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

★曹滿勝，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 施促進大數據發展行動，加快推動數據資源共享開放 和開發應用，助力產業轉型升級和社會治理創新的目標 任務。十九大則提出了“推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合”發展理念，要求實施國家大數 據戰略加快建設數字中國。近幾年，國家接連出臺了 《促進大數據發展行動綱要》《大數據產業發展規劃（2016-2020年）》、《能源發展“十三五”規劃》等 一系列文件，明確提出了推動包括能源行業在內的大數 據應用。我國大數據產業正呈現出快速發展態勢，成為 促進社會經濟發展的新動能。

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

2   發電大數據的范圍和特點

眾所周知，電力行業在能源領域中占據重要的地位，發電則屬于電力行業的一個重要環節，位于整個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 發電大數據的范圍

發電大數據包括火力發電廠、水力發電廠、核能發電廠、風能發電廠、可再生能源發電廠、生物質發電廠等各種類型發電廠在電廠的全生命周期（設計、制造、安裝、運維、退役）過程中產生的所有數據（實時數據和非實時數據）。

2.2 發電大數據的特點

發電大數據除具有大數據的數據容量巨大（Volume）、數據類型多（Variety）、價值密度低（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電控制和管理水平增加的檢測儀表、控制設備，都給發電數據體量帶來“指數級”變化。

類型多：發電大數據涉及多種類型的數據，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，還存在行業內外能源數據、天氣數據等多類型數據的關聯。

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

3   發電大數據的分類

火力發電廠系統復雜，涉及數據種類多，因此，本文以火力發電廠為例進行數據分類說明。

3.1 大數據分類概況

發電廠數據可以從數據來源和全生命周期兩個維度進行分類。

3.1.1 數據來源維度

數據來源維度分類包括了內部數據、外部數據。

3.1.2 全生命周期維度

全生命周期維度分類方式借鑒了《工業數據分類分級指南（試行）》的第二章數據分類的第六條：工業企業工業數據分類維度包括但不限于研發數據域（研發設計數據、開發測試數據等）、生產數據域（控制信息、工況狀態、工藝參數、系統日志等）、運維數據域（物流數據、產品售后服務數據等）、管理數據域（系統設備資產信息、客戶與產品信息、產品供應鏈數據、業務統計數據等）、外部數據域（與其他主體共享的數據等）。這種維度分類包括了設計數據域、建設數據域、生產數據域、運維數據域、管理數據域。

3.2 發電廠的數據分類

3.2.1 發電廠設計域數據分類

（1）從設計階段維度，燃煤電廠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業產生的數據。

數據主要包括設計說明、圖紙、計算書、清冊/清 單、設備技術協議/技術規范書、三維模型、外部廠家 設計數據等。

（2）從設計專業維度，燃煤電廠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、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、技術經濟、系統一次、保護、遠動、通信、環保、水文氣象、巖土、測量等專業設計產生的數據。

（3）從數據格式維度，燃煤電廠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、非實時數據。

3.2.2 發電廠建設域數據分類

（1）從建設過程維度，燃煤電廠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生的數據。

采購階段數據主要包括采購合同、安裝操作說明書、材料質量證明文件等。

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

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、項目合同文件、項目管理策劃、項目組織管理、施工組織設計、進度管理、質量管理、安健環（安全、健康、環境）管理、重大質量事故處理報告、工程變更一覽表、設計變更單或工程聯絡單等。

（2）從專業維度，燃煤電廠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、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、通信等專業產生的數據。

(3)從數據格式維度，燃煤電廠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、非實時數據。

3.2.3 發電廠生產域數據分類

生產數據域是按數據生產功能分類的，數據主要包括實時監視和控制信息數據(工藝參數、工況狀態 等)、生產管理數據、營運管理數據。

3.2.3.1 實時監視和控制信息數據

實時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、輔機的運行狀態和運行參數、電氣設備的運行狀態和運行參數、開關型閥門的開關狀態和調節型閥門的開度、計量和能耗數據、環境數據、性能計算數據、報警數據、優化數據、異常工況數據等。

3.2.3.2 生產管理數據

生產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程中記錄生產、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，經值班負責人確認后將相關記錄鎖定。

(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、名稱型號、技術參數、生產廠家、供應商、使用時間、使用部門、保修日期、技術參數、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、設備所屬場站、設備名稱、設備所屬系統、發現人、發現時間、缺陷類型、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、一級動火工作票、二級動火工作票、電力線路一種工作票、電力線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和停止運行過程的情況，系統抓取機組啟停過程中的標志性指標數據進行機組運行情況的判斷，對機組啟機、停機數據進行統計和趨勢分析。

(7)設備事件

對主要設備的故障跳閘、機組降出力、故障停機等事件進行在線統計。

(8)設備啟停

根據設備啟停信號或者參數特性，實時記錄各輔機設備的啟停動作，統計各輔機設備每次啟動、停運的時間點，以及每次狀態的持續時長。

(9)工單管理

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

(10)技術監督

各類設備試驗、監測的報告和相關技術監督類工作。

(11)物資管理

對物資、備品備件的管理，實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管理。

3.2.3.3 營運管理數據

經營管理系統為制定電廠的發展戰略，以及各項目標的分解提供支撐。營運管理數據主要包括與戰略規劃、年度綜合計劃、主生產計劃、物資需求計劃、能力計劃的編制和管理工作相關的數據，為降低生產成本提供依據。通過廠級監控系統計劃與控制這條主線，規劃電廠的長遠發展目標，協調和控制電廠的各項生產經營活動，以實現電廠的經營戰略目標。

3.2.4 發電廠運維域數據分類

運維數據域是按數據的運維功能進行分類的，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、輔助車間設備等）、儀表和控制設備、電氣設備等的狀態預警數據、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、輔助車間設備等）的溫度、壓力、振動、泄露等數據，儀表和控制設備的運行狀態數據，電氣設備的運行狀態數據。

3.2.4.3 設備監視視頻數據

設備監視視頻數據是通過視頻監測方式采集到的數據。

3.2.5 發電廠管理域數據分類

管理數據域是根據數據的管理功能分類的，數據主要包括資產管理數據、決策支持數據。

3.2.5.1 資產管理數據

電廠對于資產的管理，通常需要一個強有力的全廠設備數據庫，從而通過采用標準的規則、以結構化數據的形式來描述整個企業的所有設備及備件，并據此進行管理和維護。

資產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電企業的各級管理者和決策者提供對企業進行高效管理的技術支撐，使他們通過數字化管理系統提供的及時、有效的生產經營決策信息和各類財務指標來積極地影響企業的盈利水平。

決策支持數據主要包括關鍵經營績效指標管理數據、發電計劃和監視數據、熱力性能監視數據、電廠業務決策管理數據等。

4   發電大數據的分級

4.1 大數據分級概況

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

4.2  發電廠的數據分級

4.2.1 發電廠設計域數據分級

設計域數據主要以設計單位完成的設計說明、圖紙、計算書、清冊/清單、設備技術協議/技術規范書、 三維模型等為主，外部廠家設計數據為輔。這些數據是 發電廠投產后運行、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 明、圖紙、清冊/清單等）、計算書、設備技術協議/技 術規范書等三種主要類別數據進行分級。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，計算書原則上分為A級、B級，設備技術協議/技術規范書分 為A級、B級、C級。

4.2.2 發電廠建設域數據分級

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生的數據。這些數據同樣是發電廠投產后運行、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別來進行分級。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 發電廠生產域數據分級

發電廠生產域數據主要包括實時監視和控制信息數據（工藝參數、工況狀態等）、生產管理數據、營運管理數據。這些數據是發電廠運行期間產生的數據，對發電廠的安全、經濟運行起到至關重要的作用，因此，此類數據可以參考《工業數據分類分級指南（試行）》的分級模式。根據不同數據給發電廠安全、靈活、經濟運行等帶來的潛在影響，將生產域數據分為一級、二級、三級3個級別。其中一級數據出現問題不會影響工藝系統和輔機設備的正常運行，且不會影響發電量；二級數據出現問題會對某個工藝系統和輔機設備的正常運行造成影響，如造成某個工藝系統的切除或某個輔機設備的跳閘，導致發電量的減少；三級數據出現問題會造成鍋爐、汽機、發電機的跳閘，導致整個單元機組停運，不能發電。

4.2.4 發電廠運維域數據分級

發電廠運維域數據是發電廠運行期間產生的數據，對發電廠的安全、經濟運行起到一定作用，因此，根據不同數據給發電廠安全、經濟運行等帶來的潛在影響，將運維域數據分為一級、二級2個級別。其中一級數據主要是配合實時監控信息針對工藝管道閥門、輔機的工作狀態和設備間環境進行進一步現場的確認，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時監控信息針對鍋爐、汽機、發電機本體的工作狀態進行進一步現場的確認，為維護機組的正常運行提供依據。

4.2.5 發電廠管理域數據分級

管理數據域數據是發電廠運行期間產生的數據，可以針對發電廠內各級管理者的需求提供不同的營運信息，為各級管理者提供輔助決策依據，對發電廠的高效、經濟、綠色運行起到關鍵作用，因此，此類數據可以根據各層級管理者所需數據進行分級。根據數據敏感性將管理域數據分為一級、二級、三級3個級別。其中一級數據是為部門級管理者提供的數據；二級數據是為廠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

2020年4月，習總書記在浙江考察時強調：“要抓住 產業數字化、數字產業化賦予的機遇，加快5G網絡、數據中心等新型基礎設施建設，抓緊布局數字經濟、生命健康、新材料等戰略性新興產業、未來產業，大力推進科技創新，著力壯大新增長點、形成發展新動能。”這 更加突顯出了大數據應用在當今社會中的重要性。

目前，大數據應用已經無處不在，大大改變了企業、個人的生產生活方式。為了讓大數據給發電企業提供增值的潛力與爆發力，精準做好作為大數據應用基礎的發電大數據分類、分級則顯得更加重要。

作者簡介：

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

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集團華北電力設計院有限公司，從事電力設計咨詢工作。

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集團華北電力設計院有限公司，從事電力設計咨詢工作。

曹滿勝（1970-）,男，安徽懷寧人，高級工程師，學士，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，從事清潔能源發電管理工作。

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

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

參考文獻：

[1]工業和信息化部.關于印發《工業數據分類分級指南（試行）》的通知[EB/OL]. 2020.

摘自《自動化博覽》2022年第三期