電廠(chǎng)之 x21 火電廠(chǎng)SIS系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與實(shí)施

1、.火電廠(chǎng)SIS系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與實(shí)施向珣瑋孫立明賀晉衛(wèi)梁艷明（北京同方電子科技有限公司北京100085）摘要介紹了自主開(kāi)發(fā)的電廠(chǎng)廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)TEC-SIS的方案設(shè)計(jì)，并對(duì)其主要六大功能的研制開(kāi)發(fā)進(jìn)行了敘述。并對(duì)該系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)施情況作了簡(jiǎn)要介紹。指出該系統(tǒng)在電廠(chǎng)自動(dòng)化、信息化建設(shè)中具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞監(jiān)控信息系統(tǒng)；性能優(yōu)化；耗差分析；壽命管理；故障診斷；優(yōu)化負(fù)荷分配中圖分類(lèi)號(hào)：TM621.6 0 前言火電廠(chǎng)廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)SIS (Supervisory Information System)，是介于底層控制系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)之間的“中間件”，主要用于處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，完成對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控

2、、分析和管理，同時(shí)為管理信息系統(tǒng)提供信息。SIS作為實(shí)現(xiàn)從DCS系統(tǒng)到管理信息系統(tǒng)MIS的橋梁，可以降低發(fā)電成本、提高安全系數(shù)，為運(yùn)行管理提供優(yōu)化指導(dǎo)，從而降低發(fā)電成本，增強(qiáng)整體效益，并幫助企業(yè)管理者進(jìn)行經(jīng)營(yíng)決策。目前我國(guó)火電廠(chǎng)自動(dòng)化發(fā)展已處于數(shù)字化階段，電力系統(tǒng)信息化水平明顯提升，SIS系統(tǒng)的建設(shè)已成為下一步火電廠(chǎng)投資的熱點(diǎn)，并將在今后幾年內(nèi)加速發(fā)展。SIS的核心功能要求SIS開(kāi)發(fā)商不僅要有計(jì)算機(jī)知識(shí)，更需要全廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程綜合管理和自動(dòng)化的知識(shí)。北京同方電子科技有限公司在上海外高橋第二發(fā)電有限責(zé)任公司廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)項(xiàng)目的研制開(kāi)發(fā)帶動(dòng)下，經(jīng)過(guò)不斷修改完善，現(xiàn)已形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件產(chǎn)品電廠(chǎng)

3、廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)TEC-SIS。本文將對(duì)該系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和實(shí)施開(kāi)發(fā)作以簡(jiǎn)單介紹。1 TEC-SIS系統(tǒng)方案介紹TEC-SIS系統(tǒng)是北京同方電子科技有限公司基于優(yōu)勢(shì)核心技術(shù)，整合多方資源，深刻消化理解用戶(hù)需求，針對(duì)火電廠(chǎng)開(kāi)發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的監(jiān)控信息系統(tǒng)，是集實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)管理、過(guò)程監(jiān)測(cè)、過(guò)程管理及優(yōu)化控制為一體的廠(chǎng)級(jí)自動(dòng)化信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)已通過(guò)“國(guó)家信息中心國(guó)家計(jì)委學(xué)術(shù)委員會(huì)軟件評(píng)測(cè)研究中心”評(píng)測(cè)，計(jì)算機(jī)軟件質(zhì)量保證測(cè)試和計(jì)算機(jī)軟件質(zhì)量特性測(cè)試評(píng)價(jià)均為優(yōu)。TEC-SIS在設(shè)計(jì)中遵循系統(tǒng)性和整體性、標(biāo)準(zhǔn)化與開(kāi)放性、適應(yīng)性和靈活性、安全性和可靠性等原則，充分保證了投資的有效性。系統(tǒng)的核心目標(biāo)是：

4、“降低發(fā)電成本，提高整體效益”。產(chǎn)品定位于“電廠(chǎng)生產(chǎn)的專(zhuān)家級(jí)助手”，為電廠(chǎng)運(yùn)行人員和決策層提供操作和決策參考。它主要通過(guò)三條途徑實(shí)現(xiàn)：一、量化設(shè)備、機(jī)組、全廠(chǎng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，優(yōu)化過(guò)程控制，降低發(fā)電能耗；二、對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行全方位故障預(yù)測(cè)、壽命管理，變計(jì)劃?rùn)z修為狀態(tài)檢修，降低設(shè)備損壞率，延長(zhǎng)使用壽命；三、優(yōu)化負(fù)荷分配，降低上網(wǎng)電價(jià)，通過(guò)中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)，提前統(tǒng)籌安排計(jì)劃，優(yōu)質(zhì)、高效響應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷要求，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。TEC-SIS系統(tǒng)總體上包括三大部分：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集為系統(tǒng)提供生產(chǎn)信息來(lái)源，是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)；實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)是系統(tǒng)的核心；建立在數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上的功能軟件則是系統(tǒng)成功推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。1.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架

5、構(gòu)TEC-SIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用分層分布式設(shè)計(jì)，如圖1。下層為接口層網(wǎng)絡(luò)，采用獨(dú)立接口機(jī)連接各控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。上層為應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)，掛接各應(yīng)用服務(wù)器和客戶(hù)端。下層強(qiáng)調(diào)與各控制網(wǎng)絡(luò)的互通性；上層強(qiáng)調(diào)開(kāi)放性。這樣利于分散網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷、提高通訊效率和可靠性。TEC-SIS系統(tǒng)和MIS系統(tǒng)的互連采用防火墻策略，將應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)通過(guò)防火墻連接到MIS系統(tǒng)骨干網(wǎng)，在防火墻上設(shè)置各種安全策略，滿(mǎn)足SIS系統(tǒng)的安全性和可靠性。圖1 TEC-SIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)1.2 系統(tǒng)軟件架構(gòu)TEC-SIS系統(tǒng)軟件架構(gòu)自下向上由接口軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、計(jì)算及推理引擎、功能模塊和客戶(hù)端軟件組成，如圖2所示。TEC -SIS采用靈活高效

6、的計(jì)算、推理引擎對(duì)各功能模塊進(jìn)行快速有序的驅(qū)動(dòng)管理，并將計(jì)算分析結(jié)果進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理并輸出到實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。位于計(jì)算引擎上層的是為了滿(mǎn)足相應(yīng)功能需求的監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)、性能計(jì)算、耗差分析、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、壽命管理、故障診斷、負(fù)荷分配等功能模塊?？蛻?hù)端采用C/S結(jié)構(gòu)，同時(shí)也支持B/S結(jié)構(gòu)的監(jiān)控信息發(fā)布。圖2 TEC-SIS系統(tǒng)軟件架構(gòu)1.3 實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，是電廠(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行的“黑匣子”，其存儲(chǔ)容量和存儲(chǔ)效率直接關(guān)系到數(shù)據(jù)采集的范圍和精度。由于電廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)海量、無(wú)序、精度要求高、帶有時(shí)標(biāo)，常見(jiàn)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)不能很好地滿(mǎn)足要求，使用適用于流程行業(yè)的實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)是常見(jiàn)的選

7、擇。國(guó)外已有幾種這類(lèi)成熟軟件產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)一些公司也開(kāi)發(fā)出了自己的類(lèi)似軟件產(chǎn)品。選擇實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)應(yīng)著重考慮以下幾個(gè)方面：數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力、開(kāi)放性，其他方面如客戶(hù)端軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理和軟件的成熟度也不可忽視。目前，TEC-SIS系統(tǒng)采用在國(guó)內(nèi)SIS系統(tǒng)中應(yīng)用較多的美國(guó)OSI Software公司的PI實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)1 2。它主要提供三種接口方式：世界多數(shù)著名DCS系統(tǒng)廠(chǎng)家專(zhuān)用接口、基于OPC標(biāo)準(zhǔn)的通用接口、基于API開(kāi)發(fā)的特殊接口。同時(shí)，本系統(tǒng)還無(wú)縫支持自主開(kāi)發(fā)的DCOSE-PH實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)性能已達(dá)到世界同類(lèi)產(chǎn)品水平，并已成功應(yīng)用于多臺(tái)電廠(chǎng)仿真系統(tǒng)項(xiàng)目。1.4 計(jì)算和推理引

8、擎各種功能軟件運(yùn)行效果的好壞很大程度上依賴(lài)于計(jì)算、推理引擎高效有序的驅(qū)動(dòng)管理。計(jì)算引擎能快速準(zhǔn)確地檢索實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行有效性檢查、準(zhǔn)確性校驗(yàn)、單位轉(zhuǎn)換等預(yù)處理，按照一定時(shí)間周期調(diào)度功能模塊的裝載、運(yùn)行、暫停、卸載等，并將計(jì)算分析結(jié)果進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理并輸出到實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。TEC-SIS系統(tǒng)計(jì)算引擎主要包括數(shù)值計(jì)算引擎、仿真建模引擎和專(zhuān)家系統(tǒng)推理引擎三部分。TEC-SIS采用Microsoft Excel作為性能計(jì)算引擎，充分發(fā)揮了Excel強(qiáng)大的計(jì)算功能，具有配置靈活方便、方便直觀、計(jì)算公式開(kāi)放、易于配置和調(diào)試等優(yōu)勢(shì)。基于Visio的圖形化建模系統(tǒng)主要用于為電廠(chǎng)各種熱工過(guò)程系統(tǒng)進(jìn)行

9、集成化圖形建模，通過(guò)建立設(shè)備和系統(tǒng)的高逼真度仿真模型來(lái)實(shí)現(xiàn)性能和特性分析。在建立高逼真度仿真模型的基礎(chǔ)上，采用基于模糊推理機(jī)制的專(zhuān)家系統(tǒng)和具有自學(xué)習(xí)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行指導(dǎo)操作和設(shè)備故障診斷。1.5 系統(tǒng)安全策略為保證SIS系統(tǒng)的安全和可靠性，應(yīng)采取有效措施防止各類(lèi)計(jì)算機(jī)病毒的侵害、人為的破壞和SIS實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)丟失。TEC-SIS從網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì)、系統(tǒng)防病毒設(shè)計(jì)、設(shè)備物理安全設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)安全管理等方面進(jìn)行全方位的安全策略設(shè)計(jì)，保證TEC-SIS具有很高的安全可靠性。SIS網(wǎng)絡(luò)和MIS網(wǎng)絡(luò)間采用防火墻進(jìn)行隔離，通過(guò)設(shè)置各種安全策略防止外來(lái)入侵和破壞，并實(shí)現(xiàn)從SIS到MIS的

10、數(shù)據(jù)單向傳輸，保證SIS網(wǎng)絡(luò)的安全。防病毒方案可選擇專(zhuān)業(yè)的防病毒軟件為系統(tǒng)提供防病毒安全保證。設(shè)備物理安全設(shè)計(jì)采用電子門(mén)禁系統(tǒng)，通過(guò)電子身份驗(yàn)證進(jìn)行SIS機(jī)房出入管理。數(shù)據(jù)安全管理包括：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)設(shè)計(jì)采用高可靠性的雙機(jī)冗余數(shù)據(jù)服務(wù)器方案；備份系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用主備機(jī)雙數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，共享磁盤(pán)陣列的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案，同時(shí)實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)軟件具有在線(xiàn)的定時(shí)備份功能；采用分布式數(shù)據(jù)采集方案，用多個(gè)節(jié)點(diǎn)機(jī)分別采集不同控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，接口機(jī)的緩存功能可以保存7-15天的數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器故障時(shí)丟失數(shù)據(jù)，同時(shí)單個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障不會(huì)影響其它控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。2 TEC-SIS系統(tǒng)功能由于國(guó)內(nèi)SIS系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用起

11、步不久，對(duì)其功能范圍還沒(méi)有完全明確的界定，多數(shù)在建SIS項(xiàng)目?jī)H停留在系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)庫(kù)層面，深層次的功能軟件開(kāi)發(fā)還很欠缺，重硬件、輕軟件的現(xiàn)象較普遍。目前，TEC-SIS系統(tǒng)中已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用一些人工智能技術(shù)，如專(zhuān)家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，來(lái)完成一些深層次功能的研制開(kāi)發(fā)，這樣，SIS系統(tǒng)才能真正發(fā)揮其優(yōu)化運(yùn)行、節(jié)能降耗的作用。當(dāng)前，TEC-SIS系統(tǒng)主要包括：生產(chǎn)過(guò)程信息監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)、性能計(jì)算與監(jiān)測(cè)、經(jīng)濟(jì)性分析和優(yōu)化、設(shè)備壽命監(jiān)測(cè)和管理、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷、優(yōu)化運(yùn)行調(diào)度等六個(gè)功能子系統(tǒng)3。2.1 生產(chǎn)過(guò)程信息監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程信息監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)子系統(tǒng)通過(guò)系統(tǒng)圖、趨勢(shì)曲線(xiàn)、棒圖、表格等形式實(shí)時(shí)顯示全廠(chǎng)各機(jī)

12、組、車(chē)間、系統(tǒng)、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，為生產(chǎn)管理人員提供直觀的實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程信息，并對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的統(tǒng)計(jì)整理，形成全廠(chǎng)各類(lèi)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表?；趶S(chǎng)級(jí)SIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的生產(chǎn)過(guò)程信息監(jiān)測(cè)功能使得生產(chǎn)管理人員在任何配有SIS系統(tǒng)客戶(hù)端的地方均可獲取生產(chǎn)過(guò)程信息，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，快速做出調(diào)整；基于數(shù)據(jù)壓縮的統(tǒng)一的實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)便于生產(chǎn)管理人員將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)一考慮，提高決策質(zhì)量；不同于DCS和車(chē)間級(jí)的監(jiān)測(cè)，該功能集成全廠(chǎng)所有機(jī)組、車(chē)間、系統(tǒng)、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，給出的是完整的總覽全廠(chǎng)信息；基于計(jì)算機(jī)辦公自動(dòng)化技術(shù)的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)功能和報(bào)表打印功能大大降低生產(chǎn)管理人員的勞動(dòng)量。2.2 性能計(jì)算和監(jiān)測(cè)性

13、能計(jì)算和監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)依據(jù)ASME、國(guó)標(biāo)和行標(biāo)等電廠(chǎng)性能計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，利用高效有序的數(shù)值計(jì)算引擎，對(duì)面向具體設(shè)備、系統(tǒng)、機(jī)組搭建的性能數(shù)學(xué)模型模塊進(jìn)行在線(xiàn)計(jì)算，實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)組及其主要輔機(jī)的各項(xiàng)性能參數(shù)，如功率、效率、熱耗、出力、汽蝕度、端差、溫升、傳熱系數(shù)、清潔度等，從而達(dá)到性能監(jiān)測(cè)的目的，并且能提供相應(yīng)手段對(duì)機(jī)組進(jìn)行性能優(yōu)化。性能計(jì)算和監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包含以下系統(tǒng)及設(shè)備性能數(shù)學(xué)模型模塊：系統(tǒng)質(zhì)量能量平衡模塊、水蒸汽性質(zhì)模塊、鍋爐性能模塊、汽機(jī)性能模塊、凝汽器性能模塊、給水加熱器性能模塊、空預(yù)器性能模塊、過(guò)/再熱器性能模塊、泵性能模塊、風(fēng)機(jī)性能模塊、冷卻塔性能模塊、燃?xì)廨啓C(jī)性能模塊、空冷凝汽器性能模塊、循環(huán)流

14、化床鍋爐性能模塊、余熱鍋爐性能模塊等。圖3所示為機(jī)組性能監(jiān)測(cè)總貌圖。圖3 機(jī)組性能監(jiān)測(cè)總貌圖2.3 經(jīng)濟(jì)性分析和優(yōu)化經(jīng)濟(jì)性分析和優(yōu)化子系統(tǒng)的目的在于降低機(jī)組運(yùn)行可控?fù)p失，改進(jìn)機(jī)組熱耗。其主要方法是將主要可控參數(shù)的實(shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù)與其目標(biāo)值進(jìn)行計(jì)算、比較、分析。這些可控參數(shù)由用戶(hù)根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的需要進(jìn)行選擇，并能人為加以控制調(diào)節(jié)。而目標(biāo)值的計(jì)算則主要基于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、性能試驗(yàn)、運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)等信息，利用高逼真度的數(shù)學(xué)仿真模型計(jì)算而來(lái)。這些信息可以由用戶(hù)配置并且在權(quán)限許可下進(jìn)行修改?？煽貐?shù)對(duì)熱耗率的影響由實(shí)際值與目標(biāo)值的偏差計(jì)算而來(lái)，常稱(chēng)作耗差分析。對(duì)耗差超出允許范圍的損失，系統(tǒng)可根據(jù)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的專(zhuān)家系統(tǒng)

15、工具診斷出造成大偏差的原因，并給出可供選擇的操作指導(dǎo)意見(jiàn)。經(jīng)濟(jì)性分析和優(yōu)化子系統(tǒng)通過(guò)優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行，改進(jìn)機(jī)組熱耗，從而降低運(yùn)行成本。同時(shí)幫助運(yùn)行人員對(duì)吹灰、噴水、蒸汽狀態(tài)、煙溫及其它性能參數(shù)進(jìn)行很好的判斷、權(quán)衡，以對(duì)影響經(jīng)濟(jì)性的主要原因進(jìn)行監(jiān)測(cè)、操作和控制，不斷提高對(duì)機(jī)組設(shè)備的掌控能力，從而達(dá)到培訓(xùn)運(yùn)行人員的目的。圖4為經(jīng)濟(jì)性分析和優(yōu)化運(yùn)行用戶(hù)畫(huà)面。圖4 經(jīng)濟(jì)性分析和優(yōu)化用戶(hù)畫(huà)面2.4 設(shè)備壽命監(jiān)測(cè)和管理設(shè)備壽命監(jiān)測(cè)和管理子系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)組主要設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，像溫度、壓力、流量和負(fù)荷等，在機(jī)組啟停過(guò)程和甩負(fù)荷等負(fù)荷激烈變化過(guò)程中，根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算其機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，并根據(jù)交變應(yīng)力轉(zhuǎn)化為當(dāng)前運(yùn)行

16、工況下的壽命損耗率，從而量化和評(píng)估鍋爐、汽機(jī)等主要設(shè)備的壽命損耗，以達(dá)到維持機(jī)組運(yùn)行可靠性，減少設(shè)備檢修、更換費(fèi)用，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，提高發(fā)電產(chǎn)出的目的。設(shè)備壽命監(jiān)測(cè)和管理子系統(tǒng)使用戶(hù)可以同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高溫壓力容器的蠕變和疲勞損傷。它所監(jiān)測(cè)管理的設(shè)備主要包括鍋爐過(guò)熱器、再熱器、汽包、主/再熱汽管道、汽機(jī)轉(zhuǎn)子、葉片、推力瓦、閥門(mén)汽室、給水加熱器等。2.5 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷子系統(tǒng)能監(jiān)測(cè)電廠(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，判斷其是否正常，預(yù)測(cè)、診斷、消除故障，指導(dǎo)設(shè)備的管理和維修。它由狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷兩部分組成。狀態(tài)監(jiān)測(cè)是掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的第一手信息，針對(duì)各種運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，結(jié)合其歷史信息

17、，考慮環(huán)境因素，采用專(zhuān)業(yè)的分析和判斷方法，評(píng)估其是否處于正常、異常和故障三種狀態(tài)，并進(jìn)行顯示和記錄，對(duì)異常狀態(tài)作出報(bào)警，并為故障診斷提供信息。故障診斷是根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)獲得的信息，結(jié)合結(jié)構(gòu)參數(shù)、物性參數(shù)、環(huán)境參數(shù)，對(duì)設(shè)備的故障進(jìn)行預(yù)報(bào)、判斷和分析，確定其性質(zhì)、類(lèi)別、部位、程度、原因，指出發(fā)展的趨勢(shì)和后果，提出控制其繼續(xù)發(fā)展和消除故障的對(duì)策措施，最終使設(shè)備恢復(fù)到正常狀態(tài)。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷子系統(tǒng)所基于的技術(shù)原理包括高逼真度的設(shè)備數(shù)學(xué)模型、基于模糊推理機(jī)制的專(zhuān)家系統(tǒng)、具有自學(xué)習(xí)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷子系統(tǒng)主要包括的應(yīng)用范圍有：基于高精度高實(shí)時(shí)性的鍋爐全流程數(shù)學(xué)模型計(jì)算的鍋爐清

18、潔度監(jiān)測(cè)、空預(yù)器漏風(fēng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)；鍋爐受熱面爆管/泄漏監(jiān)測(cè)、制粉系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷；優(yōu)化燃燒指導(dǎo)、爐膛結(jié)渣預(yù)報(bào)、大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)等。下面對(duì)鍋爐清潔度監(jiān)測(cè)作以簡(jiǎn)要介紹。電廠(chǎng)運(yùn)行中都要對(duì)鍋爐受熱面定期進(jìn)行吹灰操作，目前通常做法是計(jì)劃吹灰。由于積灰程度無(wú)法直接測(cè)量，計(jì)劃吹灰具有很大盲目性，吹灰不足和吹灰過(guò)度經(jīng)常發(fā)生?；阱仩t清潔度監(jiān)測(cè)的優(yōu)化吹灰策略是：量化污染程度，確定受熱面清潔度；清潔度低于設(shè)定值，進(jìn)行吹灰操作，從而變計(jì)劃吹灰為適時(shí)吹灰。該功能以燃燒計(jì)算、傳熱計(jì)算為基礎(chǔ)，對(duì)全鍋爐的汽水、風(fēng)煙系統(tǒng)進(jìn)行精確的數(shù)值計(jì)算，根據(jù)現(xiàn)有的測(cè)量數(shù)據(jù)推算無(wú)法直接測(cè)量的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，像空氣/煙氣流量、燃料量、

19、空預(yù)器漏風(fēng)計(jì)算、爐膛/過(guò)熱器/再熱器/省煤器/空預(yù)器清潔度等，如圖5所示。圖5 鍋爐清潔度監(jiān)測(cè)鍋爐清潔度監(jiān)測(cè)可以幫助用戶(hù)通過(guò)降低吹灰頻率減少2030%的吹灰工質(zhì)耗量；降低受熱面磨損，延長(zhǎng)設(shè)備壽命；監(jiān)測(cè)爐膛出口溫度，防止結(jié)渣；降低鍋爐排煙溫度13，提高鍋爐效率；優(yōu)化再熱器出口汽溫特性；降低磨煤機(jī)、風(fēng)機(jī)電耗；提高機(jī)組運(yùn)行安全性、可靠性。2.6 優(yōu)化運(yùn)行調(diào)度優(yōu)化運(yùn)行調(diào)度包含了廠(chǎng)級(jí)優(yōu)化負(fù)荷分配和機(jī)組各主要設(shè)備、輔機(jī)的優(yōu)化運(yùn)行方式調(diào)度等，目前普遍實(shí)現(xiàn)的是廠(chǎng)級(jí)優(yōu)化負(fù)荷分配。TEC-SIS系統(tǒng)中，廠(chǎng)級(jí)優(yōu)化負(fù)荷分配子系統(tǒng)接受電網(wǎng)調(diào)度中心EMS的全廠(chǎng)負(fù)荷指令，然后采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法進(jìn)行優(yōu)化負(fù)荷分配4，并將

20、分配結(jié)果以指令形式發(fā)送到各機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，在使全廠(chǎng)負(fù)荷及時(shí)響應(yīng)電網(wǎng)要求的同時(shí)，保證每臺(tái)機(jī)組運(yùn)行安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)。優(yōu)化負(fù)荷分配的基礎(chǔ)是優(yōu)化機(jī)組供電煤耗。由于性能監(jiān)測(cè)與經(jīng)濟(jì)性分析功能的有力支持，優(yōu)化負(fù)荷分配能夠充分優(yōu)化機(jī)組的供電煤耗，同時(shí)考慮到機(jī)組效率、熱耗率、頻率響應(yīng)和其他損失的優(yōu)化，而且，對(duì)機(jī)組調(diào)節(jié)允許范圍、調(diào)節(jié)裕量、負(fù)荷閉鎖增/減、機(jī)組爬坡、RUNBACK、MFT、磨煤機(jī)啟停等約束條件進(jìn)行了充分考慮和處理，在保證機(jī)組運(yùn)行安全的前提下，降低機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)頻度，提高機(jī)組穩(wěn)定性，延長(zhǎng)主、輔機(jī)組設(shè)備壽命，合理調(diào)配各臺(tái)機(jī)組負(fù)荷，降低全廠(chǎng)供電煤耗，從而提高全廠(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益。3 項(xiàng)目實(shí)施簡(jiǎn)介北京同方電子科技有

21、限公司于2002年初正式承接上海外高橋第二發(fā)電有限責(zé)任公司2×900MW廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)。TEC-SIS系統(tǒng)在該項(xiàng)目中得到很好的完善與應(yīng)用5。2002年底，該項(xiàng)目完成廠(chǎng)內(nèi)測(cè)試驗(yàn)收，目前已處于試運(yùn)行階段。該項(xiàng)目中，TEC-SIS系統(tǒng)與兩臺(tái)機(jī)組DCS、500kvNCS網(wǎng)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙向通訊。用戶(hù)通過(guò)TEC-SIS系統(tǒng)客戶(hù)端，可獲得全廠(chǎng)所有的實(shí)時(shí)/歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)以及必要的安全校驗(yàn)，MIS系統(tǒng)可通過(guò)TEC-SIS系統(tǒng)獲得所有機(jī)組實(shí)時(shí)/歷史信息。通過(guò)與網(wǎng)控系統(tǒng)的通訊，TEC-SIS系統(tǒng)可獲得中調(diào)負(fù)荷指令并通過(guò)負(fù)荷分配實(shí)現(xiàn)AGC功能，同時(shí)向中調(diào)發(fā)送機(jī)組運(yùn)行信息。TEC-SIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)

22、境為100M快速以太網(wǎng)，由2臺(tái)互為熱備的服務(wù)器，磁盤(pán)陣列柜，5臺(tái)終端工作站，4臺(tái)網(wǎng)關(guān)機(jī)，2臺(tái)互為熱備的核心交換機(jī)，2臺(tái)二級(jí)交換機(jī)組成，如圖6所示。圖中common DCS接口中包含了化水、輸煤、除灰、電除塵等系統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，NCS系統(tǒng)則通過(guò)DCS的I/O柜與SIS網(wǎng)關(guān)機(jī)相連。系統(tǒng)監(jiān)控點(diǎn)及計(jì)算點(diǎn)總計(jì)超過(guò)30,000點(diǎn)。圖6 外高橋SIS網(wǎng)絡(luò)配置圖該項(xiàng)目的主要功能包括：生產(chǎn)過(guò)程信息監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)、性能監(jiān)測(cè)和優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)性分析和優(yōu)化、設(shè)備壽命監(jiān)測(cè)和管理、鍋爐優(yōu)化吹灰、廠(chǎng)級(jí)優(yōu)化負(fù)荷分配等。4 小結(jié)在項(xiàng)目實(shí)施的帶動(dòng)下，利用優(yōu)勢(shì)核心技術(shù)，整合多方資源，深刻理解電廠(chǎng)需求，研制開(kāi)發(fā)完成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件產(chǎn)

23、品TEC-SIS系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)于提高電廠(chǎng)運(yùn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性具有重要意義，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。目前，系統(tǒng)更深層次的功能應(yīng)用正在深入研制開(kāi)發(fā)中，力求不斷完善，更好地滿(mǎn)足廣大電廠(chǎng)用戶(hù)的需求。參考文獻(xiàn)：1 彭春華，林中達(dá)PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)及其在電廠(chǎng)SIS系統(tǒng)中的應(yīng)用J工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2003，16(6)：28-33 2 陳 兵，李俊娥，聶劍平，等電廠(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用J電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2003，27(8)：81-833 候子良火電廠(chǎng)廠(chǎng)級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)總體功能設(shè)計(jì)思路探討J熱工自動(dòng)化信息，2000，(4)：1-44 段麗平火電廠(chǎng)廠(chǎng)級(jí)負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配研究清華大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文D20035 吳發(fā)勇外高橋電廠(chǎng)2×900MW機(jī)組監(jiān)控信