萬里長江第一壩：以“智”促“質” 向“新”而行
本網訊（唐東軍 屈秋夢）峽盡天開朝日出，山平水闊大城浮。在三峽西陵峽口，一座大壩如長虹臥波，橫亙長江。
這就是被譽為“萬里長江第一壩”的葛洲壩水利樞紐——20世紀我國自主勘測設計、施工建設、制造安裝、運行管理的規模最大的水利樞紐工程。從1981年葛洲壩電站首臺機組發電起，在40多年的建設和管理過程中，葛洲壩水利樞紐一路攻堅克難、向“新”而行，促進能源技術和數字技術在水電行業生產管理中的深度應用，讓40多年的電站煥發“新”的光彩。
從“數據孤島”到“數據互通”
初夏時節，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。雨點敲打在梧桐樹葉上，清脆有聲。
▲ 葛洲壩水利樞紐工程全景。
上午，三峽集團所屬長江電力葛洲壩電廠電氣維修部副主任雷鳳玲走進梧桐樹環繞的廠房辦公室，輕點鍵盤，登錄系統，查看設備運行情況，這是她多年來的工作習慣。
進入全息監測高級應用系統后，雷鳳玲開始查閱設備信息，一張張圖表、一幅幅畫面、一組組數據，在她眼中，熟悉而又親切。四年前，她和同事們度過了無數個不眠之夜，終于研發出這一系統。“我們通過系統應用功能開發，把分散的數據、獨立的系統融合起來，產生了‘1+1＞2’的效果。”雷鳳玲說。
數據是電站運行的基石。它既能創造價值，也是打通系統壁壘的紐帶。過去，葛洲壩電站的運維系統有10多個，如監控系統、狀態監測系統、勵磁在線監測系統、數字化巡檢系統等，它們相互獨立，像分散在各處的“孤島”。運維人員只有同時從多處調取不同數據，才能全面掌握設備運行狀況。面對成千上萬的數據，員工仿佛置身“茫茫大海”之中，必須進行抽絲剝繭般的統計分析，艱辛而又繁瑣。
伴隨著智慧樞紐建設的春風，葛洲壩電廠開啟了數字化改造、智能化升級。全息監測高級應用系統應運而生，它將各個系統進行融合，讓數據連起來、順起來、活起來，更好地為電力生產保駕護航。它運用物聯網、大數據、云計算、人工智能等先進技術，對電廠現有數據資源進行整合，形成電廠數據共享中心和決策支持應用的統一平臺。
這一系統消除了“數據孤島”，讓數據互通互融，為深度解讀、智慧應用數據奠定了基礎。
▲位于葛洲壩電廠二江廠房內的信號測點。
像這樣的信號測點，全廠有近20萬個，小到一滴水、一滴油，大到整臺機組的狀態變化，都能夠實現精準監測。
除了電流、電壓、振動、擺度等常規信號外，全息監測高級應用系統還接入了噪聲、壓力脈動、振動加速度、光纖測溫、紅外熱成像、油質監測、超聲波等新型信號類型近30種。這些數據中既有秒級數據，也有高頻數據，既有生產數據，也有管理數據，測點近20萬個，使電站能感知的“神經末梢”更加精細豐富。
如今，通過全息監測高級應用系統，運維人員在任意一臺辦公電腦，只需一鍵登錄，便可開展數據實時監視、趨勢預警、工況分析等“精細動作”，設備運行狀況盡收眼底。電腦上的三維展示畫面上，各種設備都根據實際結構和尺寸構建三維模型，畫面如同電影特效一樣可任意旋轉、放大、縮小，如遇設備故障還能觸發聲光告警。
▲葛洲壩電廠全息監測高級應用系統交互界面。
該系統將機組主、輔設備以及主變壓器等以三維畫面展示，同時疊加設備實時信息，實現所見即所得。
雷鳳玲說：“這一系統對海量的數據分門別類、化繁為簡，讓數據變得直觀化、立體化了。你從電腦屏幕上看到的，就是機組的實際運行狀況，所見即所得。再通俗地講，就是原本靜態的數據，現在可以‘動’起來了，你能真切地感受到它。”
從“人機協作”到“人機對話”
由“人機協作”升級為“人機對話”。這是葛洲壩電廠在智慧樞紐建設方面的一個重要變化。
“人機協作”強調的是效率和準確性，計算機能執行重復性或復雜性高的任務。“人機對話”則更進一步，它不僅要求計算機能夠理解人類的語言，還要求能夠進行自然、流暢地交流。
葛洲壩電站的這一升級過程中，人工智能技術起到了關鍵作用。通過深度學習、自主學習等算法，葛洲壩電站的自動化系統能夠不斷學習和優化操作流程，使得“人機對話”日漸高效和智能，設備自身也越來越“聰明”。
葛洲壩電站220千伏GIS開關站的巡檢機器人，能自主調整巡檢高度，適應不同的工作環境和巡檢要求。“這是國內電力行業較早采用自主升降式云臺設計的機器人，其智能巡檢識別率達到了95%以上，”電氣維修部主任呂曉勇介紹說，“它可以遠程配合中控室進行巡檢操作，以秒級的速度，將巡檢數據傳輸給全息監測高級應用系統，便于工作人員進行分析和決策。”
▲位于葛洲壩電廠220千伏開關站的智能巡檢機器人。
它使巡檢工作從“人工”變“自動”，從“間斷”變“連續”，能及時、有效發現設備缺陷，有力提升了巡檢工作效率。
油系統是水電機組控制的動力源，一旦發生漏油事件，會導致設備損壞、環境污染，后果非常嚴重。葛洲壩電站有22臺機組，每臺機組有6個油位測點。以往，運行人員每天三次現場抄錄數據，通過復雜公式手動計算全部機組調速系統換算油位以便核實機組整體油位變化情況，每次花費50多分鐘。現在，全息監測高級應用系統通過對油系統的實時監測，把計算方法固化為程序，每分鐘便可實現一次計算，還能持續監視機組調速油系統內漏、外漏情況，為電站安全穩定運行提供保障。
電站運維有一項重要工作——巡檢。通常來說，運行、機械、電氣這些專業崗位每個崗位對應近10條巡檢路線，每條巡檢路線需要2人至少花費半天完成，其中運行專業每天需進行3次設備巡檢，工作量繁重而又重復。葛洲壩電廠生產管理部運行方式主任李文彬，長期奮戰在運行崗位上。談起巡檢，他感慨不已。據李文彬介紹，過去，巡檢人員平均每人每周要花費超10小時的時間在巡檢上，一天至少走3萬步，被迫練就了一雙“鐵腳板”。現在，全息監測高級應用系統改變了傳統的巡檢工作模式，各專業崗位基本實現了設備自動巡檢，系統自動生成、上傳報表，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，解放了勞動力。
▲葛洲壩電廠二區網絡計算機房。
實時采集的設備生產數據在現地控制柜匯集，通過深入、復雜的大數據分析處理技術，上送至二區網絡計算機房，通過機器學習和深度學習算法應用，實現“數智結合”。
“通過智慧樞紐建設，人與機器之間能夠互相對話，無縫對接，滿足安全運行、經濟高效的需要，將廣大員工從艱苦、重復、繁重的工作中‘解放’出來。”呂曉勇這樣描述智慧化帶來的變革。
從“新活力”到“新榮光”
葛洲壩電站運行了40多年，各類設備成千上萬，部分設備逐漸老化，出故障在所難免。全息監測高級應用系統的一項重要功能就是故障診斷，采用基于FTA（故障樹分析）的診斷方式，對設備進行定性和定量分析，以診斷、評價設備的安全可靠性。
曾經有一年夏季高溫時期，全息監測高級應用系統發現13號機組下集電環出現了打火情況，若不消除缺陷，將對發電機組安全運行造成影響。葛洲壩電廠精心組織，提前做好物資準備和人員部署，在當晚用電低谷期機組停機后，現場待令人員立即開展作業，歷經4個多小時的奮戰，完成碳刷研磨和集電環打磨工作，保障了機組的安全運行和穩定供電。
▲葛洲壩水電站二江廠房大廳。
葛洲壩電站全息監測高級應用系統還改變了傳統的機組試驗方式。機組檢修或者設備改造后，需要進行并網發電前的性能試驗，以驗證水輪發電機組的穩定性和可靠性。
以往，人工試驗需搬運大量的試驗儀器，完成約20項接線、解線試驗，每項試驗還需執行10余項安全措施。現在，全息監測高級應用系統通過模型構建和自動計算，實現了機組部分試驗的自動識別和記錄，試驗人員不必去作業現場，在后臺即可獲取試驗數據，減少了人工試驗的安全風險，減輕了人員工作量，提高了試驗效率。
“我們從全息監測高級應用系統中嘗到了甜頭。”葛洲壩電廠副總工程師張家治說。葛洲壩電廠通過科學檢修、精心維護、技術改造等措施，確保了機組在“長周期、滿負荷”的運行條件下始終保持健康狀態，運行小時數遠超行業平均水平。近6年，機組的年平均運行小時數保持在7000小時以上。電站連續安全生產天數、單機最高運行小時數不斷刷新紀錄，主要技術指標在同類大型水電站中保持領先，為社會經濟發展提供了有力支持，也為實現節能減排目標作出了積極貢獻。
▲2024年2月1日，三峽集團長江電力葛洲壩電廠授予全年運行8752.6小時僅休息7.4小時的5號機組2023年度“功勛機組”榮譽稱號。
創新不止步，改革再前行。張家治表示，葛洲壩電廠全息監測高級應用系統建設是一個持續的過程。隨著大數據和人工智能技術的發展，數據的價值將進一步被挖掘，為電站運營帶來更高效、智能和環保的解決方案。葛洲壩電廠將通過不斷技術創新，讓智慧樞紐發揮更大的作用，讓電站再健康運行40年。
本文攝影：湯偉 毛翔春 長江電力葛洲壩電廠
編輯：楊思恒 任賢 程林