针对电厂厂级监控信息系统的相关研究

摘 要：发电厂厂级控制系统集合生产过程监控、运行优化以及生产管理功能为一体，与生产过程控制系统、管理信息系统一起构成了将电厂厂级自动化系统。通过电厂厂级监控信息系统，来实现生产过程控制系统信息的收集与共享，将其作为生产过程运行控制的依据，通过对生产过程的动态分析，对控制方案进行相应调整。文章对电厂厂级监控信息系统进行了简要分析。

关键词：电厂；厂级监控信息系统；数据库

信息已经成为推动生产水平进一步提升的关键性因素，因此电厂在发展过程中需要加强对此方面的重视，在现有基础上做好新型技术的研究，建立完善厂级监控信息系统，实现电厂范围内的信息共享，争取不断提高管控一体化效果。在对电厂厂级监控信息系统进行分析时，需要结合系统特点，确定系统设计要点，有针对性的做好各项要点的分析，不断完善系统功能。

1 发电厂厂级监控信息系统特点分析

主要是以生产过程为对象，建立的全厂范围内实时与历史数据平台，为生产过程提供综合优化服务，实现全过程监控与管理的信息系统。系统的建设需要以计算机技术、控制理论、信息技术以及人工智能等专业为基础，来设计完成集成自动化系统。系统本质上是以实现电厂内部各个机组DCS与辅助外围PLC控制系统运行优化的控制管理系统，可以说是连接电厂内不同生产控制系统与办公系统的纽带[1]。通过对全厂范围内的各单台机组与辅助系统相关实时信息，并对其进行运算、分析、优化，来作为不同单元机组运行管理控制的依据，进而可以实现对单元控制方案的调整，实现资源的最优化配置。

2 发电厂厂级监控信息系统需求分析

2.1 主要目的

第一，便于操作人員通过系统来确定生产过程中各项操作参数是否存在异常，并以部分主要参数为对象建立相关机组模型，通过预判来建议相应操作修正操作，提高系统控制与应用效果。第二，维护人员通过厂级监控信息系统所收集的信息数据，来判断各单元机组运行维护时间，并对维护方案进行调整优化，最大程度上降低维修成本，提高维修方案的经济性。第三，技术人员可以通过系统来制定机组性能优化方案，对各项影响因素提前进行掌控并制定解决方案，提高生产活动开展的有效性。第四，管理人员可以通过系统实施效果，分析比较应用前后生产活动经济效益的变化，然后对电厂生产方案进行适当的调整，提高机组运行的经济性。

2.2 技术要求

结合电厂生产运行特点，要求系统能够维持长时间持续运行状态。系统一切功能的实现均需要以生产过程产生的运行状态信息为依据，因此在设计系统时，需要保证数据库服务器实施数据刷新周期在1s以内，压缩数据恢复时间在15毫秒以内，提高数据应用的效率。并且，接口机数据采集周期控制在1s以内，数据采集率为100%，且数据完好率为100%。从系统配置角度分析，要求服务器、镜像服务器以及计算机功能站CPD平均负荷率应≤40%，物理内存使用率小于20%[2]。数据库服务器、数据采集接口机以及客户端用户数量可以与电厂单元机组数量保持同步。另外，模拟图与单画面动态数据可以完全满足实时监控需求，要求实时数据刷新周期在1s以内，画面刷新周期在2s以内。为提高系统运行可靠性，在设计初期就需要保证其不受电子噪声、振动以及射频等因素干扰，可以在此类环境中运行且不会对性能产生影响。

2.3 功能需求

2.3.1 信息处理。保证系统具有实时信息处理功能，满足机组运行及相关数据的在线采集、压缩存储以及定期备份要求，并可以结合实际需求对数据进行相应处理。如以列表、曲线等方式将已经归档的数据复现，并可以按照时间/标签等检索方式来确定某时间段内相关参数的变化情况[3]。

2.3.2 数据处理。能够由DCS完成的参数越限统计、控制系统运行记录、主辅设备启停次数统计以及报警归类等数据送往数据库内存储。同时，在统计计算结果与相应分析系统连接后，协助预测故障点，提前给出故障报警，提高系统运行安全性。另外，可以按照预定时间段统计主辅和设备启停次数，确定各机组设备启停次数与累积运行时间，加权后与设备劣化分析共同发出设备故障报警。

2.3.3 能损分析。将热力系统作为依据，通过在线监测来确定各部分主要热力参数，确定实时煤耗数值、目标值以及偏差值。同时对额定工况、实时运行工况、当前应达工况以及最优运行工况效率与差值进行分析。并分析确定锅炉、汽轮机组参数对超差值产生的影响。通过对比供电煤耗差值产生原因，确定不同因素对损耗产生的影响，将其作为运行方案调整的依据。

3 电厂厂级信息监控系统设计分析

3.1 系统网络架构

以某电厂为例，具有生产规模大、机组数量多以及装置分散等特点，综合分析各项因素决定，系统网络架构方式：将水、煤、灰等辅助控制系统，接入全厂辅助控制网络，通过原有辅控接口，将实时信息采集到厂级信息监控系统内。系统中心机房服务器可以直接与原有厂内核心交换机连接，利用核心交换机交换能力，缩短实时/历史数据库服务器与核心交换机间数据交换延时。并且为保证实时数据传输速度，核心交换机与防火墙之间选择用千兆电口连接，其他服务器与核心交换机选择用双绞线连接。

3.2 应用功能设计

3.2.1监视管理模块。此模块设计需要能够提供趋势图、棒状图以及统计报表等各种生产画面，对整个生产过程进行实时监控，指导运行与检修人员对系统流程与设备分析监控，对管理优化提供依据。第一，趋势显示方式。实时获取某个指标不同时间段变化状态，并可以在线修改变化趋势时段、图形颜色、上下限等信息[4]。第二，棒图显示方式。将数值转化为颜色可组态的棒图，实现各参数的有效对比。即以不同画面为对象，采用仪表指针显示方式来实现。

3.2.2 性能计算分析。性能计算可以对系统状态进行自动监测，并检查现场仪表慢失效等故障，提高计算结果的准确性。并且对监测出故障的仪表，系统需要提示相关故障信息，并给出相应处理意见。

3.2.3 超温超压统计。生产机组启停阶段，会因为温度激烈变化而引起锅炉冷却水管。再热器、过热器以及汽机缸体等设备表面温度剧烈变化产生破坏性热应力。针对此需要设计超温超压统计模块，对生产过程中机组金属进行监督，实时监控锅炉各受热面温度，完成各构件不同工况下超温超压在线统计，并将结构存储到PI数据库内，建立历史统计表，将其作为技术人员检修维护工作实施的依据，提高生产机组运行安全性与可靠性。

4 结束语

电厂厂级监控信息系统的设计与应用，可以实现对生产全过程各机组运行状态的实时监控，获取设备运行动态信息，并可以实现全厂范围内信息的共享，将其作为生产管理工作的依据，争取不断提高生产活动实施可靠性与有效性。

参考文献

[1]杨恩伟.电厂厂级监控信息系统及其应用研究[D].华北电力大学，2014.

[2]周原冰.岱海发电厂厂级监控信息系统的设计与实现[D].山东大学，2007.

[3]斯林军.大型发电厂监控信息系统（SIS）研究和设计[D].华北电力大学，2011.

[4]陈昌勇.襄樊电厂厂级监控信息系统研究与探讨[D].西安理工大学，2008.

作者简介：司姗姗（1986-），女，广东珠海人，学历：专科，热能工程师，研究方向：热能仿真、厂级监控信息系统性能计算。