廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)

-.z廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)〔SIS〕在超臨界火電機(jī)組的應(yīng)用摘要：本文通過介紹廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)的系統(tǒng)配置和主要功能，結(jié)合國(guó)電滎陽煤電一體化**的實(shí)際成功應(yīng)用情況，比擬系統(tǒng)的闡述了華電天仁公司的廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)在國(guó)電滎陽煤電一體化**的應(yīng)用情況和所存在的缺乏，對(duì)于今后的應(yīng)用和推廣該技術(shù)有一定的借鑒作用。關(guān)鍵字：廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)、600MW“W〞火焰機(jī)組、應(yīng)用1引言火力發(fā)電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)〔SIS,SupervisoryInformationSystemforplantlevel〕,屬于廠級(jí)生產(chǎn)過程自動(dòng)化*疇，其主要目的是建立實(shí)現(xiàn)廠級(jí)管理信息系統(tǒng)〔MIS〕和機(jī)組實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)即分散控制系統(tǒng)〔DCS〕、輔助車間控制系統(tǒng)〔PLC〕、電器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)和電能計(jì)量系統(tǒng)等之間的橋梁，在整個(gè)電廠*圍內(nèi)信息共享，真正做到管控一體化，為全廠實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程綜合優(yōu)化效勞，提高電廠整體效益。目前，各火力發(fā)電廠SIS系統(tǒng)的設(shè)置還處于開發(fā)、應(yīng)用、推廣階段，前一階段SIS的規(guī)模、功能和技術(shù)條件還不統(tǒng)一，因此尚需要不斷嘗試、總結(jié)和提高。2概述國(guó)電滎陽煤電一體化**一期工程使用的是2×600MW“W〞火焰鍋爐的超臨界機(jī)組，廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)〔SIS〕采用的是華電天仁電力控制技術(shù)**比擬成熟的一套系統(tǒng)，提供采集所有控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、建立長(zhǎng)期存儲(chǔ)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫，并以此為根底，實(shí)現(xiàn)廠級(jí)生產(chǎn)過程監(jiān)視和管理、廠級(jí)性能計(jì)算和分析等根本功能，以及主機(jī)和主要輔機(jī)故障診斷、報(bào)警、主要設(shè)備狀態(tài)(泄漏、磨損等)檢測(cè)和計(jì)算分析等可選功能，并向MIS提供過程數(shù)據(jù)和計(jì)算、分析結(jié)果，自動(dòng)產(chǎn)生各類報(bào)表以滿足電廠對(duì)于生產(chǎn)過程的管理要求，確保機(jī)組平安、高效運(yùn)行。3系統(tǒng)介紹與應(yīng)用3.1硬件配置網(wǎng)絡(luò)配置主干為冗余千兆工業(yè)以太網(wǎng)，1000Mbps連接到各效勞器，1000Mbps連接到各控制系統(tǒng)和MIS。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造參見圖13.1.2交換機(jī)配置冗余的工業(yè)級(jí)核心交換機(jī)。核心交換機(jī)布置在集控樓中〔13.7米層〕。核心交換設(shè)備應(yīng)支持VLAN、組播控制和PortPriority〔端口優(yōu)先級(jí)〕、端口MAC綁定〔只允許聯(lián)接綁定的主機(jī)〕、基于IEEE802.1p的流量?jī)?yōu)先級(jí)設(shè)置，以最大程度地限制網(wǎng)絡(luò)上的播送和組播信息，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和工作效率。核心交換機(jī)備板上要留有適量備用插槽以便于系統(tǒng)擴(kuò)展。核心交換機(jī)采用加拿大羅杰康品牌。配置4臺(tái)羅杰康交換機(jī)作為SIS核心交換機(jī)，具體型號(hào)規(guī)格如下：RSG2200-R-RM-HI-HI-FG02-CG01-CG01-CG01-1CG01：2臺(tái)。RSG2100-R-RM-HI-HI-T*01-T*01-T*01-T*01-CG01-1CG01-T*01-T*01-T*01-T*01：2臺(tái)。圖1：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造圖接口設(shè)備〔1〕SIS與下層控制網(wǎng)絡(luò)〔DCS、輔助系統(tǒng)、脫硫等〕的配有數(shù)據(jù)接口設(shè)備，這些接口設(shè)備對(duì)于下層控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的讀取有嚴(yán)格的授權(quán)并不對(duì)下層控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展修改、組態(tài)或?qū)に囘^程進(jìn)展直接控制，不應(yīng)影響下層生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)的控制功能。〔2〕所有的接口協(xié)議均為OPCV2.0或以上版本。華電天仁負(fù)責(zé)接口的OPC及信息平安措施。所有的OPC硬件應(yīng)是通用的，基于RS232/485/TCP/IP網(wǎng)卡的商品化接口硬件；接口軟件不是臨時(shí)專為本工程開發(fā)的產(chǎn)品，而是商品化的、有完善的文檔與技術(shù)支持的最新版本的軟件?！?〕SIS與下層控制網(wǎng)絡(luò)的接口均定義為單向的，任何情況下不會(huì)影響DCS/PLC等下層控制網(wǎng)絡(luò)的平安性，且其可靠性在受控*圍內(nèi)。〔4〕重要接口應(yīng)采用冗余方式，具體根據(jù)工程要求決定?！?〕接口的控制系統(tǒng)如下：*1機(jī)組DCS*2機(jī)組DCS機(jī)組公用DCS輔助車間控制系統(tǒng)NCSTDM鍋爐爐管泄露檢測(cè)系統(tǒng)輸煤程控系統(tǒng)等〔6〕配置12臺(tái)接口機(jī)〔2臺(tái)冗余〕布置在現(xiàn)場(chǎng)電子設(shè)備間機(jī)柜內(nèi)。每臺(tái)接口機(jī)均安裝防病毒軟件。接口機(jī)采用研華工控機(jī)，每臺(tái)接口機(jī)至少能緩存所接控制系統(tǒng)的至少48小時(shí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。接口機(jī)配置：采用磁盤陣列，內(nèi)存1GB以上，CPU為Woodcrest2.0GHz以上，硬盤容量73GB×2以上〔RAID1〕，3塊1000M網(wǎng)卡。效勞器配置SIS效勞器：SIS留與GPS的接口，SIS網(wǎng)上各效勞器的時(shí)鐘均以GPS時(shí)鐘作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘。生產(chǎn)實(shí)時(shí)系統(tǒng)配置一臺(tái)硬件級(jí)容錯(cuò)數(shù)據(jù)庫效勞器，一臺(tái)應(yīng)用效勞器，一臺(tái)鏡像效勞器，一臺(tái)Web發(fā)布效勞器。生產(chǎn)實(shí)時(shí)系統(tǒng)效勞器采用機(jī)柜方式，一個(gè)機(jī)柜內(nèi)公用一套液晶顯示器及鍵盤鼠標(biāo)，通過信號(hào)切換器切換。效勞器選用NEC。1)數(shù)據(jù)庫效勞器配置一臺(tái)NECE*press5800/320Fb-LR容錯(cuò)效勞器作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫效勞器，外置磁盤陣列或設(shè)置存儲(chǔ)局域網(wǎng)系統(tǒng)。效勞器：處理器2顆*eon5120雙核1.6GHz內(nèi)存：2GBRAM標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存，可擴(kuò)展至8GB硬盤：2塊146GB(10KRPM,RAID1)SCSI網(wǎng)卡：冗余千兆以太網(wǎng)卡2)應(yīng)用效勞器配置一臺(tái)NECE*press5800/320Fb-LR容錯(cuò)效勞器，作為應(yīng)用效勞器。效勞器處理器：2顆*eon5120雙核1.6GHz內(nèi)存：2GBRAM標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存，可擴(kuò)展至8GB硬盤：2塊146GB(10KRPM,RAID1)SCSI網(wǎng)卡：冗余千兆以太網(wǎng)卡3)鏡像效勞器配置一臺(tái)IBM3850效勞器作為鏡像效勞器。增加一臺(tái)IBM3650效勞器作為Web發(fā)布效勞器。機(jī)架式效勞器：CPU：Intel*eonDP2.8G以上至少2顆、可擴(kuò)展為4顆、高速緩存：512KB、內(nèi)存：8GDDR333ECC、SCSI硬盤：73.4G10000轉(zhuǎn)2塊、網(wǎng)卡：千兆網(wǎng)卡2塊、冗余電源、光驅(qū)。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器載體為磁盤陣列：選用光纖磁盤陣列IBMDS3400，配置4×300G的硬盤。功能站和客戶機(jī)配置一臺(tái)值長(zhǎng)站和一臺(tái)工程師站：值長(zhǎng)站：M57:CPU:Intel酷睿2雙核E2180(2.0GHz)、內(nèi)存：2GDDR333、IDE硬盤1塊：160G7200轉(zhuǎn)、網(wǎng)卡1塊：100M電口網(wǎng)卡、DVD光驅(qū)、顯示器〔與DCS一致〕。工程師站：M57:21″LCD、CPU:Intel酷睿2雙核E2180(2.0GHz)、內(nèi)存：2GDDR333、IDE硬盤1塊：160G7200轉(zhuǎn)、網(wǎng)卡1塊：100M網(wǎng)卡、DVD光驅(qū)、顯示器〔與DCS一致〕。外圍設(shè)備〔1〕打印機(jī)：打印設(shè)備是A3幅面的黑白激光打印機(jī)，打印機(jī)內(nèi)存至少應(yīng)為16M，采用進(jìn)口品牌產(chǎn)品。打印機(jī)數(shù)量設(shè)置：值長(zhǎng)打印機(jī)2臺(tái)〔A3黑白激光打印機(jī)：LJ5200〕，網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)4臺(tái)〔A3黑白激光打印機(jī)：LJ5200n〕?！?〕LCD、鍵盤和鼠標(biāo)電源SIS電源分配柜，放在集中控制機(jī)房?jī)?nèi)。系統(tǒng)提供兩路交流220V±10%，50HZ±1HZ單相電源。SIS的核心設(shè)備〔即除了終端計(jì)算機(jī)和分散在中心機(jī)房外的分交換機(jī)的所有設(shè)備〕提供兩路電源切換和UPS電源裝置，以保證效勞器的數(shù)據(jù)不因電源故障而造成喪失，兩路電源切換時(shí)間應(yīng)為毫秒級(jí)。具備雙電源模塊的設(shè)備，單個(gè)模塊就應(yīng)能保證設(shè)備的功率需求。對(duì)可承受雙電源設(shè)備，一個(gè)電源接自UPS，另一個(gè)電源接切換后不經(jīng)過UPS的電源。對(duì)只承受單電源的設(shè)備，接UPS電源。實(shí)際指標(biāo)：外部電源消失后UPS供電時(shí)間＞8小時(shí)功率要有30％的余量輸入電壓：兩回AC220V±10%抗干擾和環(huán)境適應(yīng)能力〔1〕系統(tǒng)能在電子噪聲、射頻干擾及振動(dòng)都很大的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中連續(xù)運(yùn)行，且不降低系統(tǒng)的性能。〔2〕系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用各種抗噪聲技術(shù)，包括光電隔離、高共模抑制比、合理的接地和屏蔽?！?〕在距電子設(shè)備1.2m以外發(fā)出的工作頻率達(dá)470MHz、功率輸出達(dá)5W的電磁干擾和射頻干擾，應(yīng)不影響系統(tǒng)正常工作?！?〕系統(tǒng)能在環(huán)境溫度0～50℃，相對(duì)濕度10~95%〔不結(jié)露〕環(huán)境中連續(xù)運(yùn)行。布置SIS網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備放在就地電子設(shè)備間；效勞器等放置在行政辦公樓信息中心機(jī)房；用戶終端分別放置于各相關(guān)生產(chǎn)部門、機(jī)柜。如下列圖：圖2：機(jī)柜及內(nèi)部配置3.2軟件功能及應(yīng)用系統(tǒng)人機(jī)界面圖3：人機(jī)界面性能計(jì)算利用高效有序的數(shù)值計(jì)算引擎——Vestore計(jì)算平臺(tái)，對(duì)面項(xiàng)具體設(shè)備、系統(tǒng)、機(jī)組搭建的性能數(shù)學(xué)模型模塊進(jìn)展在線計(jì)算，量化其各項(xiàng)性能參數(shù)，從而到達(dá)性能檢測(cè)的目的。包括以下系統(tǒng)的計(jì)算：〔1〕全廠性能：全廠負(fù)荷、全廠負(fù)荷率、廠用電量、綜合廠用電率、全廠補(bǔ)水率、鍋爐效率、汽耗率、熱耗率、全廠發(fā)電煤耗、全廠供電煤耗等；如下列圖：圖4：全廠性能指標(biāo)〔2〕機(jī)組性能：機(jī)組負(fù)荷率、廠用電率、補(bǔ)水率、機(jī)組發(fā)電煤耗、機(jī)組供電煤耗、熱耗量、汽耗量、熱耗率、汽耗率、機(jī)組熱效率等；如下列圖：圖4：性能指標(biāo)匯總〔3〕鍋爐系統(tǒng)：反平衡鍋爐熱效率〔GB〕、GB各項(xiàng)損失、鍋爐熱負(fù)荷、主蒸汽流量、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、再熱蒸汽壓力、再熱蒸汽溫度、給水溫度、送風(fēng)溫度、過量空氣系數(shù)、排煙溫度、鍋爐氧量、鍋爐排污率、過熱器減溫水溫度、再熱器減溫水流量、再熱壓損等。如圖5：圖5：鍋爐指標(biāo)〔4〕汽機(jī)系統(tǒng)：高壓缸相對(duì)內(nèi)效率、中壓缸相對(duì)內(nèi)效率、循環(huán)熱效率、汽輪機(jī)主蒸汽流量、汽輪機(jī)主蒸汽壓力、汽輪機(jī)主蒸汽溫度、汽輪機(jī)再熱蒸汽流量、汽輪機(jī)再熱蒸汽壓力、汽輪機(jī)再熱蒸汽溫度、汽輪機(jī)進(jìn)汽流量等。如圖6：圖6：汽輪機(jī)指標(biāo)〔5〕給水系統(tǒng)：〔高壓加熱器及除氧器指標(biāo)〕加人氣上端差、加熱器下端差、加熱器進(jìn)氣流量、除氧器進(jìn)汽流量、除氧器進(jìn)水流量、加熱器溫升。如圖7：圖7：給水系統(tǒng)〔6〕凝結(jié)水系統(tǒng)：加熱器上端差、加熱器下端差、加熱器進(jìn)汽流量、加熱器溫升。如圖8：圖8：凝結(jié)水系統(tǒng)〔7〕真空系統(tǒng)：凝汽器端差、凝汽器水側(cè)阻力、凝汽器真空、凝結(jié)水過冷卻度、冷卻水溫升、冷卻水流量。布置類似圖8.〔8〕風(fēng)煙系統(tǒng)：空預(yù)器漏風(fēng)率、空氣側(cè)流動(dòng)阻力、煙氣側(cè)流動(dòng)阻力、一次風(fēng)溫升、二次風(fēng)溫升。如圖9：圖9：風(fēng)煙系統(tǒng)指標(biāo)〔9〕廠用電系統(tǒng)：包括引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)、電動(dòng)給水泵、爐水循環(huán)泵、凝結(jié)水泵的單耗、耗電率。此指標(biāo)以報(bào)表的形式下發(fā)。耗差分析機(jī)組的耗差計(jì)算的目的在于降低機(jī)組運(yùn)行可控?fù)p失，降低機(jī)組煤耗。耗差分析是再機(jī)組在線性能計(jì)算的根底上，利用高效有序數(shù)值計(jì)算引擎——Vestore計(jì)算平臺(tái)，通過對(duì)機(jī)組熱耗、煤耗有直接關(guān)系的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)展連續(xù)的監(jiān)視、分析，將機(jī)組運(yùn)行各個(gè)參數(shù)實(shí)際值與基準(zhǔn)值進(jìn)展比擬，計(jì)算出因兩者相差造成對(duì)熱耗、煤耗的影響。主要工作：一是完成機(jī)組可控耗差參數(shù)和不可控耗差參數(shù)的基準(zhǔn)值計(jì)算；二是采用等效焓降法和熱偏差法分析這些參數(shù)偏離基準(zhǔn)值進(jìn)展對(duì)機(jī)組煤耗或者熱耗的影響。運(yùn)行人員則根據(jù)分析結(jié)果及時(shí)地對(duì)工況進(jìn)展調(diào)整，使機(jī)組運(yùn)行的煤耗接近于最正確值。包含功能如下：一是完成機(jī)組可控耗差參數(shù)和不可控耗差參數(shù)的基準(zhǔn)值計(jì)算；二是采用等效焓降法和熱偏差法分析這些參數(shù)偏離基準(zhǔn)值運(yùn)行對(duì)機(jī)組煤耗或熱耗的影響。分析指標(biāo)包括：負(fù)荷、主汽壓力、主汽溫度、在熱蒸汽溫度、再熱器壓損、高壓缸效率、中壓缸效率、低壓加熱器上下端差、高壓加熱器上下端差、凝汽器背壓、凝結(jié)水過冷度、排煙溫度、排煙氧量、給水溫度、再熱器減溫水量、飛灰含碳量、補(bǔ)水率。以上指標(biāo)表現(xiàn)方式分為機(jī)組總耗差分析、*1機(jī)組耗差分析、*2機(jī)組耗差分析。機(jī)組和總耗差布局一樣。圖11：全廠耗差分析生產(chǎn)報(bào)表在國(guó)電滎陽煤電一體化**的實(shí)際應(yīng)用中，報(bào)表主要分為：〔1〕機(jī)組報(bào)表：各個(gè)機(jī)組的生產(chǎn)運(yùn)行月報(bào)表、日?qǐng)?bào)表；鍋爐運(yùn)行日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表；汽機(jī)運(yùn)行日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表；電氣運(yùn)行日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表。報(bào)表按照目前公司的四班三倒制度將一天的總運(yùn)行情況分為三個(gè)時(shí)間段分別形成三個(gè)報(bào)表，以便月底年終發(fā)電運(yùn)行部各個(gè)值進(jìn)展考核。日?qǐng)?bào)表每日交接班之后以e*cel表格形式提供下載，月報(bào)表則次月月初提供下載。并根據(jù)需要上傳至分公司。〔2〕綜合報(bào)表：*1、*2機(jī)組發(fā)變組月報(bào)表、ESS月報(bào)表。次月第一天提供下載?！?〕考核報(bào)表：*1、*2機(jī)組電量單耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表〔月報(bào)〕、值際指標(biāo)競(jìng)賽統(tǒng)計(jì)報(bào)表〔日?qǐng)?bào)〕、主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)報(bào)表〔日?qǐng)?bào)〕。圖12：*1機(jī)組運(yùn)行指標(biāo)月報(bào)表4完畢語就廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)