摘 要：發(fā)電廠廠級(jí)控制系統(tǒng)集合生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、運(yùn)行優(yōu)化以及生產(chǎn)管理功能為一體，與生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)一起構(gòu)成了將電廠廠級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)。通過(guò)電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)信息的收集與共享，將其作為生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行控制的依據(jù)，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)分析，對(duì)控制方案進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。文章對(duì)電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

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

信息已經(jīng)成為推動(dòng)生產(chǎn)水平進(jìn)一步提升的關(guān)鍵性因素，因此電廠在發(fā)展過(guò)程中需要加強(qiáng)對(duì)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(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電廠范圍內(nèi)的信息共享，爭(zhēng)取不斷提高管控一體化效果。在對(duì)電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，需要結(jié)合系統(tǒng)特點(diǎn)，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，有針對(duì)性的做好各項(xiàng)要點(diǎn)的分析，不斷完善系統(tǒng)功能。

1 發(fā)電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)特點(diǎn)分析

主要是以生產(chǎn)過(guò)程為對(duì)象，建立的全廠范圍內(nèi)實(shí)時(shí)與歷史數(shù)據(jù)平臺(tái)，為生產(chǎn)過(guò)程提供綜合優(yōu)化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程監(jiān)控與管理的信息系統(tǒng)。系統(tǒng)的建設(shè)需要以計(jì)算機(jī)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(lái)設(shè)計(jì)完成集成自動(dòng)化系統(tǒng)。系統(tǒng)本質(zhì)上是以實(shí)現(xiàn)電廠內(nèi)部各個(gè)機(jī)組DCS與輔助外圍PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化的控制管理系統(tǒng)，可以說(shuō)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(guò)對(duì)全廠范圍內(nèi)的各單臺(tái)機(jī)組與輔助系統(tǒng)相關(guān)實(shí)時(shí)信息，并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算、分析、優(yōu)化，來(lái)作為不同單元機(jī)組運(yùn)行管理控制的依據(jù)，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單元控制方案的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)化配置。

2 發(fā)電廠廠級(jí)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(guò)系統(tǒng)來(lái)確定生產(chǎn)過(guò)程中各項(xiàng)操作參數(shù)是否存在異常，并以部分主要參數(shù)為對(duì)象建立相關(guān)機(jī)組模型，通過(guò)預(yù)判來(lái)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(hù)人員通過(guò)廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)所收集的信息數(shù)據(jù)，來(lái)判斷各單元機(jī)組運(yùn)行維護(hù)時(shí)間，并對(duì)維護(hù)方案進(jìn)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(jì)性。第三，技術(shù)人員可以通過(guò)系統(tǒng)來(lái)制定機(jī)組性能優(yōu)化方案，對(duì)各項(xiàng)影響因素提前進(jìn)行掌控并制定解決方案，提高生產(chǎn)活動(dòng)開(kāi)展的有效性。第四，管理人員可以通過(guò)系統(tǒng)實(shí)施效果，分析比較應(yīng)用前后生產(chǎn)活動(dòng)經(jīng)濟(jì)效益的變化，然后對(duì)電廠生產(chǎn)方案進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

2.2 技術(shù)要求

結(jié)合電廠生產(chǎn)運(yùn)行特點(diǎn)，要求系統(tǒng)能夠維持長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)一切功能的實(shí)現(xiàn)均需要以生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的運(yùn)行狀態(tài)信息為依據(jù)，因此在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，需要保證數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器實(shí)施數(shù)據(jù)刷新周期在1s以內(nèi)，壓縮數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)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(jī)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(jì)算機(jī)功能站CPD平均負(fù)荷率應(yīng)≤40%，物理內(nèi)存使用率小于20%[2]。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集接口機(jī)以及客戶端用戶數(shù)量可以與電廠單元機(jī)組數(shù)量保持同步。另外，模擬圖與單畫(huà)面動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)可以完全滿足實(shí)時(shí)監(jiān)控需求，要求實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)刷新周期在1s以內(nèi)，畫(huà)面刷新周期在2s以內(nèi)。為提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，在設(shè)計(jì)初期就需要保證其不受電子噪聲、振動(dòng)以及射頻等因素干擾，可以在此類環(huán)境中運(yùn)行且不會(huì)對(duì)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(shí)時(shí)信息處理功能，滿足機(jī)組運(yùn)行及相關(guān)數(shù)據(jù)的在線采集、壓縮存儲(chǔ)以及定期備份要求，并可以結(jié)合實(shí)際需求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(fù)現(xiàn)，并可以按照時(shí)間/標(biāo)簽等檢索方式來(lái)確定某時(shí)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(jì)、控制系統(tǒng)運(yùn)行記錄、主輔設(shè)備啟停次數(shù)統(tǒng)計(jì)以及報(bào)警歸類等數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)。同時(shí)，在統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果與相應(yīng)分析系統(tǒng)連接后，協(xié)助預(yù)測(cè)故障點(diǎn)，提前給出故障報(bào)警，提高系統(tǒng)運(yùn)行安全性。另外，可以按照預(yù)定時(shí)間段統(tǒng)計(jì)主輔和設(shè)備啟停次數(shù)，確定各機(jī)組設(shè)備啟停次數(shù)與累積運(yùn)行時(shí)間，加權(quán)后與設(shè)備劣化分析共同發(fā)出設(shè)備故障報(bào)警。

2.3.3 能損分析。將熱力系統(tǒng)作為依據(jù)，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)來(lái)確定各部分主要熱力參數(shù)，確定實(shí)時(shí)煤耗數(shù)值、目標(biāo)值以及偏差值。同時(shí)對(duì)額定工況、實(shí)時(shí)運(yùn)行工況、當(dāng)前應(yīng)達(dá)工況以及最優(yōu)運(yùn)行工況效率與差值進(jìn)行分析。并分析確定鍋爐、汽輪機(jī)組參數(shù)對(duì)超差值產(chǎn)生的影響。通過(guò)對(duì)比供電煤耗差值產(chǎn)生原因，確定不同因素對(duì)損耗產(chǎn)生的影響，將其作為運(yùn)行方案調(diào)整的依據(jù)。

3 電廠廠級(jí)信息監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)組數(shù)量多以及裝置分散等特點(diǎn)，綜合分析各項(xiàng)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(guò)原有輔控接口，將實(shí)時(shí)信息采集到廠級(jí)信息監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)。系統(tǒng)中心機(jī)房服務(wù)器可以直接與原有廠內(nèi)核心交換機(jī)連接，利用核心交換機(jī)交換能力，縮短實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器與核心交換機(jī)間數(shù)據(jù)交換延時(shí)。并且為保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速度，核心交換機(jī)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(jī)選擇用雙絞線連接。

3.2 應(yīng)用功能設(shè)計(jì)

3.2.1監(jiān)視管理模塊。此模塊設(shè)計(jì)需要能夠提供趨勢(shì)圖、棒狀圖以及統(tǒng)計(jì)報(bào)表等各種生產(chǎn)畫(huà)面，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，指導(dǎo)運(yùn)行與檢修人員對(duì)系統(tǒng)流程與設(shè)備分析監(jiān)控，對(duì)管理優(yōu)化提供依據(jù)。第一，趨勢(shì)顯示方式。實(shí)時(shí)獲取某個(gè)指標(biāo)不同時(shí)間段變化狀態(tài)，并可以在線修改變化趨勢(shì)時(shí)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(shí)現(xiàn)各參數(shù)的有效對(duì)比。即以不同畫(huà)面為對(duì)象，采用儀表指針顯示方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.2.2 性能計(jì)算分析。性能計(jì)算可以對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并檢查現(xiàn)場(chǎng)儀表慢失效等故障，提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。并且對(duì)監(jiān)測(cè)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(jiàn)。

3.2.3 超溫超壓統(tǒng)計(jì)。生產(chǎn)機(jī)組啟停階段，會(huì)因?yàn)闇囟燃ち易兓疱仩t冷卻水管。再熱器、過(guò)熱器以及汽機(jī)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(duì)此需要設(shè)計(jì)超溫超壓統(tǒng)計(jì)模塊，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中機(jī)組金屬進(jìn)行監(jiān)督，實(shí)時(shí)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(jì)，并將結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)到PI數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，建立歷史統(tǒng)計(jì)表，將其作為技術(shù)人員檢修維護(hù)工作實(shí)施的依據(jù)，提高生產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行安全性與可靠性。

4 結(jié)束語(yǔ)

電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)全過(guò)程各機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，獲取設(shè)備運(yùn)行動(dòng)態(tài)信息，并可以實(shí)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(zhēng)取不斷提高生產(chǎn)活動(dòng)實(shí)施可靠性與有效性。

參考文獻(xiàn)

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

作者簡(jiǎn)介：司姍姍（1986-），女，廣東珠海人，學(xué)歷：專科，熱能工程師，研究方向：熱能仿真、廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)性能計(jì)算。