公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)研究開發(fā)的探討

1、公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)研究開發(fā)的探討摘要：摘要:對(duì)發(fā)電集團(tuán)/公司層面上的電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)的研究開發(fā)進(jìn)行了初步分析，對(duì)實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的技術(shù)方案和系統(tǒng)功能進(jìn)行了研究。公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)應(yīng)具備主要運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)管、主要性能參數(shù)的計(jì)算、主要參數(shù)的耗差分析、遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)、技術(shù)資料數(shù)據(jù)庫(kù)的支持等功能，同時(shí)該系統(tǒng)引言 隨著發(fā)電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)的推廣，電廠的信息化正逐漸走向成熟。通過廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)的基本功能，可以實(shí)現(xiàn)電廠運(yùn)行數(shù)據(jù)、性能參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示、分析、打印和存儲(chǔ)，同時(shí)利用廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)可以開發(fā)其他高級(jí)擴(kuò)展功能(如機(jī)組壽命管理、機(jī)組設(shè)備狀態(tài)評(píng)估、鍋爐燃燒運(yùn)行優(yōu)化指導(dǎo)等)，使信息化對(duì)電廠的運(yùn)行指

2、導(dǎo)逐漸發(fā)揮更大的作用。 通過廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，在電廠不同崗位的人員所關(guān)心的信息和使用的功能是不同的，電廠領(lǐng)導(dǎo)一般更多地關(guān)心每臺(tái)機(jī)組的主要運(yùn)行狀況和運(yùn)行性能，思考如何能夠在保證安全穩(wěn)定運(yùn)行的條件下進(jìn)一步提高機(jī)組性能，而各專業(yè)的管理和運(yùn)行人員更加關(guān)心某一個(gè)具體設(shè)備的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)性。對(duì)一些中小型電廠或老電廠，上一套廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)需要不少的一次性資金投資，同時(shí)為保證數(shù)據(jù)的完備和可靠，還需要大量的補(bǔ)充設(shè)備和人員投入，這客觀地阻礙了廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)在這些電廠的推廣。如何從電廠領(lǐng)導(dǎo)或更高層次(如發(fā)電集團(tuán)、獨(dú)立的發(fā)電公司等)的角度出發(fā)，建立一套信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電集團(tuán)/公司所屬機(jī)組的主要性能監(jiān)控

3、，實(shí)現(xiàn)同類機(jī)組間的信息共享(包括運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行性能、技術(shù)服務(wù)成果等)，從整體上既降低電力信息化所需要的投資又能更大限度地發(fā)揮電廠信息化的作用。 隨著電力系統(tǒng)的改革深化和電力市場(chǎng)的飽和，發(fā)電集團(tuán)/公司將從主要依靠擴(kuò)大經(jīng)營(yíng)規(guī)模的方式將逐漸轉(zhuǎn)向在己有規(guī)模的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低發(fā)電成本的方式來提高經(jīng)濟(jì)效益。在這樣一種背境下而促使各發(fā)電集團(tuán)/公司思考如何進(jìn)一步從集團(tuán)司層面實(shí)現(xiàn)對(duì)所有電廠的信息化管理，搭建一套息平臺(tái)和輔助系統(tǒng)，在整體上加強(qiáng)下屬各電廠的生產(chǎn)管理和技術(shù)監(jiān)督，提高經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力。在集團(tuán)/公司層面，由于使用者的不同，廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)所涉及的內(nèi)容會(huì)發(fā)生一定的變化，相應(yīng)的其基本功能和擴(kuò)展功能也會(huì)有

4、所變化。如在集團(tuán)公司層面，集團(tuán)/公司領(lǐng)導(dǎo)會(huì)更多的關(guān)心目前全公司下屬電廠的整體運(yùn)行狀況、發(fā)電量、發(fā)電煤耗等主要性能指標(biāo)。從發(fā)電集團(tuán)/公司管理的角度看，如何進(jìn)一步提高全公司的技術(shù)性能指標(biāo)、更大的發(fā)揮各電廠的生產(chǎn)潛力，不僅需要從具體的機(jī)組設(shè)備運(yùn)行上去思考，還要從全公司的層次上去研究分析。 西安熱工研究院有限公司作為電力行業(yè)的研究單位，為全國(guó)不同電廠機(jī)組的調(diào)試、運(yùn)行優(yōu)化、性能考核、狀態(tài)檢修、煤質(zhì)評(píng)價(jià)、機(jī)組性能監(jiān)測(cè)等內(nèi)容進(jìn)行了長(zhǎng)期的技術(shù)服務(wù)，積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和科研成果。現(xiàn)作為華能集團(tuán)的技術(shù)研發(fā)中心，也在積極思考如何從全公司的管理上進(jìn)一步發(fā)揮和體現(xiàn)西安熱工研究院有限公司的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，從而為發(fā)電團(tuán)集團(tuán)/公

5、司的管理和生產(chǎn)提供更多的技術(shù)支持和服務(wù)。 針對(duì)目前電力系統(tǒng)信息化的發(fā)展?fàn)顩r和需求，提出了公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)(CIS)的概念，并對(duì)公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)進(jìn)行了初步的研究開發(fā)。一、公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng) 根據(jù)公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)要求，發(fā)電集團(tuán)公司和各發(fā)電廠通過各電廠提供的基礎(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，能夠?qū)崟r(shí)了解整個(gè)公司和各個(gè)電廠機(jī)組的具體運(yùn)行狀況和運(yùn)行效果，能夠?qū)﹄姀S機(jī)組的主要運(yùn)行性能指標(biāo)做出判斷，能夠獲得主要的優(yōu)化運(yùn)行指導(dǎo)和相關(guān)的技術(shù)支持，從而挖掘各電廠的生產(chǎn)潛力，進(jìn)一步提高發(fā)電集團(tuán)/公司的技術(shù)管理水平，進(jìn)一步提高發(fā)電廠和發(fā)電集團(tuán)/公司的整體運(yùn)行性能指標(biāo)。 公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)具有如下特

6、點(diǎn): (1)機(jī)組容量和類型多、差別大。對(duì)一個(gè)發(fā)電集團(tuán)/公司，管理的電廠一般在10個(gè)以上，機(jī)組在30臺(tái)左右，而對(duì)華能這樣的發(fā)電集團(tuán)其機(jī)組超過100臺(tái)，而且機(jī)組的容量和類型幾乎包括了國(guó)內(nèi)目前所有正在運(yùn)行的機(jī)組類型和容量。顯然，象廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)一樣對(duì)電廠大部分生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收和實(shí)時(shí)顯示是不合適的，在集團(tuán)/公司層面也沒有必要去了解一般的具體運(yùn)行數(shù)據(jù)。同時(shí)在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)上也需要控制數(shù)據(jù)量，因此公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)只從各個(gè)電廠接收主要的運(yùn)行數(shù)據(jù)和性能數(shù)據(jù)。由于各電廠具備的技術(shù)條件和提供數(shù)據(jù)的方式存在差別，一些電廠需要從DCS和RTU上取數(shù)，一些電廠可以從MIS上取數(shù)，一些電廠可以直接從SIS上取數(shù)(包括

7、性能計(jì)算結(jié)果)。為了使數(shù)據(jù)便于管理，需要采取不同的方式將這些數(shù)據(jù)提取出來后同時(shí)對(duì)這些數(shù)據(jù)編碼進(jìn)行統(tǒng)一和規(guī)范。 在數(shù)據(jù)的傳輸中，需要對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母鞣N異常提出解決措施。 (2)原始數(shù)據(jù)的獲得、補(bǔ)充和完善。同其他任何性能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一樣，原始數(shù)據(jù)是公司級(jí)電廠運(yùn)行系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在實(shí)施該系統(tǒng)時(shí)，不同電廠能夠提供的原始數(shù)據(jù)存在一定的差別，一些重要的原始數(shù)據(jù)需要電廠安裝必要的測(cè)點(diǎn)。如大多數(shù)電廠只在省煤器后安裝了氧量測(cè)點(diǎn)，要實(shí)時(shí)計(jì)算鍋爐效率和空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率需要在空氣預(yù)熱器后安裝氧量測(cè)點(diǎn)。 (3)數(shù)據(jù)處理工作量大。對(duì)上傳的數(shù)據(jù)需要檢查核對(duì)，必要的壞點(diǎn)或漏點(diǎn)需要修改，同時(shí)需要必要的人員維護(hù)。由于機(jī)組多、設(shè)備類型差別大

8、，性能計(jì)算工作量大，如何降低性能計(jì)算工作量，同時(shí)又便于電廠間進(jìn)行性能參數(shù)比較，需要制定可高效執(zhí)行且相對(duì)統(tǒng)一的計(jì)算工具和計(jì)算方案。 (4)使用發(fā)布的用戶量大。由于數(shù)據(jù)是集團(tuán)/公司共享，可能并發(fā)使用的用戶量大，在發(fā)布實(shí)現(xiàn)上應(yīng)制定合理的方案。 (5)需要建立遠(yuǎn)程的專家系統(tǒng)。由于各電廠向發(fā)電集團(tuán)/公司上傳的數(shù)據(jù)信息量的限制，如何進(jìn)一步對(duì)廠級(jí)機(jī)組信息進(jìn)行深入的評(píng)價(jià)，需要進(jìn)一步的信息和技術(shù)支持。較為可行的方法是建立一套遠(yuǎn)程的專家系統(tǒng)，針對(duì)發(fā)電集團(tuán)/公司某一共性問題進(jìn)行研究評(píng)判，為發(fā)電集團(tuán)/公司的技術(shù)評(píng)價(jià)提供參考意見。 (6)建立技術(shù)資料數(shù)據(jù)庫(kù)。發(fā)電集團(tuán)/公司下屬各電廠有相應(yīng)的技術(shù)報(bào)告資料，依托的研究開發(fā)中

9、心對(duì)不同電廠進(jìn)行了多方面的技術(shù)服務(wù)，并形成了相關(guān)的科研成果。通過公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)可以建立一套技術(shù)資料數(shù)據(jù)庫(kù)，使這些技術(shù)資料以發(fā)電集團(tuán)/公司為核心實(shí)現(xiàn)共享，不同電廠間實(shí)現(xiàn)技術(shù)信息的網(wǎng)絡(luò)交流，充分發(fā)揮電力信息化的作用。二、公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)的系統(tǒng)組成 根據(jù)公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)的要求和技術(shù)特點(diǎn)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為3部分: (1)數(shù)據(jù)采集和處理部分。在此部分實(shí)現(xiàn)電廠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理和遠(yuǎn)程發(fā)送。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理和發(fā)送所需要的硬件設(shè)備安裝在電廠端，由電廠信息中心進(jìn)行管理和維護(hù)。根據(jù)各電廠的具體情況和本系統(tǒng)在電廠端需要實(shí)現(xiàn)的功能，硬件設(shè)備可以采用冗余的數(shù)據(jù)采集和發(fā)送服務(wù)器，也可以使用工控機(jī)代

10、替。 (2)集團(tuán)部分。發(fā)電集團(tuán)/公司部分實(shí)現(xiàn)公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)的具體功能實(shí)施。在硬件設(shè)備上應(yīng)配備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)器，數(shù)據(jù)處理服務(wù)器的數(shù)目根據(jù)功能的需要確定，部分服務(wù)器應(yīng)考慮一用一備的冗余方式。采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)數(shù)建議在10萬點(diǎn)。 (3)技術(shù)服務(wù)支持部分。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的專家系統(tǒng)和技術(shù)資料數(shù)據(jù)庫(kù)管理，需要在發(fā)電集團(tuán)/公司部分或技術(shù)中心配備相應(yīng)的硬件設(shè)備和技術(shù)管理人員以保證該系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)上，還需要對(duì)數(shù)據(jù)流程和系統(tǒng)發(fā)布作進(jìn)一步的介紹。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在電廠端實(shí)現(xiàn)采集和發(fā)送，為減少集團(tuán)端的數(shù)據(jù)計(jì)算量，廠級(jí)以下的性能參數(shù)可以考慮在電廠端進(jìn)行

11、計(jì)算并發(fā)送。在集團(tuán)端實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的接收和存儲(chǔ)，公司級(jí)(或所有的)性能參數(shù)計(jì)算在數(shù)據(jù)處理服務(wù)器上計(jì)算并存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。 在系統(tǒng)發(fā)布上可以分為2種方式:(1)直接通過C/S結(jié)構(gòu)進(jìn)行顯示，主要用于對(duì)各電廠運(yùn)行的監(jiān)管和集團(tuán)信息的展示;(2)通過發(fā)電集團(tuán)/公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果的Web顯示和歷史數(shù)據(jù)的查詢。為減少集團(tuán)的傳輸數(shù)據(jù)流量，也可以考慮廠級(jí)以下的性能參數(shù)在電廠端發(fā)布。 三、公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)的基本功能介紹 公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)應(yīng)具備如下基本功能: (1)機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)控。類似廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)，可以對(duì)發(fā)電集團(tuán)/公司所屬機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，但并不是對(duì)所有的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，

12、而是對(duì)涉及到機(jī)組整體運(yùn)行狀態(tài)和性能的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，這樣一臺(tái)機(jī)組的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)有300-400個(gè)。 通過機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)控，可以對(duì)全廠和機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如每個(gè)電廠的發(fā)電負(fù)荷、機(jī)組的啟停狀態(tài)、機(jī)組的主要運(yùn)行參數(shù)等，使發(fā)電集團(tuán)/公司管理人員實(shí)時(shí)了解下屬電廠機(jī)組的運(yùn)行狀況并下達(dá)相應(yīng)的指示。對(duì)各電廠上傳的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算，可以實(shí)時(shí)顯示整個(gè)發(fā)電集團(tuán)的發(fā)電負(fù)荷、日發(fā)電總量等基本信息，使發(fā)電集團(tuán)/公司管人員實(shí)時(shí)了解總的發(fā)電狀況和發(fā)電任務(wù)完成情況。 (2)運(yùn)行性能的監(jiān)控。從發(fā)電集團(tuán)/公司層進(jìn)行下屬全廠、機(jī)組、鍋爐、汽機(jī)和主要輔機(jī)的實(shí)時(shí)性能計(jì)算，主要計(jì)算參數(shù)見表1。 利用各廠的性能數(shù)據(jù)結(jié)果，可以進(jìn)

13、一步計(jì)算發(fā)電集團(tuán)/公司的性能參數(shù)，并對(duì)所有性能數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，這些結(jié)果可以通過報(bào)表的形式打印和存儲(chǔ)。 通過以上性能參數(shù)的實(shí)時(shí)計(jì)算，可以達(dá)到如目的:1)利用性能參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)電廠的主性能參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管;2)利用性能參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)機(jī)組的基本運(yùn)行狀況評(píng)價(jià)提供依據(jù);3)利性能參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以大致判斷出如何進(jìn)一提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性;4)利用性能參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組間的對(duì)比評(píng)價(jià);5)利用性能參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以為機(jī)組的遠(yuǎn)程評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 (3)機(jī)組主要耗差參數(shù)的計(jì)算。針對(duì)某臺(tái)機(jī)組的性能統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以大致判斷出目前影響該機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的原因主要在于鍋爐側(cè)或汽機(jī)側(cè)。進(jìn)行機(jī)主要耗差參數(shù)計(jì)算的主要目的

14、是可以給管理人員提供進(jìn)一步判斷影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的具體運(yùn)行性能數(shù)。 為了計(jì)算機(jī)組主要耗差參數(shù)，同時(shí)還要計(jì)算每臺(tái)機(jī)組主要運(yùn)行參數(shù)的設(shè)計(jì)值或目標(biāo)值。通過運(yùn)行參數(shù)與設(shè)計(jì)值或目標(biāo)值的比較，可以同時(shí)為機(jī)組運(yùn)行提供技術(shù)指導(dǎo)。 (4)遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)。從發(fā)電集團(tuán)/公司管理目標(biāo)出發(fā)，應(yīng)更多的從整體上對(duì)所屬電廠目前存的主要問題進(jìn)行研究，確定出影響發(fā)電集團(tuán)/公司經(jīng)濟(jì)性能的主要原因并提出解決措施。廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)只針對(duì)某各電廠的數(shù)臺(tái)機(jī)組進(jìn)行研究，而公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)是針對(duì)數(shù)十臺(tái)機(jī)組。因此，除了對(duì)具體的基本參數(shù)和性能參數(shù)進(jìn)行研究分析外，還要進(jìn)行不同電廠機(jī)組間的數(shù)據(jù)分析對(duì)比。利用遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)可以先對(duì)發(fā)電集團(tuán)/公司內(nèi)的整體運(yùn)

15、行狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)目前影響經(jīng)濟(jì)性能的主要問題和需要解決的主要技術(shù)問題提供建議，對(duì)所發(fā)現(xiàn)的問題列出專題，再組織電力系統(tǒng)內(nèi)的有關(guān)專家對(duì)不同的專題進(jìn)行研究分析，提出解決具體措施，從發(fā)電集團(tuán)/公司層面向各電廠提出要求、整改意見或改造措施，也可以組織各電廠的技術(shù)人員進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的培訓(xùn)。通過以上措施從發(fā)電集團(tuán)/公司管理的角度去提高公司的整體經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，并利用公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。這樣在整體系統(tǒng)上可以基本實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)作。 (5)技術(shù)資料數(shù)據(jù)庫(kù)。發(fā)電集團(tuán)/公司級(jí)技術(shù)資料數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和使用可以更充分地體現(xiàn)和發(fā)揮公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。一般大型的發(fā)電集酣公司有專職的技術(shù)管理部門及配套的技術(shù)研

16、發(fā)中心，通過公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)可以充分利用己有的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)成果，系統(tǒng)建立技術(shù)資料數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)這些資料的共享。四、公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn) 在公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)上存在如下技術(shù)難度: (1)如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化配置。在公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)上，應(yīng)根據(jù)各發(fā)電集團(tuán)/公司的具體情況制定具體的系統(tǒng)配置方案，一方面要控制項(xiàng)目的投資，又要使系統(tǒng)在實(shí)施、運(yùn)行和維護(hù)上簡(jiǎn)單可控。隨著發(fā)電集團(tuán)/公司的發(fā)展，每年都有新機(jī)組投運(yùn)，在系統(tǒng)配置上應(yīng)考慮系統(tǒng)的擴(kuò)展功能。同時(shí)在配備公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)基本功能的基礎(chǔ)上，還要不斷研究開發(fā)新的功能，因此在系統(tǒng)配置上要保證不影響新功能的擴(kuò)充。 (2)如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。由于公司級(jí)電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)涉及的機(jī)組非常多，在性能計(jì)算方案上應(yīng)認(rèn)真考慮。如何減少性能計(jì)算的工作量、保證計(jì)算結(jié)果的可比性、性能計(jì)算的可維