火电厂厂级监控信息系统SIS

火电厂厂级监控信息系统（SIS）【关键词】发电厂厂级监控信息系统（SupervisoryInformationSystem,SIS）功能应用当前，电煤资源供不应求，煤价上涨直接导致发电成本增加。为了降低成本，电厂需要采用具有高新技术的先进生产管理手段，通过优化生产、降低煤耗来提高生产效率，尽可能的保障电厂安全生产，达到降低运营成本、提高电厂整体经济效益的目的。由于火电厂厂级监控信息系统（SIS）的目标就是提高机组效率、保障电厂安全生产、降低运营成本、提高电厂整体经济效益，其在电厂中所起到的作用就相当于优化机组运行和提高生产管理水平的专家级助手。因此，在电厂大力推广应用SIS具有非常现实的意义。ND-SIS是东南大学自动化学院与华能上海石洞口第二电厂充分发挥各自的人才技术优势，以自主核心技术为基础形成的功能完备、技术领先的电厂智能化解决方案。是一个真正分布式的管控一体化系统。一、ND-SIS功能简介主要功能包括全厂生产过程监控、数据有效性检查、性能计算、能损分析、优化调度决策支持等功能模块。以提高机组运行经济性与安全性为目标，基于运行工况分析，通过操作指导，实现机组的优化运行。系统最大的特点是系统计算精度高、稳定性好、实时性优。对机组性能提高的作用，已在上海石洞口第二电厂两台总容量达1,200MW的机组上三年来的成功运行得到了体现和证实。ND-SIS功能应用软件的优势在于：技术方案在系统功能方面体现了高性能成熟优化产品的功能水平、技术特点和优势，可以保证计算分析输出结果可信可靠。数据有效性校验与预处理模块有效地解决了由于传感器漂移、失效、以及工程量检测精度对机组性能分析精度的影响问题。1、经济性指标分析经济性能指标在线监测能够在线监测机炉主设备以及主要辅助设备、热力系统的性能指标。ND-SIS提供的性能监测分析，根据相应的标准要求对全厂、机组、设备进行相应的性能分析计算，为用户提供大量的计算分析结果数据，是用户优化运行的基础。ND-SIS具有一个完整的数据预处理模块，在任何数据计算以前，对从数据源取来的数据根据校验规则进行有效性检查，对错误数据进行辩识和剔除，以保证实时性能计算的准确性。ND-SIS的全厂性能监测建立在机组性能监测模块基础之上，其机组性能监测模块在完成机组的主要经济指标分析的基础之上，还对机组及相应设备的性能，包括锅炉、蒸汽轮机、给水加热器、主要水泵、凝汽器、空预器、主要风机和冷却塔等的性能，进行计算分析，为现场运行人员、专业技术人员、电厂管理人员提供了不同层面的信息数据，便于全厂的生产管理。将性能优化目标值工况与实际运行工况相比较，可为运行人员提供十分有用的信息。ND-SIS从以下4个层面提供优化目标值支持：（1）设计基准值：它是对应于机组设计时所能达到的状态；（2）维修可达基准值,或性能试验基准值：它是对应于机组经过维修后或试验时所能达到的状态；（3）计算应达值：它是对应于指定负荷和条件下的变工况计算的理想状态；（4）运行最佳值：它是反映机组在当前状况下、在最佳运行方式和运行参数下所能达到的状态，它的获取基于数据挖掘技术，是动态寻优的结果。采用偏差分析量化参数偏差引起的的经济性影响，将此影响具体到机组的煤耗与热耗上面来。这样可以突出在当前状况下改善机组性能的主要因素，以进一步提高运行人员的经济运行意识。ND-SIS可从以下3个方面提供偏差分析支持：（1）热力学方法；（2）利用基本公式和试验资料；（3）利用热力系统分析理论中的局部定量方法。2．安全性指标分析ND-SIS可以实现安全性指标分析所规定的要求，进行参数异常与超限管理，管理对象包括热工、电气定值表所列内容，提供了可修改与维护的功能。管理内容包括：（1）异常、超限幅度与参数变化率定值；（2）异常、超限原因分析。3．稳定性指标管理ND-SIS可对影响经济指标的调节品质及安全指标进行管理，如汽包水位和炉膛负压等。汽包水位和炉膛负压分别表征了锅炉的汽水系统和风烟系统的平衡状况。对这两个参数进行实时监视，这对于分析机组稳定性具有非常重要的指导意义。ND-SIS利用参数跟踪技术对各个参数进行实时分析与评价，实现了机组的稳定性指标管理。4．运行优化与指导运行优化与指导的范围很广。ND-SIS可提供以下功能：凝汽器真空系统诊断与优化管理；基于能损分析的操作指导。凝汽器真空系统诊断与优化管理：将凝汽器真空、循环水温升、凝汽器端差的实测值与目标值进行对比，结合现场运行数据，判断凝汽器工作状态是否正常，提示运行人员采取相应的措施来提高机组真空。该功能包含凝汽器状态监测、循环水泵运行方式优化管理。基于能损分析的操作指导：通过建立运行知识库系统，并通过维护模块对运行知识库进行维护，丰富完善运行知识库，其目的是为了分析诊断运行中产生的问题，同时为运行人员提供操作指导。5．指标预警根据系统平台中对应模块的要求，提供经济性指标和安全性指标的预警信息。SIS可从以下2个方面提供支持。（1）经济性指标预警当系统实时监测到经济性指标参数偏离标准值时，即可触发预警功能，以预先设定的方式显示。经济性指标包括机组主要性能参数的偏差和突变。（2）安全性指标预警安全性指标包括电气（6KV）开关次数、主要安全参数突变、超温超压幅度和时间累计等。6．查询与统计报表根据系统平台中对应模块的要求，提供相应的查询与报表。ND-SIS查询与统计报表系统功能强大，使用报表功能可以使所有的人都成为电厂的分析师，可根据需求定制自己需要的报表。7．在/离线热力性能试验热力性能试验为电厂专业技术人员提供了进行主、辅机设备性能试验的平台。基于ND-SIS热力试验模块能进行实时性能指标的计算，并能按照热力试验标准进行常规热力性能试验，可人为手动干预试验是否在线进行。通过热力性能试验，可以得到以下结果：（1）为运行提供当前工况经济运行的目标值；（2）为关键参数的偏差分析提供基础；（3）为机组运行方式的改进提供依据；（4）为专家推理提供依据。8．发电成本分析火电厂实时发电成本分析模块是在“厂网分开、竞价上网”改革的新形势要求下，为火电厂实时计算发电成本水平和分析发电成本变化趋势、实时控制发电成本而开发的一个模块。二、火电厂厂级监控信息系统（SIS）概述火电厂厂级监控信息系统主要是为电厂实时生产过程综合优化服务的，是对生产过程进行实时管理和监控的信息系统。它是一个融电厂热能动力工程、热工控制技术、管理与决策科学、计算机工程、信息工程、人工智能技术等学科与技术于一体的集成信息系统。它的功能包括全厂生产过程监控、机组性能计算分析、运行优化及其操作指导、机组寿命管理与状态监视、故障诊断等。通过SIS系统用以整合电厂各机组、辅助车间实时生产信息，并为运行管理提供基于优化分析的实时生产指导，是介于机、炉、电、控等底层系统和管理信息系统之间的“管理控制中间件”。大量实践说明,它对提高电厂的整体经济效益可以起到立竿见影的效果。数字化火电厂的信息系统按从低到高的方法可以分为三个相对独立的层次，即：（1）生产过程控制（最低层）；（2）生产运行管理级（中间层）；（3）经营决策级（最高层）。SIS系统完成火电厂生产运行管理信息系统建设，建立实时/历史数据库平台，自动采集并存储数据，分析数据，做出实时反应以获得最优化的结果，提供火电厂管控一体化方案。SIS系统网络平台建设是整个系统建设的基础，建设高速的现代化网络平台，在确保电厂各控制系统安全的情况下，将各机组分散控制系统（DCS）、辅助车间控制系统、故障诊断系统等的生产实时数据和相关信息上传到实时数据库服务器中，并且在SIS网络上留有与厂级管理信息系统（ERP）的接口，及时地向电厂各级领导及相关决策人员提供过程数据和计算分析结果，从而有效地提高电厂的经济管理及安全运行水平。因此，通过SIS系统网络平台的设计真正保证系统在复杂工业环境下连续不间断运行，达到实现生产过程信息集成和共享，为发电机组经济运行和优化维护提供技术支撑，为厂级、公司级生产管理、经济决策提供准确依据。在软件系统方面，SIS软件由四层结构组成。数据平台是SIS系统的软件核心层，是生产运行优化和设备状态分析的基础，可采用INSQL、PI、EDNA、iHistorian、iNova等主流的实时数据库产品，所有的应用软件和数据接口都建立在数据平台的基础上。数据有效性检查是SIS系统的第二层，是应用软件的一个重要组成部分，实现数据平台中输出数据的有效性和正确性检查，通过多种方式及时过滤不正确的实时数据，并实现数据替代，确保SIS应用模块计算结果的可用性。应用软件是SIS系统的第三层，是指SIS实现的各个功能软件模块。应用软件从数据库中获取实时和历史数据，通过对数据的计算与分析，获得计算结果，实现相应的功能。用户界面层是SIS软件的最外层，主要由数据表现模块组成，将应用软件运行结果以友好的方式进行显示，同时支持报表自动生成、历史数据查询与统计、趋势曲线生成等多种功能。三、SIS应用软件概述1、全厂生产过程监控模块生产流程监视：系统对全厂生产状况进行实时监视，通过生产模拟图、趋势图、棒状图和参数分类表等多种监视方式实时显示各单元机组及辅助车间等的主要运行参数和设备状态。SIS监视画面基本风格以各生产控制系统的原有画面风格为准，适当添加了一些新的功能。在客户机终端上能查看实时工艺流程图，这些流程图包括各单元机组DCS、辅助车间控制系统等的画面，显示信息与各实时监控系统的画面同步。这些画面是只读的，任意操作不会影响DCS/PLC的正常运行。实时趋势曲线：实时趋势曲线功能主要提供用户浏览数据趋势的功能，为用户提供了方便快捷的实时趋势曲线查询显示功能。可通过下拉菜单选择选择不同的数据点，可在曲线图中以多种方式显示出在该时间段中该点的所有状态，曲线图可多级显示以供不同的曲线相互比较，数据点的实时时间可随意调节更改并不断更新，在趋势图中可滑动时间光标以显示不同时刻该数据点的数据，通过移动时间光标可在每一支笔上出现一个工具条提示，用以显示数据值、时间、日期。历史趋势分析：对历史数据库中所记录的所有数据都可以用曲线的形式显示出来，以供参考和分析。提供的趋势曲线控件功能强大，所有操作以C/S或/和Web方式进行。图1为超温历史数据趋势图的一个实例。图1超温历史数据趋势图报警：SIS报警功能模块对DCS中设置的报警数据点以及其他系统中的重要数据点进行实时监视。利用不同的颜色、闪烁、声音等方式实现报警功能，报警消除后，数据点显示恢复正常。超限额运行时间统计：超限额运行时间统计功能可以查看任意区间内某项指标超过报警限值运行的时间累计情况，包括查询区间内各小时超过报警值上限、下限的时间以及时间的累计。图2为系统实时状态与报警记录列表的一个实例。图2系统实时状态与报警记录列表在所有的客户机上能查看实时或历史的趋势图，并且满足：（1）能访问实时/历史数据库中所有数万点标签变量值；（2）开关量以1秒为刷新周期，0.1秒为分辨率；（3）以DCS的统一时标为时标，精度到秒；（4）显示标签可以任意组合，每画面趋势笔数达8根，各机组的数据可以同画面显示，其时钟自然对齐分析；（5）开关量与模拟量可以同画面以真实时间显示，方便时序分析；（6）显示最近5年以内的历史数据，5年以前的可通过还原指定备份得以查看；（7）时间坐标、每笔幅值、零点能方便改变与迁移；显示方式能方便变换；（8）能方便地按需显示与打印。在所有的客户机上还能以指定的SQL实时扩展语法查询数据，得到指定条件下一个或多个标签的实时值系列、历史值系列、统计值系列，时间累计值系列，并能方便地将这些值导入MSExcel或Word。报表：实时/历史数据库中保存着大量的生产过程数据，根据预定的统计规则，自动生成班报、日报、月报和年报。生成经济性指标报表，供管理人员和技术人员分析、决策、保存使用。此外，根据用户要求定制考核指标报表，以便管理人员做出公正合理的奖惩，激励运行人员改进运行水平。提供方便快捷的报表查询功能，显示和打印报表。（1）运行报表运行报表为过程参数和中间计算参数的瞬时值，每小时记录一次，以一个运行班为单位生