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生产管理移动应用系统在风电工作票管理中的应用

日期:2019-08-13    来源:《第六届中国风电后市场交流合作大会论文集》

国际新能源网

2019
08/13
11:30

关键词: 风电工作票 风电场 风电作业

  【摘要】本文分析了风电工作票的管理现状和存在问题,结合某风电场移动应用系统建设使用实例,介绍了生产管理移动应用系统的组成及功能、对工作票执行流程的优化,总结了系统的使用效果,得出了具备推广价值的结论。
  【关键词】风电;生产管理;移动应用;无线传输
  01
  引言
  2018年,我国新增并网风电装机2059万千瓦,累计并网装机容量达到1.84亿千瓦,占全部发电装机容量的9.7%。到2018年底,国内在运风电机组已超过12万台,我国继续保持全球最大风电运维市场的地位。
  风电作业由于其特殊性,检修、维护以高空作业为主,发生高处坠落和触电事故的概率较大。据不完全统计,近年来国内就发生了大唐青岛海西风电场触电人身死亡事故、华润承德祥风风电场高处坠落人身死亡事故、华电烟台乳山风电场高处坠落人身死亡事故等多起事故。2019年4月12日,甘肃民勤航天新能源周家井风电场又发生一起风机倒塌事故,造成4人死亡,2人受伤。据分析,事故原因就是定检期间人员误操作导致风机飞车。
  “两票三制”是电力企业安全生产保证体系中最基本的制度,如能坚守好这一制度底线,上述事故可能就不会发生。但是风力发电机组容量小、数量多、占地大、分布广,在“两票”管理方面,尤其是在工作票管理上,还面临许多独特于火电、水电的困难,其中山地风电场公用移动通信网络覆盖困难的问题就是重要的制约因素之一。随着无线应用技术的发展,自有无线传输网络的建设已成为现实。利用信息化技术建立的“两票”电子化、移动化管理平台正在成为风电企业做好安全生产工作、预防事故发生、规范生产管理、提高管理效率的有效帮手。
  02
  风电工作票管理现状
  目前,国内大多数风电企业已制订专用的风电机组工作票格式,但仍以手工填写为主,即使是建立了SAP、ERP等管理系统,但是由于公用移动通信网络不能覆盖风电场的每一台机组,在工作票的实际执行中仍多以纸质工作票为主,或多或少就会存在以下问题:
  (1)风电场必须安排运行人员在场内奔波办理工作票许可、终结手续,办票耗时长、工作效率低;
  (2)手工书写内容多、规范性差,工作票合格率往往不满足要求;
  (3)可能有不具备“三种人”资质的人员开票作业的情况;
  (4)可能存在代签字的情况,或者字迹潦草、无法辨别的情况;
  (5)可能有危险点交代不清、预控措施执行不到位即开工作业的情况;
  (6)可能有安全措施执行不到位或未确认即开工作业的情况;
  (7)纸质工作票在作业过程中易损坏、脏污,造成票面不清或难以保存归档;
  (8)极端情况下可能存在无票作业甚至先工作、后补票的情况。
  一旦出现上述问题,风电机组作业过程中的危险因素将无法得到有效管控,作业人员的生命安全和企业的财产安全将岌岌可危。为了解决以上难题,华能新能源股份有限公司云南分公司以某风电场为试点单位开展了生产管理移动应用系统建设工作,并结合区域风电集控中心的投运创新了管理模式,实现了工作票的远程许可和监管。
  03
  生产管理移动应用系统的组成及功能
  生产管理移动应用系统包含自有无线传输网络平台和软件平台两个部分。
  (一)自有无线传输网络平台
  针对公用移动通信网络在山地风电场覆盖性差的问题,生产管理移动应用系统创新性的在山地风电场组建了覆盖全部机组的自有无线传输网络。
  该网络采用的是企业级专用无线Mesh网络(PWMN:Private Wireless Mesh Network for Enterprise),是一种具有自组织功能的分布式宽带无线通信网络。PWMN基于高效的自组网传输协议、优化的二层路由协议和可靠的无线资源分配协议等关键技术设计实现,具有传输带宽高(两节点有效传输速率可达70Mbps)、传输距离远(两节点间单跳传输距离可达6km,多跳后距离成倍增加),网络自组织、自愈能力强等特点。
  网络平台由固定节点、车载节点、手持信号放大器、手持多媒体终端等组成。所有节点均基于嵌入式平台设计,采用统一的核心硬件架构,通过更改软件参数可实现节点功能的改变,可完成信息接入、骨干传输以及网关等功能。基于上述节点,PWMN平台可实现数据、语音、视频等多类型综合业务数据的实时、高速、安全传输。
  针对某风电场高低落差大的地形,通过多次实地勘察、测试,确定了4台机组建设无中心接续站,在升压站建设中心站。各无中心接续站与中心站间除了通过无线通信外,还开通了专用光纤通道,保证了信号的稳定和数据传输的流畅。通过车载节点和手持信号放大器,信号已能够覆盖某风电场全部99台风电机组。
  图1移动应用系统网络结构图
 
  图2升压站骨干节点信号收发器
  图3风机骨干节点信号收发器
  图4车载移动节点信号收发器
  图5具备拍照、语音交互和视频功能的移动设备
  (二)软件平台
  软件平台包括运维平台、交互平台、基础数据、决策支持、后台维护5大板块。软件功能结构如图6所示:
  图6移动应用软件平台功能结构
  运维平台是系统的核心功能板块,涵盖了两票、巡检、缺陷管理、出入库、机组档案、检修日志等风电场日常运维和管理工作。系统创新性的对工作票执行流程进行了合理优化,提高了运维人员操作的安全可靠性。
  交互平台实现了工作现场与集控中心、风电场中控室间的沟通互动:通过智能穿戴设备,集控中心和风电场中控室能够实时监视现场工作情况;通过社交化的对讲平台,能够实现语音、文字、视频的传递,沟通更加顺畅,并具备开展远程专家诊断和技术支持的条件。
  基础数据通过后台进行数据同步,所有功能共用一套基础数据,并打通了与ERP系统的连接,实现数据同步至ERP系统。
  决策支持提供了统计、查询、分析表单和数据的功能,后台维护提供了用户权限管理等功能。
  04
  系统对风电机组工作票执行流程的优化
  在签字流程方面,原来风电机组工作票的执行流程涉及人员较多,包括工作负责人、工作票签发人、接票人、值长、工作许可人、检修安全措施执行人等,执行过程也较为复杂。受人员配置的影响,在执行流程中存在人员角色重复的情况,如接票人、值长、工作许可人实际可能为同一人。在集控中心投运后,风电场不再设置运行人员,原由运行人员承担的工作由集控中心运值人员承担,需要作出相应角色、职责调整。
  在安全措施方面,风电机组的停机安全措施主要有机组远程停机、拉开集电线路跌落保险、断开箱变高压侧负荷开关、断开箱变低压侧断路器、断开风电机组变流器断路器、断开风电机组辅助电源开关、将风电机组电控柜控制按钮拨到“就地”位置或“服务”位置、按下机组“紧急停机”按钮等。由于机组间隔清晰,均采用一机一变接线方式,运行方式单一,没有多端来电风险,安全措施操作步骤简单,均可由检修人员自理操作。
  综合考虑以上情况,在保证安全的前提下,生产管理移动应用系统进一步精简了工作票的执行流程:
  一是将接票和工作票审批流程合并,避免人员重复签字;
  二是结合风电场集控管理后只设置运维人员、原运行安全措施可以由运维人员自理的现场实际情况,合理调整了由运行人员和检修人员执行的安全措施范围,集控中心运值人员执行的安全措施为风电机组远程停机操作;
  三是增加了运行、检修安全措施执行后由工作负责人、工作许可人相互确认并签字的环节,检修安全措施执行后,通过移动应用系统能够上传执行情况的照片,提交工作许可人远方审核,有效保证了安全措施正确、完整的执行;
  四是将许可开工调整到检修安全措施执行完毕后,有效保证了开工前所有安全措施已执行到位;
  五是增加视频监视功能和互动功能,集控中心运值人员可以对现场运维人员的工作进行监视和记录,可以通过互动交流界面指导和支持运维人员解决现场遇到的困难;
  六是结合风电的特点对风电机组试运流程进行了补充,确保流程安全、合规、符合现场实际。
  调整后的风电机组工作票执行流程如图7所示。
  图7风电机组工作票执行流程图
  05
  移动应用系统进行风电工作票管理的效果
  生产管理移动应用系统于2015年开始在华能新能源股份有限公司云南分公司某风电场试点建设,创新性的在山地风电场组建了覆盖所有机组的自有无线传输网络,优化了工作票的执行流程,设计了完善的软件功能,开发了智能穿戴设备的使用,实现了现场运维人员与集控中心运值人员的信息交互、集控中心运值人员的远程许可工作票,切实提高了运维人员操作的安全可靠性和工作效率。
  2018年通过系统开具风电机组工作票247张、外包风电机组工作票352张,合格率均为100%。该系统的使用可减少约20%的风电场运维人员,以试点风电场为例,每年可减少人工成本约80万元,缩短机组故障停机时间240小时以上,节省纸张约2000张、燃油约3600L,节约燃油费及车辆维修费约5万元,降低了风电场交通安全风险,提升了安全生产管理水平,充分体现了区域风电场集约化管理的优势。
  2016年5月系统通过阶段性验收,2018年8月系统通过验收,真正实现了风电场“无人值班,少人值守”,集控中心远程集控,运值人员远程许可、监督和检查安全措施执行的生产运行新模式。
  06
  结论
  采用生产管理移动应用系统进行风电工作票管理充分利用了“远程许可监护+信息化技术”,不仅实现了工作票的远程在线许可监护,提高了风电场运维作业的安全性和可靠性,还为后续开展人员培训、案例教学提供了素材。该模式不仅解决了风电场人员紧缺的问题,还为风电企业节约了运维成本,真正将“生命至上、安全发展”的安全主题落到了实处,并将引领推动风电运维管理向高质量发展转变,极具推广价值。
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