數(shù)字化電廠設計中的關鍵問題分析

高青 孫華東

摘 要 數(shù)字化電廠就是將電廠運行中的各種信息數(shù)字化，并在網(wǎng)絡技術的支撐下實現(xiàn)電廠信息的順利輸送和信息的實時共享，數(shù)字化電廠的設計受到了高度關注與重視。文章對數(shù)字化電廠設計中的關鍵問題進行了探討。

關鍵詞 數(shù)字化;電廠;設計;關鍵問題

1 數(shù)字化電廠內(nèi)涵及構成

數(shù)字化電廠是一個復雜的體系，主要包括以下內(nèi)容：①對象數(shù)字化。電廠數(shù)字化的對象是工程，它能夠?qū)⒍S系統(tǒng)、三維模型以及各種成品文件或者設備資料等有機地聯(lián)系起來，從而形成統(tǒng)一的數(shù)字化信息系統(tǒng)，保證電廠信息化建設的順利進行;②工程設備與裝置的數(shù)字化。在電廠工程設備和裝置數(shù)字化的過程中，工作人員要將現(xiàn)場總線技術、智能型儀表與各種配電裝置有效結(jié)合起來;③過程控制的數(shù)字化。這主要是指廠級和機組級的過程控制的數(shù)字化;④生產(chǎn)經(jīng)營與管理的數(shù)字化。這主要指電廠各種業(yè)務處理的數(shù)字化，通過對各種基礎數(shù)據(jù)的加工、分析和研究，得出有利于生產(chǎn)經(jīng)營的決策。數(shù)字化電廠的運行需要多種關鍵技術作為支撐。文章對我國數(shù)字化電廠的關鍵技術進行分析[1]。

2 數(shù)字化電廠的關鍵技術分析

在本部分中，文章從分散控制系統(tǒng)技術、監(jiān)控信息系統(tǒng)技術和現(xiàn)場總域控制技術等方面進行分析。

2.1 分散控制系統(tǒng)技術

從總體上說，分散控制系統(tǒng)的控制能力較強，而操作技能簡單，能夠被普通技工所掌握，技術可靠性較高。就當前來說，我國大部分中型或小型發(fā)電廠大都應用分散控制系統(tǒng)，從而及時獲取火力發(fā)電廠的實時數(shù)據(jù)，促進監(jiān)控信息系統(tǒng)和總線控制系統(tǒng)作用的發(fā)揮。但是，就目前來說，在分散控制系統(tǒng)技術的應用過程中也存在不少問題：系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)有限，難以滿足大型發(fā)電廠生產(chǎn)管理工作的有序開展，不利于發(fā)電廠自動控制作用的發(fā)揮。同時，這也會造成電力資源的浪費。加之，每個電廠的分散控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)相互兼容，數(shù)據(jù)傳輸不通暢。

2.2 監(jiān)控信息系統(tǒng)技術

作為電力系統(tǒng)的自動化系統(tǒng)，廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)是運用計算機形成的網(wǎng)絡平臺，它實時監(jiān)測數(shù)字化電廠的優(yōu)化控制與生產(chǎn)管理過程等。它具有很多系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)勢：運行速度快、空間容量大，提高了電力系統(tǒng)的可靠性。廠級監(jiān)控信息技術能夠分析廠級設備，能夠?qū)﹄姀S設備機組運行過程中的故障進行診斷和管理，并有效地預算機組設備的壽命等。當然，目前廠級監(jiān)控系統(tǒng)的運行過程中還存在很多不完善之處：系統(tǒng)的價格較高，影響電廠的經(jīng)濟效益;軟件的應用不夠成熟，作用不能充分發(fā)揮出來。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電廠監(jiān)控信息系統(tǒng)技術也在不斷完善，這是個循序漸進的過程。相關工作人員要積極吸收有益經(jīng)驗，促進廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)的完善發(fā)展。

2.3 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)技術

現(xiàn)場總線是用于過程自動化和制造自動化最底層的現(xiàn)場設備或現(xiàn)場儀表互連的通信網(wǎng)絡，是現(xiàn)場通信網(wǎng)絡與控制系統(tǒng)的集成。國際電工委員會IEC對現(xiàn)場總線的定義是“安裝在制造和過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線”。運用現(xiàn)場總線技術控制設備，目前納入現(xiàn)場總線控制范圍的主要設備有測量儀表和控制裝置，其中測量儀表主要包括：壓力變送器、差壓變送器、流量儀表、液位儀表、分析儀表等所有就地測量儀表;控制裝置包括：電動機、電動執(zhí)行機構、電動閥門、電磁閥和氣動執(zhí)行機構等。數(shù)字化電站建設將在保證系統(tǒng)安全運行的基礎上合理擴大現(xiàn)場總線應用范圍[2]。

3 數(shù)字化電廠設計中的關鍵問題

在數(shù)字化電廠的設計過程中必須注意數(shù)據(jù)的積累和數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡的設計。

3.1 數(shù)據(jù)積累

大部分發(fā)電廠在設計時多為各個專業(yè)獨立設計完成，并通過提供資料的方式實現(xiàn)信息共享，數(shù)據(jù)的積累和共享方面存在很多問題。因此，在設計過程中，發(fā)電廠要注意建立完整統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，并將各種數(shù)據(jù)都輸入其中，從而將各種有益數(shù)據(jù)都積累起來，例如可以將SQL軟件或ORACLE軟件等應用其中。另外，要積極開發(fā)軟件接口，將二維圖像、三維模型與相關設備參數(shù)等有效地結(jié)合起來，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的快速查詢。要加強不同電廠或者部門的專業(yè)協(xié)同設計，保證數(shù)據(jù)的唯一性。

3.2 重視數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡的設計工作

首先，要做好現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設計。就當前來說，鍋爐、發(fā)電機的控制系統(tǒng)等都已經(jīng)采用了分散控制系統(tǒng)，但現(xiàn)場中還存在大量的模擬量信號，加之設備中還有很多診斷性的信息無法及時有效地傳達到控制系統(tǒng)中，給電廠的實際運行造成了不便?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的應用不僅能夠高效地進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，還能用于部分單回路系統(tǒng)中，應用范圍在逐漸擴大;其次，做好計算機網(wǎng)絡的合計。數(shù)字化電廠中高層數(shù)據(jù)的傳輸主要是通過計算機網(wǎng)絡進行的，這也是數(shù)字化電廠實現(xiàn)的主要技術手段。在設計過程中，工作人員要做好全面規(guī)劃，整合數(shù)據(jù)或者視頻網(wǎng)絡等，合理布線;再次，要重視二次開發(fā)利用。數(shù)字化電廠的設計過程中要高度重視數(shù)據(jù)的二次開發(fā)利用，要優(yōu)化軟件，并積極規(guī)劃更高級的軟件系統(tǒng);然后，要優(yōu)化軟件的設計過程。設計人員應該積極參與軟件優(yōu)化開發(fā)過程，要先確定現(xiàn)場優(yōu)化軟件所需要的相關信息，并保證這些信息能夠準確上傳到數(shù)據(jù)庫之中，建立有效的數(shù)據(jù)模型;最后，管理層要做好總體規(guī)劃設計。數(shù)字化電廠的生產(chǎn)經(jīng)營與管理活動都是由專業(yè)的ERP軟件公司完成的。要保證數(shù)字化功能的完整性，做好總體規(guī)劃設計是十分重要的。

總之，數(shù)字化電廠的設計是一個復雜的工作，需要工作人員做好前期策劃，而后按照規(guī)劃有步驟地實施，才能夠取得預期目的，這也是每個電廠設計過程中面臨的重要任務之一。

4 結(jié)束語

數(shù)字化電廠的運行從本質(zhì)上解決了火力發(fā)電廠管理粗放、能耗高、污染嚴重以及水平低下的問題，有利于實現(xiàn)發(fā)電廠運營和管理的現(xiàn)代化，提升電廠的經(jīng)濟效益。同時，數(shù)字化電廠的建設還可以提高電力資源的利用率，對于實現(xiàn)經(jīng)濟的長遠可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。數(shù)字化電廠的設計是一項復雜的工作，需要發(fā)電廠建設單位、設計人員和各種信息化軟件公司的協(xié)調(diào)與配合。在設計前期相關人員要做好準備工作，要重視各種關鍵技術的利用，完善數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡，努力實現(xiàn)數(shù)據(jù)積累與共享;要重視數(shù)據(jù)的二次利用，推動電廠全面數(shù)字化與信息化的實現(xiàn)。只有這樣，數(shù)字化電廠的設計才能收到預期的效果。

參考文獻

[1] 湯李婷.數(shù)字化電廠設計集成平臺的設計與實現(xiàn)[D].上海：上海交通大學，2013.

[2] 馮柳.數(shù)字發(fā)電廠電氣設計軟件工具的設計與實現(xiàn)[D].沈陽：東北大學學報，2013.