摘要：本文基于中电建电力（成都）集控中心的成功投运实践，结合企业自身生产经营和发展的实际需求，旨在系统探讨优化集中控制和智能运维的生产经营模式、提高工作效率、实现值班人员集约化管理的有效路径。通过对集控中心运行中暴露出的数据孤岛、系统异构、操作复杂及报表效率低下等关键问题的深入分析，对多流域小水电集中控制和智能化运维模式进行了系统性思考。文章重点研究了以监控数据智能化和可视化、报表自动化和程序化、监控系统统一化和规范化、远程操作简单化和程序化为核心的改进措施，从技术架构、管理流程和人才培养三个维度提出了实施方案，为同类型小水电的集约化、智能化建设提供了完整的理论框架和实践指南，对推动小水电行业数字智能化转型具有重要参考价值。

关键词： 多流域；小水电；集中控制；智能化运维；数字化转型

0 引言

随着我国能源结构的战略性转型与升级，清洁可再生能源的发展已成为国家能源安全战略的重要组成部分。水电作为技术最成熟、调度最灵活的可再生能源，在保障电网稳定运行、促进节能减排方面发挥着不可替代的作用。尤其是小水电资源丰富的四川地区，构成了及其重要的分布式能源网络，为当地经济发展和民生保障提供了坚实的能源基础。然而，经过数十年的发展，传统"一厂一站"分散式的运维管理模式日益暴露出诸多弊端：生产运营成本居高不下、人力资源配置效率低下、安全风险管控能力不足、高级专业人才严重短缺等问题，这些问题严重制约了小水电产业的规模化和效益化发展，也难以适应新型电力系统对灵活性和智能化的要求。

在当前数字经济、人工智能蓬勃发展的新时代背景下，利用现代信息技术、通信技术、人工智能技术和智能控制技术，构建流域乃至跨流域的小水电集控中心，实现"无人值班、少人值守、集中监控、专业化检修"的智能化运维新模式，已成为行业发展的必然趋势。中电建电力（成都）集控中心的投运，正是对这一模式的积极实践与探索，其经验教训对行业发展具有重要的借鉴意义。本文旨在系统总结其运行经验，深入剖析现存问题，并从技术和管理两个层面深入思考未来多流域小水电集中控制和智能化运维的优化方向与改进措施，为推进行业数字化转型提供理论支持和实践参考。

1 中电建电力集控中心的基本现状

中电建电力（成都）集控中心于2023 年10 月开工建设，2024 年11 月正式投入运行。目前已成功接入并统一监控管理了分布于大渡河、黑水河、抚边河、沃日河、美姑河、甲米河、九龙河7 条流域15 座小型水电站，总装机容量达2542 兆瓦。该中心采用“远程控制，片区运维，无人值班、少人值守”"的生产组织模式，基本构建了较为完善的远程监控体系。

在硬件基础设施方面，集控中心建有标准现代化机房，配备有大型液晶显示系统、冗余配置的服务器集群、网络安全设备和UPS 电源系统。监控显示系统能够实时展示各电站的运行参数，包括机组运行状态、有功/无功功率、水库水位、流量、设备温度等多个重要参数，同时集成接入视频监控系统，实现对关键设备和水工建筑的可视化监视。

在软件系统层面，集控中心采用 iP9000 智能对象一体化平台，采用面向服务的SOA 架构，包括应用层、基础应用层、数据层、服务层、数据操作系统层和硬件层，标准化服务接口，语言独立，具有更好的交互性、可用性和扩充性。

在功能实现上，集控中心已经实现了对远方电站的实时数据采集、运行状态监视、越限报警和事故追忆、发电负荷分配及电气设备的远程操作。值班人员通过远程监控界面，可以同时监视多个电站的运行状况，并根据调度指令进行负荷调整。据统计，集控中心投运后，减少电力生产人员约30 人，每年可节约成本约900 万元，可实现年增发电量7500 万kWh，年可增收1650 万元，初步实现了减员增效和集约化管理的目标。

然而，随着运行时间的积累，电力集控中心也逐渐显现出了一些深层次的问题，特别是在跨流域、不同建设标准的电站统一管理方面，面临着技术和管理上的双重挑战，这些问题亟待通过智能化升级和模式创新来解决。

2 多流域小水电集中控制和智能化运维模式存在的问题

通过对中电建电力集控中心运行情况的深入调研和分析，我们发现多流域小水电集中控制和智能化运维模式主要存在以下几个方面的问题：

2.1 数据智能化与可视化程度不足

数据是智能化运维的基础，但目前集控中心的数据应用仍处于较低水平。首先，数据挖掘和智能分析能力薄弱。目前系统仅能实现基本的数据展示和越限报警，缺乏对海量历史数据的深度挖掘和价值提取。例如，无法通过机组振动、温度、机组负荷等参数的趋势分析实现设备状态的预测性维护；无法根据来水预测和电价曲线自动生成最优发电计划；无法对不同流域、不同电站的运行指标进行对标分析；数据的价值没有得到充分发挥，运维决策仍然很大程度上依赖人员的经验判断。

其次，可视化水平亟待提升。现有的监控画面多为传统的二维组态图，表现形式单一，信息密度低，缺乏直观性和交互性。特别是对于跨流域的广域管理，需要建立基于GIS 的三维数字孪生平台，实现流域水文信息、电站运行状态、电网潮流分布、气象环境等多维数据的融合展示和综合分析，但目前这方面的建设还待提高。

2.2 报表自动化与程序化水平低

运行统计报表和分析报表是生产管理的重要工具，但目前报表生成工作量大、效率低、质量参差不齐。经统计，值班人员平均每天需要花费2-3 小时进行各类报表的填写和报送工作，包括机组开停机记录、电量统计表、设备缺陷记录、水情水调信息表等十余种表格。这些报表需要从多个不同的系统中提取数据，进行手工汇总和计算，不仅耗费大量时间，而且容易出错，数据的一致性难以保证。

特别是在月末、年中、年末的统计时期，报表工作量呈几何级数增长，经常需要加班加点才能完成。由于缺乏统一的报表平台和自动化的生成机制，不同人员制作的报表格式和内容往往存在差异，给管理决策带来了困难。同时，现有的报表系统灵活性差，无法根据管理需求的变更加快速调整报表格式和内容，也难以支持多维度、深层次的对比分析和数据挖掘。

2.3 监控系统统一化与规范化缺失

由于各电站建设年代、投资主体和技术标准不同，集控中心面临的最大挑战是监控系统的异构性。接入的15 座电站虽然统一使用了中水科的IP9000 监控操作系统，但是由于过度原因，仍保留了部分南瑞、南自监控系统的操作习惯，致使目前的人机界面（HMI）设计理念、操作逻辑、显示风格混乱。例如，在某电站的监控系统中，"技术供水电动阀"按钮，确认对话框弹出后需要点击“开阀”或“关阀”；而在另一个电站的系统中，相同的功能却确认时需要点击“启动”或“停止”。这种操作逻辑的不一致性，在紧急情况下极易导致误操作，引发安全事故，同时，由于缺乏统一的监控界面设计规范，相同设备在不同电站系统中的显示符号和颜色标识也不一致，增加了人员识别的难度，降低了监控效率。

2.4 操作简单化与规范化有待加强

远程操作是集控中心的核心功能，也是安全风险最高的环节。目前的操作流程存在以下几个问题：一是操作步骤繁琐，一个简单的远程操作往往需要经过多级界面跳转和确认，效率低下；二是安全防误措施不够完善，虽然设置了基本的密码保护和权限管理，但缺乏智能化的防误闭锁逻辑判断，无法有效防止误入间隔、误操作设备等风险；三是操作过程的可追溯性不足，操作记录简单，缺乏系统的历时报文记录，事故发生后难以准确追溯和分析。

特别是在多流域、多电站的复杂环境下，一个操作指令可能影响到多个电站的运行状态，甚至引发流域间的连锁反应。现有的系统缺乏操作影响范围分析和安全校核功能，无法对操作的广域影响进行评估和预警，存在着较大的安全隐患。

3 多流域小水电集中控制和智能化运维模式的改进措施

针对上述问题，我们需要从技术、管理和人才三个维度系统推进多流域小水电集中控制和智能化运维模式的升级与创新，具体措施如下：

3.1 数据智能化、可视化

构建统一、开放的工业互联网平台是实现数据智能化的基础。首先，基于大数据平台构建电站智能运维数据中心，整合实时数据、历史数据、设备台账、维修记录、环境信息等多源数据。在此基础上，部署一系列智能分析算法和应用模块：（1）设备预测性维护模块，通过机器学习算法分析机组振动、温度、绝缘等参数的趋势，提前7-30 天预警设备故障；（2）发电优化调度模块，结合精细化水文预报、市场电价曲线和设备运行特性，制定最优发电计划，提高发电效益；（3）智能告警分析模块，利用关联规则挖掘和拓扑分析技术，实现告警信息的过滤、压缩和根因分析，减少误报和漏报；（4）运行对标分析模块，建立电站 KPI 指标体系，自动生成运行效率分析报告，指导生产管理改进。

其次优化基于数字孪生的三维可视化平台，构建多流域级、电站级和设备级的多层次可视化体系。在流域层面，整合地理信息、水文气象、电站分布等数据，实现流域全景可视化监视；在电站层面，通过BIM 技术构建电站三维模型，实现设备透明化管理和虚拟巡检；在设备层面，利用数字孪生技术构建关键设备的虚拟映射，实时反映物理设备的运行状态。通过可视化技术的深度应用，实现"一图全面感知"的智能化监控模式。

3.2 报表智能化、程序化

建设统一的报表自动生成平台，实现报表工作的智能化和程序化。首先，建立报表模板库和指标规则库，将常用的运行报表格式固化为标准模板，明确每个指标的数据来源、计算规则和生成频率。平台通过数据接口自动从相关系统中获取数据，按照预设规则进行计算和填充，定时自动生成标准化报表，并自动上传字生产管理系统和实现电建通自动推送相关业务群。

其次，开发自助式报表设计工具，允许业务人员通过拖拽方式快速设计新的报表格式，无需编程即可实现报表的灵活定制，允许人工修改部分参数，实现数据上传错误时，人工修改源端数据即可快速完成所有数据修正。

第三，引入自然语言处理（NLP）技术，开发智能问答式报表查询功能。用户可以通过自然语言提问，如："上个月黑水河流域一共发了多少度电？"、"2 号机组最近的运行温度趋势如何？"，系统自动解析问题意图，生成相应的查询语句并返回结果，大幅降低报表使用门槛，提高数据利用效率。

最后，建立报表质量评价体系，对报表的及时性、准确性和完整性进行自动监测和评价，发现问题自动预警，确保证报表质量的持续改进。通过报表智能化建设，预计可将报表编制工作量减少80%以上，使运行人员从繁琐的报表工作中解放出来，专注于运行分析和优化工作。

3.3 监控系统统一化、规范化

推进监控系统的统一化和规范化是提高运行效率和降低安全风险的关键。首先，制定《集控中心监控界面设计规范》，统一界面布局、颜色标识、图形符号和操作逻辑。规范应明确不同类型设备的显示方式（如发电机、变压器、断路器等），统一状态颜色标识（如运行红色、停止绿色、故障闪烁等），规范报警信息的分类和显示优先级，确保监控界面的一致性和直观性。

其次，基于统一的规范，对集控中心监控系统进行界面重构，为所有接入电站开发风格一致、操作逻辑统一的监控画面。重构工作应遵循"用户为中心"的设计原则，充分考虑运行人员的操作习惯和认知特点，优化界面信息架构，减少操作步骤，提高监控效率。

第三，建立监控界面版本管理制度和变更控制流程，任何界面修改都需要经过严格的测试和审批，确保变更的可控性。同时，建立用户反馈机制，定期收集运行人员对监控界面的改进建议，持续优化界面设计和操作流程。

通过监控系统的统一化和规范化，可以大幅降低人员培训成本，缩短操作响应时间，减少人为误操作，预计可提高监控效率30%以上，同时显著提升系统安全性。

3.4 远程操作简单化、规范化

远程操作的安全性和可靠性是集控中心生命线，必须通过技术和管理手段实现操作的简单化和规范化。首先，设计"一键顺控"操作模式，将复杂的操作流程，如线路、主变、厂用电设备倒闸操作等固化为标准程序，操作人员只需点击一个按钮即可自动完成整个操作过程，系统自动执行各项检查和闭锁逻辑，大幅简化操作步骤，减少人为干预。

其次，构建多层次的安全防误体系：（1）操作权限分级管理，根据不同岗位设置不同的操作权限和范围；（2）视频联动确认，关键操作必须通过视频监控确认现场设备状态和无人员活动；（3）智能逻辑闭锁，基于拓扑分析的防误闭锁逻辑，自动判断操作条件是否满足，防止误操作；（4）操作模拟预演，在正式执行前先进行模拟操作，验证操作流程的正确性。

第三，建立操作质量评价和反馈机制，对每次远程操作的安全性、效率和规范性进行评价，发现问题及时改进。定期对典型操作案例进行分析和总结，不断完善操作流程和防误措施。通过远程操作的简单化和规范化，可在确保安全的前提下，将操作效率提高 50%以上，同时大幅降低操作风险。

4 结语

多流域小水电集中控制和智能化运维是现代水电运营管理的必然发展趋势，是应对人力资源成本上升、提高运营效率、保障设备安全的重要手段。中电建电力（成都）集控中心的实践表明，未来多流域小水电集控中心的发展，必须从简单的"集中监控"向深度的"智能运营"转变，通过构建统一的工业互联网平台，打通数据流转通道，深化数据智能应用；通过推动监控界面和操作流程的标准化，降低运行复杂度，提高工作效率；通过远程操作的智能防误和程序化控制，确保操作安全可靠。

本文提出的数据智能化可视化、报表自动化程序化、监控系统统一化规范化、远程操作简单化程序化的改进措施，从技术实现和管理创新两个维度提供了系统解决方案，为同类小水电集控中心的建设和优化提供了参考框架。随着人工智能、大数据、数字孪生等技术的不断发展，多流域小水电集中控制和智能化运维将展现出更大的发展潜力和价值。未来可进一步探索基于人工智能的完全自主运维、基于区块链的分布式电力交易、基于数字孪生的全生命周期管理等创新应用，最终实现小水电运营的全面智能化和数字化转型，为我国能源革命和新型电力系统建设做出更大贡献。

参考文献

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