針對電廠廠級監控信息系統的相關研究

摘 要：發電廠廠級控制系統集合生產過程監控、運行優化以及生產管理功能為一體，與生產過程控制系統、管理信息系統一起構成了將電廠廠級自動化系統。通過電廠廠級監控信息系統，來實現生產過程控制系統信息的收集與共享，將其作為生產過程運行控制的依據，通過對生產過程的動態分析，對控制方案進行相應調整。文章對電廠廠級監控信息系統進行了簡要分析。

關鍵詞：電廠；廠級監控信息系統；數據庫

信息已經成為推動生產水平進一步提升的關鍵性因素，因此電廠在發展過程中需要加強對此方面的重視，在現有基礎上做好新型技術的研究，建立完善廠級監控信息系統，實現電廠范圍內的信息共享，爭取不斷提高管控一體化效果。在對電廠廠級監控信息系統進行分析時，需要結合系統特點，確定系統設計要點，有針對性的做好各項要點的分析，不斷完善系統功能。

1 發電廠廠級監控信息系統特點分析

主要是以生產過程為對象，建立的全廠范圍內實時與歷史數據平臺，為生產過程提供綜合優化服務，實現全過程監控與管理的信息系統。系統的建設需要以計算機技術、控制理論、信息技術以及人工智能等專業為基礎，來設計完成集成自動化系統。系統本質上是以實現電廠內部各個機組DCS與輔助外圍PLC控制系統運行優化的控制管理系統，可以說是連接電廠內不同生產控制系統與辦公系統的紐帶[1]。通過對全廠范圍內的各單臺機組與輔助系統相關實時信息，并對其進行運算、分析、優化，來作為不同單元機組運行管理控制的依據，進而可以實現對單元控制方案的調整，實現資源的最優化配置。

2 發電廠廠級監控信息系統需求分析

2.1 主要目的

第一，便于操作人員通過系統來確定生產過程中各項操作參數是否存在異常，并以部分主要參數為對象建立相關機組模型，通過預判來建議相應操作修正操作，提高系統控制與應用效果。第二，維護人員通過廠級監控信息系統所收集的信息數據，來判斷各單元機組運行維護時間，并對維護方案進行調整優化，最大程度上降低維修成本，提高維修方案的經濟性。第三，技術人員可以通過系統來制定機組性能優化方案，對各項影響因素提前進行掌控并制定解決方案，提高生產活動開展的有效性。第四，管理人員可以通過系統實施效果，分析比較應用前后生產活動經濟效益的變化，然后對電廠生產方案進行適當的調整，提高機組運行的經濟性。

2.2 技術要求

結合電廠生產運行特點，要求系統能夠維持長時間持續運行狀態。系統一切功能的實現均需要以生產過程產生的運行狀態信息為依據，因此在設計系統時，需要保證數據庫服務器實施數據刷新周期在1s以內，壓縮數據恢復時間在15毫秒以內，提高數據應用的效率。并且，接口機數據采集周期控制在1s以內，數據采集率為100%，且數據完好率為100%。從系統配置角度分析，要求服務器、鏡像服務器以及計算機功能站CPD平均負荷率應≤40%，物理內存使用率小于20%[2]。數據庫服務器、數據采集接口機以及客戶端用戶數量可以與電廠單元機組數量保持同步。另外，模擬圖與單畫面動態數據可以完全滿足實時監控需求，要求實時數據刷新周期在1s以內，畫面刷新周期在2s以內。為提高系統運行可靠性，在設計初期就需要保證其不受電子噪聲、振動以及射頻等因素干擾，可以在此類環境中運行且不會對性能產生影響。

2.3 功能需求

2.3.1 信息處理。保證系統具有實時信息處理功能，滿足機組運行及相關數據的在線采集、壓縮存儲以及定期備份要求，并可以結合實際需求對數據進行相應處理。如以列表、曲線等方式將已經歸檔的數據復現，并可以按照時間/標簽等檢索方式來確定某時間段內相關參數的變化情況[3]。

2.3.2 數據處理。能夠由DCS完成的參數越限統計、控制系統運行記錄、主輔設備啟停次數統計以及報警歸類等數據送往數據庫內存儲。同時，在統計計算結果與相應分析系統連接后，協助預測故障點，提前給出故障報警，提高系統運行安全性。另外，可以按照預定時間段統計主輔和設備啟停次數，確定各機組設備啟停次數與累積運行時間，加權后與設備劣化分析共同發出設備故障報警。

2.3.3 能損分析。將熱力系統作為依據，通過在線監測來確定各部分主要熱力參數，確定實時煤耗數值、目標值以及偏差值。同時對額定工況、實時運行工況、當前應達工況以及最優運行工況效率與差值進行分析。并分析確定鍋爐、汽輪機組參數對超差值產生的影響。通過對比供電煤耗差值產生原因，確定不同因素對損耗產生的影響，將其作為運行方案調整的依據。

3 電廠廠級信息監控系統設計分析

3.1 系統網絡架構

以某電廠為例，具有生產規模大、機組數量多以及裝置分散等特點，綜合分析各項因素決定，系統網絡架構方式：將水、煤、灰等輔助控制系統，接入全廠輔助控制網絡，通過原有輔控接口，將實時信息采集到廠級信息監控系統內。系統中心機房服務器可以直接與原有廠內核心交換機連接，利用核心交換機交換能力，縮短實時/歷史數據庫服務器與核心交換機間數據交換延時。并且為保證實時數據傳輸速度，核心交換機與防火墻之間選擇用千兆電口連接，其他服務器與核心交換機選擇用雙絞線連接。

3.2 應用功能設計

3.2.1監視管理模塊。此模塊設計需要能夠提供趨勢圖、棒狀圖以及統計報表等各種生產畫面，對整個生產過程進行實時監控，指導運行與檢修人員對系統流程與設備分析監控，對管理優化提供依據。第一，趨勢顯示方式。實時獲取某個指標不同時間段變化狀態，并可以在線修改變化趨勢時段、圖形顏色、上下限等信息[4]。第二，棒圖顯示方式。將數值轉化為顏色可組態的棒圖，實現各參數的有效對比。即以不同畫面為對象，采用儀表指針顯示方式來實現。

3.2.2 性能計算分析。性能計算可以對系統狀態進行自動監測，并檢查現場儀表慢失效等故障，提高計算結果的準確性。并且對監測出故障的儀表，系統需要提示相關故障信息，并給出相應處理意見。

3.2.3 超溫超壓統計。生產機組啟停階段，會因為溫度激烈變化而引起鍋爐冷卻水管。再熱器、過熱器以及汽機缸體等設備表面溫度劇烈變化產生破壞性熱應力。針對此需要設計超溫超壓統計模塊，對生產過程中機組金屬進行監督，實時監控鍋爐各受熱面溫度，完成各構件不同工況下超溫超壓在線統計，并將結構存儲到PI數據庫內，建立歷史統計表，將其作為技術人員檢修維護工作實施的依據，提高生產機組運行安全性與可靠性。

4 結束語

電廠廠級監控信息系統的設計與應用，可以實現對生產全過程各機組運行狀態的實時監控，獲取設備運行動態信息，并可以實現全廠范圍內信息的共享，將其作為生產管理工作的依據，爭取不斷提高生產活動實施可靠性與有效性。

參考文獻

[1]楊恩偉.電廠廠級監控信息系統及其應用研究[D].華北電力大學，2014.

[2]周原冰.岱海發電廠廠級監控信息系統的設計與實現[D].山東大學，2007.

[3]斯林軍.大型發電廠監控信息系統（SIS）研究和設計[D].華北電力大學，2011.

[4]陳昌勇.襄樊電廠廠級監控信息系統研究與探討[D].西安理工大學，2008.

作者簡介：司姍姍（1986-），女，廣東珠海人，學歷：專科，熱能工程師，研究方向：熱能仿真、廠級監控信息系統性能計算。