万里长江第一坝：以“智”促“质” 向“新”而行

　　本网讯（唐东军 屈秋梦）峡尽天开朝日出，山平水阔大城浮。在三峡西陵峡口，一座大坝如长虹卧波，横亘长江。

　　这就是被誉为“万里长江第一坝”的葛洲坝水利枢纽——20世纪我国自主勘测设计、施工建设、制造安装、运行管理的规模最大的水利枢纽工程。从1981年葛洲坝电站首台机组发电起，在40多年的建设和管理过程中，葛洲坝水利枢纽一路攻坚克难、向“新”而行，促进能源技术和数字技术在水电行业生产管理中的深度应用，让40多年的电站焕发“新”的光彩。

　　从“数据孤岛”到“数据互通”

　　初夏时节，葛洲坝江段上，成群白鹭或在岸边涉行，或在空中飞行，嬉戏觅食。雨点敲打在梧桐树叶上，清脆有声。

　　
▲ 葛洲坝水利枢纽工程全景。

　　上午，三峡集团所属长江电力葛洲坝电厂电气维修部副主任雷凤玲走进梧桐树环绕的厂房办公室，轻点键盘，登录系统，查看设备运行情况，这是她多年来的工作习惯。

　　进入全息监测高级应用系统后，雷凤玲开始查阅设备信息，一张张图表、一幅幅画面、一组组数据，在她眼中，熟悉而又亲切。四年前，她和同事们度过了无数个不眠之夜，终于研发出这一系统。“我们通过系统应用功能开发，把分散的数据、独立的系统融合起来，产生了‘1+1＞2’的效果。”雷凤玲说。

　　数据是电站运行的基石。它既能创造价值，也是打通系统壁垒的纽带。过去，葛洲坝电站的运维系统有10多个，如监控系统、状态监测系统、励磁在线监测系统、数字化巡检系统等，它们相互独立，像分散在各处的“孤岛”。运维人员只有同时从多处调取不同数据，才能全面掌握设备运行状况。面对成千上万的数据，员工仿佛置身“茫茫大海”之中，必须进行抽丝剥茧般的统计分析，艰辛而又繁琐。

　　伴随着智慧枢纽建设的春风，葛洲坝电厂开启了数字化改造、智能化升级。全息监测高级应用系统应运而生，它将各个系统进行融合，让数据连起来、顺起来、活起来，更好地为电力生产保驾护航。它运用物联网、大数据、云计算、人工智能等先进技术，对电厂现有数据资源进行整合，形成电厂数据共享中心和决策支持应用的统一平台。

　　这一系统消除了“数据孤岛”，让数据互通互融，为深度解读、智慧应用数据奠定了基础。

　　
▲位于葛洲坝电厂二江厂房内的信号测点。

　　像这样的信号测点，全厂有近20万个，小到一滴水、一滴油，大到整台机组的状态变化，都能够实现精准监测。

　　除了电流、电压、振动、摆度等常规信号外，全息监测高级应用系统还接入了噪声、压力脉动、振动加速度、光纤测温、红外热成像、油质监测、超声波等新型信号类型近30种。这些数据中既有秒级数据，也有高频数据，既有生产数据，也有管理数据，测点近20万个，使电站能感知的“神经末梢”更加精细丰富。

　　如今，通过全息监测高级应用系统，运维人员在任意一台办公电脑，只需一键登录，便可开展数据实时监视、趋势预警、工况分析等“精细动作”，设备运行状况尽收眼底。电脑上的三维展示画面上，各种设备都根据实际结构和尺寸构建三维模型，画面如同电影特效一样可任意旋转、放大、缩小，如遇设备故障还能触发声光告警。

　　
▲葛洲坝电厂全息监测高级应用系统交互界面。

　　该系统将机组主、辅设备以及主变压器等以三维画面展示，同时叠加设备实时信息，实现所见即所得。

　　雷凤玲说：“这一系统对海量的数据分门别类、化繁为简，让数据变得直观化、立体化了。你从电脑屏幕上看到的，就是机组的实际运行状况，所见即所得。再通俗地讲，就是原本静态的数据，现在可以‘动’起来了，你能真切地感受到它。”

　　从“人机协作”到“人机对话”

　　由“人机协作”升级为“人机对话”。这是葛洲坝电厂在智慧枢纽建设方面的一个重要变化。

　　“人机协作”强调的是效率和准确性，计算机能执行重复性或复杂性高的任务。“人机对话”则更进一步，它不仅要求计算机能够理解人类的语言，还要求能够进行自然、流畅地交流。

　　葛洲坝电站的这一升级过程中，人工智能技术起到了关键作用。通过深度学习、自主学习等算法，葛洲坝电站的自动化系统能够不断学习和优化操作流程，使得“人机对话”日渐高效和智能，设备自身也越来越“聪明”。

　　葛洲坝电站220千伏GIS开关站的巡检机器人，能自主调整巡检高度，适应不同的工作环境和巡检要求。“这是国内电力行业较早采用自主升降式云台设计的机器人，其智能巡检识别率达到了95%以上，”电气维修部主任吕晓勇介绍说，“它可以远程配合中控室进行巡检操作，以秒级的速度，将巡检数据传输给全息监测高级应用系统，便于工作人员进行分析和决策。”

　　
▲位于葛洲坝电厂220千伏开关站的智能巡检机器人。

　　它使巡检工作从“人工”变“自动”，从“间断”变“连续”，能及时、有效发现设备缺陷，有力提升了巡检工作效率。

　　油系统是水电机组控制的动力源，一旦发生漏油事件，会导致设备损坏、环境污染，后果非常严重。葛洲坝电站有22台机组，每台机组有6个油位测点。以往，运行人员每天三次现场抄录数据，通过复杂公式手动计算全部机组调速系统换算油位以便核实机组整体油位变化情况，每次花费50多分钟。现在，全息监测高级应用系统通过对油系统的实时监测，把计算方法固化为程序，每分钟便可实现一次计算，还能持续监视机组调速油系统内漏、外漏情况，为电站安全稳定运行提供保障。

　　电站运维有一项重要工作——巡检。通常来说，运行、机械、电气这些专业岗位每个岗位对应近10条巡检路线，每条巡检路线需要2人至少花费半天完成，其中运行专业每天需进行3次设备巡检，工作量繁重而又重复。葛洲坝电厂生产管理部运行方式主任李文彬，长期奋战在运行岗位上。谈起巡检，他感慨不已。据李文彬介绍，过去，巡检人员平均每人每周要花费超10小时的时间在巡检上，一天至少走3万步，被迫练就了一双“铁脚板”。现在，全息监测高级应用系统改变了传统的巡检工作模式，各专业岗位基本实现了设备自动巡检，系统自动生成、上传报表，1分钟即可完成往日一天甚至几天的工作量，大大降低了人工巡检频次，解放了劳动力。

　　
▲葛洲坝电厂二区网络计算机房。

　　实时采集的设备生产数据在现地控制柜汇集，通过深入、复杂的大数据分析处理技术，上送至二区网络计算机房，通过机器学习和深度学习算法应用，实现“数智结合”。

　　“通过智慧枢纽建设，人与机器之间能够互相对话，无缝对接，满足安全运行、经济高效的需要，将广大员工从艰苦、重复、繁重的工作中‘解放’出来。”吕晓勇这样描述智慧化带来的变革。

　　从“新活力”到“新荣光”

　　葛洲坝电站运行了40多年，各类设备成千上万，部分设备逐渐老化，出故障在所难免。全息监测高级应用系统的一项重要功能就是故障诊断，采用基于FTA（故障树分析）的诊断方式，对设备进行定性和定量分析，以诊断、评价设备的安全可靠性。

　　曾经有一年夏季高温时期，全息监测高级应用系统发现13号机组下集电环出现了打火情况，若不消除缺陷，将对发电机组安全运行造成影响。葛洲坝电厂精心组织，提前做好物资准备和人员部署，在当晚用电低谷期机组停机后，现场待令人员立即开展作业，历经4个多小时的奋战，完成碳刷研磨和集电环打磨工作，保障了机组的安全运行和稳定供电。

　　
▲葛洲坝水电站二江厂房大厅。

　　葛洲坝电站全息监测高级应用系统还改变了传统的机组试验方式。机组检修或者设备改造后，需要进行并网发电前的性能试验，以验证水轮发电机组的稳定性和可靠性。

　　以往，人工试验需搬运大量的试验仪器，完成约20项接线、解线试验，每项试验还需执行10余项安全措施。现在，全息监测高级应用系统通过模型构建和自动计算，实现了机组部分试验的自动识别和记录，试验人员不必去作业现场，在后台即可获取试验数据，减少了人工试验的安全风险，减轻了人员工作量，提高了试验效率。

　　“我们从全息监测高级应用系统中尝到了甜头。”葛洲坝电厂副总工程师张家治说。葛洲坝电厂通过科学检修、精心维护、技术改造等措施，确保了机组在“长周期、满负荷”的运行条件下始终保持健康状态，运行小时数远超行业平均水平。近6年，机组的年平均运行小时数保持在7000小时以上。电站连续安全生产天数、单机最高运行小时数不断刷新纪录，主要技术指标在同类大型水电站中保持领先，为社会经济发展提供了有力支持，也为实现节能减排目标作出了积极贡献。

　　
▲2024年2月1日，三峡集团长江电力葛洲坝电厂授予全年运行8752.6小时仅休息7.4小时的5号机组2023年度“功勋机组”荣誉称号。

　　创新不止步，改革再前行。张家治表示，葛洲坝电厂全息监测高级应用系统建设是一个持续的过程。随着大数据和人工智能技术的发展，数据的价值将进一步被挖掘，为电站运营带来更高效、智能和环保的解决方案。葛洲坝电厂将通过不断技术创新，让智慧枢纽发挥更大的作用，让电站再健康运行40年。

　　本文摄影：汤伟 毛翔春 长江电力葛洲坝电厂

编辑：杨思恒 任贤 程林