火力發電廠熱工保護定值在線管理系統設計

葛巖 王剛 魏永利

摘 要：發電廠熱控保護定值清冊是熱控專業與整個電廠極其重要的資料，關系到保護控制系統乃至整個電廠的長期安全穩定運行。為做好超（超）臨界機組的熱工保護定值精細化管理工作，設計一套基于SIS系統的熱工保護定值在線管理系統，該系統功能具有滿足調試與運維期間對保護定值的在線監督、匯總管理和修編工作等需求，以及在機組運行中通過在線管理系統采集的保護定值的數據進行綜合分析和保護評估，發揮線上系統的數據計算優勢，實現可靠、安全、經濟的機組保護整定，更好的保證人身和設備的安全。

關鍵詞：SIS系統;熱工保護定值;在線管理系統;設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.168

0 引言

本文是對某一火力發電廠研究熱工保護定值在線管理的方法，設計開發適用于運維期的熱工保護定值在線管理功能，并為核查與評估熱工保護定值的合理性提供數據支撐，為熱工保護定值的監督、核查與修編工作提供幫助。結合數據融合、工藝系統分析和數據挖掘，分析不同工況下熱工保護定值的適用性，檢驗與評估系統現有保護定值在運維過程中應用效果，實現可靠、安全、經濟的機組保護整定。

1 系統總體設計

1.1 系統設計架構

熱工保護定值在線管理系統采用B/S方式，作為依托超（超）臨界機組SIS系統的一個子系統進行開發與部署，嵌入SIS系統中作為一個子系統運行，其系統設計架構層次如圖1所示。

1.2 系統運行環境

硬件環境：服務器端基于SIS系統平臺，Intel Xeon E3 V3及以上CPU，8G及以上內存，500G及以上硬盤，100/1000M網絡。客戶端，P4及以上CPU，1G及以上內存，40G及以上硬盤。

軟件環境：操作系統，服務器端基于SIS系統平臺，支持WINDOWS SERVER2008及以上，實時數據庫支持國內外主流的OSI PI、Aspen Infoplus.21、Honeywell PHD、 Wonderware Historian等，關系數據庫支持SQL SERVER2008及以上、Oracle 11g及以上、mySQL、PostgreSQL等。

1.3 系統熱工保護定值數據匯總

按照設備制造商給出的設備說明書、設計院的設備設計文件、經驗總結、參考相似機組設備的熱工保護、聯鎖、報警項的定值進行收集，初步形成最初的熱工保護定值數據、并匯總成系統開發所要求的可導入的標準數據表格的形式，并導入進熱工保護定值在線管理系統，建立初步的熱工保護定值數據庫。

2 系統模塊設計

2.1 系統模塊布局

熱工保護定值在線管理系統針對發電廠熱工保護定值精細化管理要求設計開發，并按照保護定值的在線監督、匯總管理和修編工作等需求，完成對熱工保護定值精細化管理方面的研究功能，按照系統模塊式的方法進行，其中系統的模塊如圖2所示。

2.2 熱工保護定值展示

將機組建設初期的設備說明書及設計文件形成的設備保護設計值、聯鎖值、報警值或者根據經驗設計的相關保護定值通過系統開發的數據采集功能，將這些數據導入進系統，導入時按照一定的規則和標準所形成的數據表格整體采集。然后對采集的數據進行歸類整合，在系統內進行存儲并建立保護定值項相關數據庫，系統自動生成初始的熱工保護定值數據清冊，并且系統內的熱工保護定值項數據庫還具有模糊查詢功能、生產系統篩選功能、SIS系統工藝流程圖畫鏈接功能，方便運維人員及時了解保護定值的數據情況。

（1）模糊功能查詢。相關技術管理人員或者運維人員通過輸入設備描述、KKS編碼、或者保護定值項名稱等查詢選項，系統自動進行查詢，并從數據庫中羅列需要查詢的相關的設備詳細保護定值清單，方便用戶的查看。

（2）生產系統篩選功能。相關技術管理人員或者運維人員可以輸入按照設備所屬系統進行查詢，如查詢汽輪機凝結水系統相關的保護定值，系統將自動羅列該系統相關的保護、報警、聯鎖等保護定值項內容，方便用戶的查看。

（3）SIS系統工藝流程圖畫面鏈接功能。相關技術管理人員或者運維人員在查看SIS系統的生產工藝流程畫面過程中，通過流程圖中的相應設備測點右鍵點擊查看選擇其中的保護定值選項，系統自動鏈接進入熱工保護定值在線管理系統查詢界面，羅列出該測點相關的保護、報警、聯鎖保護定值項內容，方便用戶的查看。

例如汽機低加系統圖。

2.3 熱工保護定值智能分析

基于SIS系統平臺的熱工保護定值在線管理系統通過導入的保護定值標準數據表采集過來的保護定值及相關設備測點的信息進行智能分析，利用查詢功能方便用戶進行查詢。設備的熱工保護、報警項目動作情況周期內進行統計，并記錄動作發生的次數、動作時間、保護、報警測點的動作值，變化平均值周期內統計的記錄并存儲在保護定值數據庫中，用戶查看時采用列表項或趨勢組的形式進行。

（1）對于熱工重要保護項和重要報警項的動作情況在線管理系統智能分析模塊調用本系統運算模板進行組態算法校核，對動作不正常的情況給予發出報警提示信息。例如磨煤機出口風粉溫度高保護智能分析，如圖4所示。

（2）設備的熱工保護、報警定值項目動作情況周期內進行統計，并對周期內未發生動作的設備重要保護、報警各項內容進行記錄，并計算周期時間內設備保護、報警等相關測點數據的極值，變化值平均值以及極值出現的時間，列出變化值區間進行統計分析，并存儲在保護定值記錄數據庫中，以列表的形式供用戶查詢查看。在統計動作次數過程中通過判定條件進行剔除不正常動作，判定條件為機組停機工況，設備停運條件，機組異常工況。

（3）對設備的熱工保護、報警定值項目經過周期內的記錄情況的數據記錄進行升降排序，分別按照不同的設備等級進行升降排序。例如在設備的保護方面，按照保護動作的次數、保護動作的發生時間進行排序，反應周期內設備熱工主保護動作的大致情況，并提供給查詢用戶進行參考調用。

2.4 敏感保護功能事件管理

在火力發電機組的熱工保護項中，主要敏感保護事件發生的概率是非常大的，為了更好的掌握保護動作具體情況，校核評估保護定值的合理性，提高機組的安全性和可靠性，系統設計了敏感保護功能事件管理功能。主要對機組發生的整個敏感保護事件過程都有準確的監測和統計，建立保護事件相關測點趨勢組，記錄保護功能的動作記錄并統計分析配置參數發生的越限、不同步等信息，展示動作時的測點趨勢組、統計信息，對保護動作后一系列相關設備的跳閘和動作情況進行監視，并對整個保護事件的動作發生過程進行保護可靠性測評，給出保護可靠性測評結果。按照指定條件（不同負荷、不同時間）情況進行敏感保護管理模塊統計下的保護定值項內容進行查詢，查詢保護事件的整個動作情況。包括（動作值，動作時間，動作極值持續時間，相關測點動作后重要曲線，動作次數，保護可靠性指標）。

2.5 熱工保護定值更新

熱工保護定值更新模塊主要包括了對設備的熱工保護、聯鎖、報警項的新增、修改、刪除等方面的設計。上述操作都是依托在周期內的保護定值數據項的動作情況智能分析和相關技術方案設計，并嚴格按照熱工保護定值的管理流程進行的，并在管理流程審批完成的情況下由相關授權人員進行的，保證對熱工保護定值的及時更新，符合現場設備的實際情況，更好的為機組安全穩定運行服務。

（1）新增功能設計：為了滿足發電企業新的發展需求或者設備技術升級，新增設備的熱工保護、聯鎖、報警項也會相應的增加。新增的熱工保護定值數據項，經過批準和授權，按照可導入的標準數據格式進行導入，對系統的熱工保護定值數據庫進行存儲更新，更新后對新增的熱工保護定值數據項進行相關的功能應用。

（2）修改功能設計：為了滿足發電企業設備的技術改造，以及通過機組的運行周期內對熱工保護定值項目運行的具體情況，結合系統給出的智能分析數據，滿足設備的熱工保護定值項目的修改需求，系統對設備的熱工保護、聯鎖、報警項的定值進行修改，修改時嚴格按照熱工保護定值的管理流程進行的，系統生成保護定值修改界面，并經授權的用戶進行操作，修改后系統對保護定值的修改記錄做出存儲。

（3）刪除功能設計：由于設備的升級改造或者技術進步后淘汰的落后設備，以及設備的安全性能改變等原因，使原有的設備的熱工保護、聯鎖、報警項的定值不再使用，系統對設備的熱工保護、聯鎖、報警項的定值進行刪除，刪除時嚴格按照熱工保護定值的管理流程進行的，系統生成保護定值刪除界面，并經授權的用戶進行操作，修改后系統對保護定值的刪除記錄進行存儲。

2.6 系統輔助功能

（1）熱工保護定值的報表生成功能。此功能為了方便用戶在使用熱工定值在線管理系統中的所需分析數據、計算結果、保護定值項目單等進行報表生成。

（2）熱工保護定值的打印功能。系統對所有生成的各種類型的生成報表、各種操作記錄、計算數據等都具有可打印的操作選項，用戶可以根據自己對系統的使用情況自行進行打印。

（3）用戶權限管理。用戶權限納入SIS系統中統一管理，對系統管理員、高級用戶、一般用戶分別賦予不同的權限和使用方式。

（4）模板管理。由系統管理員負責管理，該系統所配置的模板主要分為組態算法模板、趨勢組模板、數據表模板。組態算法模板主要是以邏輯算法、延時運算、模擬量運算、特殊運算等形式進行導入，趨勢組模板按照SIS系統趨勢組應用形式進行顯示，數據表模板采用EXCEL2007/2010表格形式進行。

3 結論

本系統設計使熱工保護定值的管理首次實現了線上智能管理方式，充分發揮了SIS系統的數據計算能力，并進一步豐富了數字化電廠的應用功能，減輕了生產管理人員的熱工保護定值使用和管理的工作量，發揮線上系統的數據計算優勢，結合數據融合、工藝系統分析和數據挖掘，分析不同工況下熱工保護定值的適用性，檢驗與評估系統重要保護動作情況，保證了熱工保護定值的準確性的應用，使熱工保護定值更加合理可靠，不斷提高機組的可靠性和經濟性。對于火電行業同類機組都有極大的借鑒示范作用。

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作者簡介：葛巖（1981-），男，河南開封人，本科，工學學士，工程師，研究方向：熱工控制。