等的計劃、審批、執行、檢查、完工報告，跟蹤工單狀態(tài)，憑借工單上人員時(shí)間、所耗物料、工具和服務(wù)等信息，匯總維修、維護任務(wù)成本。

(10)技術(shù)監督

各類(lèi)設備試驗、監測的報告和相關(guān)技術(shù)監督類(lèi)工作。

(11)物資管理

對物資、備品備件的管理，實(shí)現電站的入庫和出庫的標準化流程管理，以及庫存的規范化管理。

(12)巡檢管理

巡檢計劃、巡檢記錄和巡檢項目配置。

(13)安全管理

安全培訓管理、安全檢查管理、設備故障管理、人員安全管理、兩措計劃管理、安全工器具管理和安全活動(dòng)管理。

3.2.3.3 營(yíng)運管理數據

經(jīng)營(yíng)管理系統為制定電廠(chǎng)的發(fā)展戰略，以及各項目標的分解提供支撐。營(yíng)運管理數據主要包括與戰略規劃、年度綜合計劃、主生產(chǎn)計劃、物資需求計劃、能力計劃的編制和管理工作相關(guān)的數據，為降低生產(chǎn)成本提供依據。通過(guò)廠(chǎng)級監控系統計劃與控制這條主線(xiàn)，規劃電廠(chǎng)的長(cháng)遠發(fā)展目標，協(xié)調和控制電廠(chǎng)的各項生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，以實(shí)現電廠(chǎng)的經(jīng)營(yíng)戰略目標。

3.2.4 發(fā)電廠(chǎng)運維域數據分類(lèi)

運維數據域是按數據的運維功能進(jìn)行分類(lèi)的，數據主要包括檢修管理數據、巡檢數據、設備監視視頻數據。

3.2.4.1 檢修管理數據

檢修管理數據包括控制系統（軟硬件）、信息系統（軟硬件）、工藝管道及附件、工藝設備（主機設備、輔機設備、輔助車(chē)間設備等）、儀表和控制設備、電氣設備等的狀態(tài)預警數據、故障診斷數據、壽命管理數據、檢修記錄數據。

3.2.4.2 巡檢數據

巡檢數據包括工藝管道及附件的跑冒滴漏數據，工藝設備（主機設備、輔機設備、輔助車(chē)間設備等）的溫度、壓力、振動(dòng)、泄露等數據，儀表和控制設備的運行狀態(tài)數據，電氣設備的運行狀態(tài)數據。

3.2.4.3 設備監視視頻數據

設備監視視頻數據是通過(guò)視頻監測方式采集到的數據。

3.2.5 發(fā)電廠(chǎng)管理域數據分類(lèi)

管理數據域是根據數據的管理功能分類(lèi)的，數據主要包括資產(chǎn)管理數據、決策支持數據。

3.2.5.1 資產(chǎn)管理數據

電廠(chǎng)對于資產(chǎn)的管理，通常需要一個(gè)強有力的全廠(chǎng)設備數據庫，從而通過(guò)采用標準的規則、以結構化數據的形式來(lái)描述整個(gè)企業(yè)的所有設備及備件，并據此進(jìn)行管理和維護。

資產(chǎn)管理數據主要包括與物資編碼、需求計劃、采購計劃、智能倉儲相關(guān)的數據。

3.2.5.2 決策支持數據

決策支持管理的數據可以為發(fā)電企業(yè)的各級管理者和決策者提供對企業(yè)進(jìn)行高效管理的技術(shù)支撐，使他們通過(guò)數字化管理系統提供的及時(shí)、有效的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策信息和各類(lèi)財務(wù)指標來(lái)積極地影響企業(yè)的盈利水平。

決策支持數據主要包括關(guān)鍵經(jīng)營(yíng)績(jì)效指標管理數據、發(fā)電計劃和監視數據、熱力性能監視數據、電廠(chǎng)業(yè)務(wù)決策管理數據等。

4   發(fā)電大數據的分級

4.1 大數據分級概況

發(fā)電大數據分級同樣借鑒了《工業(yè)數據分類(lèi)分級指南（試行）》的第三章第八條：根據不同類(lèi)別工業(yè)數據遭篡改、破壞、泄露或非法利用后，可能對工業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟效益等帶來(lái)的潛在影響，將工業(yè)數據分為一級、二級、三級等3個(gè)級別。第九條?第十一條：三級數據、二級數據、一級數據的符合條件。在數據分類(lèi)的基礎上根據各類(lèi)數據的重要性、安全性等針對設計數據域、建設數據域、生產(chǎn)數據域、運維數據域、管理數據域等5個(gè)數據域數據進(jìn)行分級。

4.2  發(fā)電廠(chǎng)的數據分級

4.2.1 發(fā)電廠(chǎng)設計域數據分級

設計域數據主要以設計單位完成的設計說(shuō)明、圖紙、計算書(shū)、清冊/清單、設備技術(shù)協(xié)議/技術(shù)規范書(shū)、 三維模型等為主，外部廠(chǎng)家設計數據為輔。這些數據是 發(fā)電廠(chǎng)投產(chǎn)后運行、維護、改造的基礎，因此，設計域 數據可以依據重要性原則，對設計圖紙（包括設計說(shuō) 明、圖紙、清冊/清單等）、計算書(shū)、設備技術(shù)協(xié)議/技 術(shù)規范書(shū)等三種主要類(lèi)別數據進(jìn)行分級。按照資料重要 性由高到低排序，設計圖紙分為A級、B級、C級，計算書(shū)原則上分為A級、B級，設備技術(shù)協(xié)議/技術(shù)規范書(shū)分 為A級、B級、C級。

4.2.2 發(fā)電廠(chǎng)建設域數據分級

建設數據域的數據主要包括在采購、施工、調試和工程管理綜合等不同建設階段產(chǎn)生的數據。這些數據同樣是發(fā)電廠(chǎng)投產(chǎn)后運行、維護、改造的基礎，因此，建設域數據可以依據重要性原則，按采購、施工、調試和工程管理等四種主要類(lèi)別來(lái)進(jìn)行分級。按照資料重要性由高到低排序，采購數據分為A級、B級、C級，施工數據分為A級、B級，調試數據均為A級，工程管理綜合數據分為A級、B級、C級。

4.2.3 發(fā)電廠(chǎng)生產(chǎn)域數據分級

發(fā)電廠(chǎng)生產(chǎn)域數據主要包括實(shí)時(shí)監視和控制信息數據（工藝參數、工況狀態(tài)等）、生產(chǎn)管理數據、營(yíng)運管理數據。這些數據是發(fā)電廠(chǎng)運行期間產(chǎn)生的數據，對發(fā)電廠(chǎng)的安全、經(jīng)濟運行起到至關(guān)重要的作用，因此，此類(lèi)數據可以參考《工業(yè)數據分類(lèi)分級指南（試行）》的分級模式。根據不同數據給發(fā)電廠(chǎng)安全、靈活、經(jīng)濟運行等帶來(lái)的潛在影響，將生產(chǎn)域數據分為一級、二級、三級3個(gè)級別。其中一級數據出現問(wèn)題不會(huì )影響工藝系統和輔機設備的正常運行，且不會(huì )影響發(fā)電量；二級數據出現問(wèn)題會(huì )對某個(gè)工藝系統和輔機設備的正常運行造成影響，如造成某個(gè)工藝系統的切除或某個(gè)輔機設備的跳閘，導致發(fā)電量的減少；三級數據出現問(wèn)題會(huì )造成鍋爐、汽機、發(fā)電機的跳閘，導致整個(gè)單元機組停運，不能發(fā)電。

4.2.4 發(fā)電廠(chǎng)運維域數據分級

發(fā)電廠(chǎng)運維域數據是發(fā)電廠(chǎng)運行期間產(chǎn)生的數據，對發(fā)電廠(chǎng)的安全、經(jīng)濟運行起到一定作用，因此，根據不同數據給發(fā)電廠(chǎng)安全、經(jīng)濟運行等帶來(lái)的潛在影響，將運維域數據分為一級、二級2個(gè)級別。其中一級數據主要是配合實(shí)時(shí)監控信息針對工藝管道閥門(mén)、輔機的工作狀態(tài)和設備間環(huán)境進(jìn)行進(jìn)一步現場(chǎng)的確認，為維護工藝系統、輔機、電子機柜的正常運行提供依據；二級數據主要是配合實(shí)時(shí)監控信息針對鍋爐、汽機、發(fā)電機本體的工作狀態(tài)進(jìn)行進(jìn)一步現場(chǎng)的確認，為維護機組的正常運行提供依據。

4.2.5 發(fā)電廠(chǎng)管理域數據分級

管理數據域數據是發(fā)電廠(chǎng)運行期間產(chǎn)生的數據，可以針對發(fā)電廠(chǎng)內各級管理者的需求提供不同的營(yíng)運信息，為各級管理者提供輔助決策依據，對發(fā)電廠(chǎng)的高效、經(jīng)濟、綠色運行起到關(guān)鍵作用，因此，此類(lèi)數據可以根據各層級管理者所需數據進(jìn)行分級。根據數據敏感性將管理域數據分為一級、二級、三級3個(gè)級別。其中一級數據是為部門(mén)級管理者提供的數據；二級數據是為廠(chǎng)級管理者提供的數據；三級數據是為集團級管理者提供的數據。

5   結束語(yǔ)

2020年4月，習總書(shū)記在浙江考察時(shí)強調：“要抓住 產(chǎn)業(yè)數字化、數字產(chǎn)業(yè)化賦予的機遇，加快5G網(wǎng)絡(luò )、數據中心等新型基礎設施建設，抓緊布局數字經(jīng)濟、生命健康、新材料等戰略性新興產(chǎn)業(yè)、未來(lái)產(chǎn)業(yè)，大力推進(jìn)科技創(chuàng )新，著(zhù)力壯大新增長(cháng)點(diǎn)、形成發(fā)展新動(dòng)能?！边@ 更加突顯出了大數據應用在當今社會(huì )中的重要性。

目前，大數據應用已經(jīng)無(wú)處不在，大大改變了企業(yè)、個(gè)人的生產(chǎn)生活方式。為了讓大數據給發(fā)電企業(yè)提供增值的潛力與爆發(fā)力，精準做好作為大數據應用基礎的發(fā)電大數據分類(lèi)、分級則顯得更加重要。

作者簡(jiǎn)介：

唐海鋒（1969-）,男，浙江寧波人，正高級工程師，學(xué)士，現就職于中國電力工程顧問(wèn)集團華北電力設計院有限公司，從事電力設計咨詢(xún)工作。

劉彬（1986-），男，安徽宿州人，高級工程師，碩士，現就職于中國電力工程顧問(wèn)集團華北電力設計院有限公司，從事電力設計咨詢(xún)工作。

馬欣欣（1956-）,女，北京人，正高級工程師，現就職于中國電力工程顧問(wèn)集團華北電力設計院有限公司，從事電力設計咨詢(xún)工作。

曹滿(mǎn)勝（1970-）,男，安徽懷寧人，高級工程師，學(xué)士，現就職于北京京能清潔能源電力股份有限公司，從事管理工作。

喬燕軍（1981-）,男，內蒙古烏蘭察布人，高級工程師，學(xué)士，現就職于北京京能清潔能源電力股份有限公司，從事清潔能源發(fā)電管理工作。

安克（1983-）,男，河北保定人，高級工程師，碩士，現就職于北京京能清潔能源電力股份有限公司，從事清潔能源發(fā)電管理工作。

陳森森（1981-），男，北京人，副高級工程師，學(xué)士，現就職于北京京能清潔能源電力股份有限公司，從事生產(chǎn)管理工作。

張添（1984-）,男，湖北石首人，高級工程師，學(xué)士，現就職于北京京能清潔能源電力股份有限公司，從事生產(chǎn)管理工作。

參考文獻：

[1]工業(yè)和信息化部.關(guān)于印發(fā)《工業(yè)數據分類(lèi)分級指南（試行）》的通知[EB/OL]. 2020.

摘自《自動(dòng)化博覽》2022年第三期