針對電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)的相關(guān)研究

摘 要：發(fā)電廠廠級控制系統(tǒng)集合生產(chǎn)過程監(jiān)控、運行優(yōu)化以及生產(chǎn)管理功能為一體，與生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)一起構(gòu)成了將電廠廠級自動化系統(tǒng)。通過電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)，來實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)信息的收集與共享，將其作為生產(chǎn)過程運行控制的依據(jù)，通過對生產(chǎn)過程的動態(tài)分析，對控制方案進行相應(yīng)調(diào)整。文章對電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)進行了簡要分析。

關(guān)鍵詞：電廠；廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫

信息已經(jīng)成為推動生產(chǎn)水平進一步提升的關(guān)鍵性因素，因此電廠在發(fā)展過程中需要加強對此方面的重視，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上做好新型技術(shù)的研究，建立完善廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)，實現(xiàn)電廠范圍內(nèi)的信息共享，爭取不斷提高管控一體化效果。在對電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)進行分析時，需要結(jié)合系統(tǒng)特點，確定系統(tǒng)設(shè)計要點，有針對性的做好各項要點的分析，不斷完善系統(tǒng)功能。

1 發(fā)電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)特點分析

主要是以生產(chǎn)過程為對象，建立的全廠范圍內(nèi)實時與歷史數(shù)據(jù)平臺，為生產(chǎn)過程提供綜合優(yōu)化服務(wù)，實現(xiàn)全過程監(jiān)控與管理的信息系統(tǒng)。系統(tǒng)的建設(shè)需要以計算機技術(shù)、控制理論、信息技術(shù)以及人工智能等專業(yè)為基礎(chǔ)，來設(shè)計完成集成自動化系統(tǒng)。系統(tǒng)本質(zhì)上是以實現(xiàn)電廠內(nèi)部各個機組DCS與輔助外圍PLC控制系統(tǒng)運行優(yōu)化的控制管理系統(tǒng)，可以說是連接電廠內(nèi)不同生產(chǎn)控制系統(tǒng)與辦公系統(tǒng)的紐帶[1]。通過對全廠范圍內(nèi)的各單臺機組與輔助系統(tǒng)相關(guān)實時信息，并對其進行運算、分析、優(yōu)化，來作為不同單元機組運行管理控制的依據(jù)，進而可以實現(xiàn)對單元控制方案的調(diào)整，實現(xiàn)資源的最優(yōu)化配置。

2 發(fā)電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)需求分析

2.1 主要目的

第一，便于操作人員通過系統(tǒng)來確定生產(chǎn)過程中各項操作參數(shù)是否存在異常，并以部分主要參數(shù)為對象建立相關(guān)機組模型，通過預判來建議相應(yīng)操作修正操作，提高系統(tǒng)控制與應(yīng)用效果。第二，維護人員通過廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)所收集的信息數(shù)據(jù)，來判斷各單元機組運行維護時間，并對維護方案進行調(diào)整優(yōu)化，最大程度上降低維修成本，提高維修方案的經(jīng)濟性。第三，技術(shù)人員可以通過系統(tǒng)來制定機組性能優(yōu)化方案，對各項影響因素提前進行掌控并制定解決方案，提高生產(chǎn)活動開展的有效性。第四，管理人員可以通過系統(tǒng)實施效果，分析比較應(yīng)用前后生產(chǎn)活動經(jīng)濟效益的變化，然后對電廠生產(chǎn)方案進行適當?shù)恼{(diào)整，提高機組運行的經(jīng)濟性。

2.2 技術(shù)要求

結(jié)合電廠生產(chǎn)運行特點，要求系統(tǒng)能夠維持長時間持續(xù)運行狀態(tài)。系統(tǒng)一切功能的實現(xiàn)均需要以生產(chǎn)過程產(chǎn)生的運行狀態(tài)信息為依據(jù)，因此在設(shè)計系統(tǒng)時，需要保證數(shù)據(jù)庫服務(wù)器實施數(shù)據(jù)刷新周期在1s以內(nèi)，壓縮數(shù)據(jù)恢復時間在15毫秒以內(nèi)，提高數(shù)據(jù)應(yīng)用的效率。并且，接口機數(shù)據(jù)采集周期控制在1s以內(nèi)，數(shù)據(jù)采集率為100%，且數(shù)據(jù)完好率為100%。從系統(tǒng)配置角度分析，要求服務(wù)器、鏡像服務(wù)器以及計算機功能站CPD平均負荷率應(yīng)≤40%，物理內(nèi)存使用率小于20%[2]。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集接口機以及客戶端用戶數(shù)量可以與電廠單元機組數(shù)量保持同步。另外，模擬圖與單畫面動態(tài)數(shù)據(jù)可以完全滿足實時監(jiān)控需求，要求實時數(shù)據(jù)刷新周期在1s以內(nèi)，畫面刷新周期在2s以內(nèi)。為提高系統(tǒng)運行可靠性，在設(shè)計初期就需要保證其不受電子噪聲、振動以及射頻等因素干擾，可以在此類環(huán)境中運行且不會對性能產(chǎn)生影響。

2.3 功能需求

2.3.1 信息處理。保證系統(tǒng)具有實時信息處理功能，滿足機組運行及相關(guān)數(shù)據(jù)的在線采集、壓縮存儲以及定期備份要求，并可以結(jié)合實際需求對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)處理。如以列表、曲線等方式將已經(jīng)歸檔的數(shù)據(jù)復現(xiàn)，并可以按照時間/標簽等檢索方式來確定某時間段內(nèi)相關(guān)參數(shù)的變化情況[3]。

2.3.2 數(shù)據(jù)處理。能夠由DCS完成的參數(shù)越限統(tǒng)計、控制系統(tǒng)運行記錄、主輔設(shè)備啟停次數(shù)統(tǒng)計以及報警歸類等數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲。同時，在統(tǒng)計計算結(jié)果與相應(yīng)分析系統(tǒng)連接后，協(xié)助預測故障點，提前給出故障報警，提高系統(tǒng)運行安全性。另外，可以按照預定時間段統(tǒng)計主輔和設(shè)備啟停次數(shù)，確定各機組設(shè)備啟停次數(shù)與累積運行時間，加權(quán)后與設(shè)備劣化分析共同發(fā)出設(shè)備故障報警。

2.3.3 能損分析。將熱力系統(tǒng)作為依據(jù)，通過在線監(jiān)測來確定各部分主要熱力參數(shù)，確定實時煤耗數(shù)值、目標值以及偏差值。同時對額定工況、實時運行工況、當前應(yīng)達工況以及最優(yōu)運行工況效率與差值進行分析。并分析確定鍋爐、汽輪機組參數(shù)對超差值產(chǎn)生的影響。通過對比供電煤耗差值產(chǎn)生原因，確定不同因素對損耗產(chǎn)生的影響，將其作為運行方案調(diào)整的依據(jù)。

3 電廠廠級信息監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計分析

3.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

以某電廠為例，具有生產(chǎn)規(guī)模大、機組數(shù)量多以及裝置分散等特點，綜合分析各項因素決定，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方式：將水、煤、灰等輔助控制系統(tǒng)，接入全廠輔助控制網(wǎng)絡(luò)，通過原有輔控接口，將實時信息采集到廠級信息監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)。系統(tǒng)中心機房服務(wù)器可以直接與原有廠內(nèi)核心交換機連接，利用核心交換機交換能力，縮短實時/歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與核心交換機間數(shù)據(jù)交換延時。并且為保證實時數(shù)據(jù)傳輸速度，核心交換機與防火墻之間選擇用千兆電口連接，其他服務(wù)器與核心交換機選擇用雙絞線連接。

3.2 應(yīng)用功能設(shè)計

3.2.1監(jiān)視管理模塊。此模塊設(shè)計需要能夠提供趨勢圖、棒狀圖以及統(tǒng)計報表等各種生產(chǎn)畫面，對整個生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控，指導運行與檢修人員對系統(tǒng)流程與設(shè)備分析監(jiān)控，對管理優(yōu)化提供依據(jù)。第一，趨勢顯示方式。實時獲取某個指標不同時間段變化狀態(tài)，并可以在線修改變化趨勢時段、圖形顏色、上下限等信息[4]。第二，棒圖顯示方式。將數(shù)值轉(zhuǎn)化為顏色可組態(tài)的棒圖，實現(xiàn)各參數(shù)的有效對比。即以不同畫面為對象，采用儀表指針顯示方式來實現(xiàn)。

3.2.2 性能計算分析。性能計算可以對系統(tǒng)狀態(tài)進行自動監(jiān)測，并檢查現(xiàn)場儀表慢失效等故障，提高計算結(jié)果的準確性。并且對監(jiān)測出故障的儀表，系統(tǒng)需要提示相關(guān)故障信息，并給出相應(yīng)處理意見。

3.2.3 超溫超壓統(tǒng)計。生產(chǎn)機組啟停階段，會因為溫度激烈變化而引起鍋爐冷卻水管。再熱器、過熱器以及汽機缸體等設(shè)備表面溫度劇烈變化產(chǎn)生破壞性熱應(yīng)力。針對此需要設(shè)計超溫超壓統(tǒng)計模塊，對生產(chǎn)過程中機組金屬進行監(jiān)督，實時監(jiān)控鍋爐各受熱面溫度，完成各構(gòu)件不同工況下超溫超壓在線統(tǒng)計，并將結(jié)構(gòu)存儲到PI數(shù)據(jù)庫內(nèi)，建立歷史統(tǒng)計表，將其作為技術(shù)人員檢修維護工作實施的依據(jù)，提高生產(chǎn)機組運行安全性與可靠性。

4 結(jié)束語

電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用，可以實現(xiàn)對生產(chǎn)全過程各機組運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，獲取設(shè)備運行動態(tài)信息，并可以實現(xiàn)全廠范圍內(nèi)信息的共享，將其作為生產(chǎn)管理工作的依據(jù)，爭取不斷提高生產(chǎn)活動實施可靠性與有效性。

參考文獻

[1]楊恩偉.電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)及其應(yīng)用研究[D].華北電力大學，2014.

[2]周原冰.岱海發(fā)電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].山東大學，2007.

[3]斯林軍.大型發(fā)電廠監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）研究和設(shè)計[D].華北電力大學，2011.

[4]陳昌勇.襄樊電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)研究與探討[D].西安理工大學，2008.

作者簡介：司姍姍（1986-），女，廣東珠海人，學歷：專科，熱能工程師，研究方向：熱能仿真、廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)性能計算。