基于生產(chǎn)實時監(jiān)管系統(tǒng)的管理應(yīng)用及探索

吳濤 劉原一 謝云明 申大偉 王毅 欒叢超

（1 西安熱工研究院有限公司，陜西西安 710054；2 陜西秦龍電力股份有限公司，陜西西安 710000；3 華能山東發(fā)電有限公司，山東濟南 254000）

0.前言

某發(fā)電有限公司，主要從事電力、熱力、港口等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的開發(fā)、投資、建設(shè)、經(jīng)營和管理。截至2019年9月底，公司管理運營19家火電廠、19家風(fēng)電場、11家光伏電站、7家供熱公司和1家港口企業(yè)，在巴基斯坦“中巴經(jīng)濟走廊”投資建設(shè)了薩希瓦爾電站2臺66萬kW燃煤機組。發(fā)電裝機容量2372萬kW（其中火電2185萬kW、風(fēng)電145.4萬kW、光伏41.69萬kW），分布在山東省14個地級市、寧夏和巴基斯坦，約占華能總裝機容量的13.1%，占山東省統(tǒng)調(diào)機組容量的34.9%；年供熱量超過6300萬GJ，供熱面積達到2.7億m2，是山東省最大的發(fā)電公司和供熱企業(yè)。

該公司生產(chǎn)實時監(jiān)管系統(tǒng)自2009年起開始建設(shè)，并經(jīng)過多期功能擴充，實現(xiàn)了生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)采集、性能計算、在線煤質(zhì)分析、機組對標(biāo)、環(huán)保指標(biāo)監(jiān)控、耗差分析及指標(biāo)競賽數(shù)據(jù)匯總等功能，對發(fā)電、供熱、環(huán)保、風(fēng)電、光伏實現(xiàn)了全域的監(jiān)管，并為集團公司生產(chǎn)實時監(jiān)管系統(tǒng)、公司數(shù)據(jù)中心提供數(shù)據(jù)。

生產(chǎn)實時監(jiān)管系統(tǒng)作為公司側(cè)生產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺，在多年的使用過程中，根據(jù)管理側(cè)的要求，進行了多個功能的深度探索及應(yīng)用開發(fā)，為公司管理提供了很大的幫助。

1.實時監(jiān)管系統(tǒng)構(gòu)架

1.1 系統(tǒng)概述

該實時監(jiān)管系統(tǒng)采集下轄各電廠、風(fēng)場、光伏場的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并對主要流程畫面及數(shù)據(jù)進行發(fā)布。通過對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化編碼，方便進行電廠級、公司級各類指標(biāo)的統(tǒng)計及分析展示[1-2]。

對于火電機組，采集鍋爐、汽機、電氣等主要實時數(shù)據(jù)，進行流程畫面展示，對供熱、環(huán)保、化水指標(biāo)進行監(jiān)管[3-4]；對于風(fēng)場采集各風(fēng)場的升壓站數(shù)據(jù)、風(fēng)機的狀態(tài)、風(fēng)速、功率、電量等數(shù)據(jù)，對風(fēng)機主要畫面進行展示；對于光伏場采集各光伏場的升壓站數(shù)據(jù)、逆變器的狀態(tài)、功率、電量等數(shù)據(jù)，對逆變器主要畫面進行展示；同時提供數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計報表、指標(biāo)管理、對標(biāo)管理、地圖等功能，滿足公司管理的基本要求。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

實時監(jiān)管系統(tǒng)包括實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的存儲與處理、功能應(yīng)用3個模塊[5]，如圖1所示。公司所轄發(fā)電機組包含火電、風(fēng)電、光伏幾種能源類型，實時監(jiān)管系統(tǒng)對廠級實時運行數(shù)據(jù)進行采集，包括機組實時發(fā)電量、運行熱力參數(shù)以及各設(shè)備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理層。數(shù)據(jù)處理層包含廠級的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)和填報的各種關(guān)系型數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)化工作，并進行數(shù)據(jù)處理、分析和統(tǒng)計。數(shù)據(jù)處理層存在的數(shù)據(jù)結(jié)果在應(yīng)用層調(diào)用，該實時監(jiān)管系統(tǒng)應(yīng)用層主要包含Web發(fā)布應(yīng)用界面與超限報警軟件。

圖1 公司實時監(jiān)管系統(tǒng)構(gòu)架

2.特色應(yīng)用

本節(jié)主要對實時監(jiān)管系統(tǒng)的特色應(yīng)用展開介紹。在實時監(jiān)管的應(yīng)用層，主要包含數(shù)據(jù)實時展示與功能應(yīng)用兩大模塊，如圖2所示。實時數(shù)據(jù)展示包括分公司級的數(shù)據(jù)匯總展示以及廠級系統(tǒng)流程畫面的展示。功能應(yīng)用滿足分公司分析與考核的需求，包括數(shù)據(jù)查詢與分析、超限報警、性能計算與分析、小指標(biāo)對標(biāo)、報表統(tǒng)計、值長日志等。

圖2 分公司實時監(jiān)管系統(tǒng)應(yīng)用分類

數(shù)據(jù)查詢與分析一方面可以對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行實時和歷史查詢，另一方面便于測點的維護。超限報警應(yīng)用可對期望的超限監(jiān)測設(shè)備進行模塊編輯，對各廠主要參數(shù)超限、主要設(shè)備狀態(tài)改變、主機保護動作等通過報警畫面顯示描述與記錄。性能計算主要包括機組級、廠級、設(shè)備級的效率指標(biāo)計算、可控參數(shù)目標(biāo)值的生成以及可控參數(shù)的耗差計算。小指標(biāo)對標(biāo)實現(xiàn)山東分公司級、廠級、機組級的統(tǒng)計與計算結(jié)果的性能對比與技術(shù)分析，為保障措施的建立提供依據(jù)。報表統(tǒng)計應(yīng)用可實現(xiàn)主要運行數(shù)據(jù)與指標(biāo)數(shù)據(jù)生產(chǎn)報表的生成，其統(tǒng)計時間可根據(jù)需要選擇日、月、年的不同跨度，值長日志為分公司管轄范圍內(nèi)發(fā)電機組啟、停的線上管理平臺。

2.1 性能計算與分析

性能計算模塊利用廠級實時采集的運行數(shù)據(jù)，對機組級、廠級、設(shè)備級（鍋爐、汽輪機、空預(yù)器、回?zé)峒訜崞鳌⒛鳎┑男阅苷归_計算分析，以實現(xiàn)運行指導(dǎo)與監(jiān)控。性能計算在開發(fā)的計算組態(tài)中實現(xiàn)，根據(jù)計算原理分類，主要分為以下幾種計算類型：

（1）性能指標(biāo)計算。性能指標(biāo)計算主要從運行原理出發(fā)展開分析計算。以回?zé)峒訜嵝阅苡嬎銥槔驒C組在實際運行過程中缺少回?zé)峒訜崞鞒槠髁康臏y量數(shù)據(jù)，需要對其進行計算，根據(jù)能量守恒定律：水側(cè)吸熱量=疏水放熱量+蒸汽放熱量，即可求得回?zé)峒訜崞鞒槠髁俊?/p>

圖3 性能指標(biāo)計算組態(tài)畫面

（2）數(shù)據(jù)校驗。由于機組現(xiàn)場測點會出現(xiàn)測量不準(zhǔn)確的情況，機組的運行狀態(tài)無法得到真實反饋，為保證機組運行狀態(tài)反饋的準(zhǔn)確性與可參考性，本系統(tǒng)對測點數(shù)據(jù)完成校驗。以主蒸汽為例，其壓力與溫度是直接影響機組運行狀態(tài)與循環(huán)效率的重要指標(biāo)，為保證其數(shù)值的準(zhǔn)確性，利用檢驗?zāi)Ｐ驮O(shè)置偏高限、偏低限、高限、低限，根據(jù)主蒸汽壓力、溫度實際運行特性設(shè)置限值，當(dāng)主蒸汽壓力、溫度超限時即認(rèn)為其測量值不準(zhǔn)確。此時，根據(jù)主蒸汽壓力-負(fù)荷、主蒸汽溫度-負(fù)荷曲線與實時發(fā)電功率計算出主蒸汽壓力、主蒸汽溫度的替代值，以取代測量值。

圖4 數(shù)據(jù)校驗計算組態(tài)畫面

（3）曲線輸出。實時監(jiān)管系統(tǒng)目標(biāo)曲線的數(shù)據(jù)點，可通過曲線輸出的方式轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)點進行調(diào)用。曲線輸出的計算將字符串分解成模擬量，即將一整條曲線分解成數(shù)據(jù)點，以供實時監(jiān)管系統(tǒng)調(diào)用。

圖5 曲線輸出計算組態(tài)畫面

2.2 實時負(fù)荷與計劃負(fù)荷對比功能

該系統(tǒng)中提供了“日調(diào)度計劃負(fù)荷”填報功能，要求每天18點之前通過各電廠值長以數(shù)據(jù)導(dǎo)入的方式，填報各機組第二天的96點計劃負(fù)荷數(shù)據(jù)，自動匯總為該電廠的計劃負(fù)荷數(shù)據(jù)。通過每天各電廠嚴(yán)格執(zhí)行，以便為第二天的公司和電廠計劃曲線、負(fù)荷偏差、大屏幕展示等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，供生產(chǎn)管理部門進行管理及原因分析，對于負(fù)荷偏差大于一定值以不同的顏色進行報警提示。

圖6 實時負(fù)荷與計劃負(fù)荷對比功能平臺

2.3 方式變更申請及審核

公司運營管理有19家火電廠，69臺火電機組，為了方便管理機組的啟、停事件，減少非停事件，通過該系統(tǒng)各電廠可以提前申請機組的備用、檢修、開機計劃，公司審核通過后即可進行。如在該時間范圍內(nèi)未提交備用、檢修等申請或未進行審核，發(fā)生機組停機事件，則系統(tǒng)將該事件判定為非停，將會進行考核。同時，系統(tǒng)會自動將新的變更申請信息通過短信的方式發(fā)送給管理人員，以便及時進行審核。

圖7 方式變更申請平臺

2.4 機組事件短信及電話報警

為了使管理人員及時了解相關(guān)信息，系統(tǒng)開發(fā)了短息報警功能，對相關(guān)重要信息定時推送給指定的人員，方便不同人員及時了解相關(guān)信息。短信平臺使用MAS網(wǎng)關(guān)進行發(fā)送，通過公司統(tǒng)一出口對外發(fā)送，系統(tǒng)支持短信、微信、電話等方式進行推送。

圖8 機組事件短信及電話報警平臺

短信發(fā)送的內(nèi)容可以進行配置，可以配置實時發(fā)送、定時發(fā)送等相關(guān)信息，也可以手動編輯信息發(fā)送給指定的人或組，具體發(fā)送內(nèi)容根據(jù)需求進行發(fā)送邏輯、內(nèi)容、時間、人員配置。

實時發(fā)送如：機組啟停、數(shù)據(jù)是否刷新、某電廠實時負(fù)荷與計劃負(fù)荷偏差大、方式變更申請單；重要關(guān)注的二類報警信息等。

定時發(fā)送：發(fā)送月累調(diào)度計劃完成率；昨日公司總的運行、備用、檢修臺數(shù)；環(huán)保小時超標(biāo)等。

該系統(tǒng)與電話可以進行關(guān)聯(lián)交互，對于發(fā)生的主機停機、重要輔機跳閘等信息，及時通過系統(tǒng)給值班室座機和手機電話通知。

2.5 公司定期考核

根據(jù)公司每個時期管理的要求，根據(jù)考核內(nèi)容不同，系統(tǒng)定制了不同的考核報表，進行周期性的考核，如周、月通報。如低省投入率、高加投入率、公司小指標(biāo)、耗差分析、自動投入率、二類障礙等。基于這些報表數(shù)據(jù)，在公司層面進行統(tǒng)計、分析及考核，形成煤電機組經(jīng)濟小指標(biāo)周報和月報，并通報各電廠，各電廠針對被考核指標(biāo)進行原因分析及改進。

圖9 公司定期考核結(jié)果

3.總結(jié)

本文基于分公司級生產(chǎn)實際情況開發(fā)了一套生產(chǎn)實時監(jiān)管系統(tǒng)，實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的存儲與處理、功能應(yīng)用3個模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)的高效傳輸與分析。根據(jù)公司管理需求，探索及深度開發(fā)了相應(yīng)的特色功能，通過下轄各火電廠及時填報計劃，負(fù)荷實現(xiàn)了實時負(fù)荷與計劃負(fù)荷對比功能，完成方式變更申請及審核流程，對重要事件進行短信及電話報警，通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計滿足公司定期考核需求，極大滿足了公司對下轄企業(yè)的精細(xì)化管理，發(fā)揮了生產(chǎn)實時監(jiān)管系統(tǒng)平臺的重要作用。