火力发电厂热工保护定值在线管理系统设计

葛岩 王刚 魏永利

摘 要：发电厂热控保护定值清册是热控专业与整个电厂极其重要的资料，关系到保护控制系统乃至整个电厂的长期安全稳定运行。为做好超（超）临界机组的热工保护定值精细化管理工作，设计一套基于SIS系统的热工保护定值在线管理系统，该系统功能具有满足调试与运维期间对保护定值的在线监督、汇总管理和修编工作等需求，以及在机组运行中通过在线管理系统采集的保护定值的数据进行综合分析和保护评估，发挥线上系统的数据计算优势，实现可靠、安全、经济的机组保护整定，更好的保证人身和设备的安全。

关键词：SIS系统;热工保护定值;在线管理系统;设计

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.168

0 引言

本文是对某一火力发电厂研究热工保护定值在线管理的方法，设计开发适用于运维期的热工保护定值在线管理功能，并为核查与评估热工保护定值的合理性提供数据支撑，为热工保护定值的监督、核查与修编工作提供帮助。结合数据融合、工艺系统分析和数据挖掘，分析不同工况下热工保护定值的适用性，检验与评估系统现有保护定值在运维过程中应用效果，实现可靠、安全、经济的机组保护整定。

1 系统总体设计

1.1 系统设计架构

热工保护定值在线管理系统采用B/S方式，作为依托超（超）临界机组SIS系统的一个子系统进行开发与部署，嵌入SIS系统中作为一个子系统运行，其系统设计架构层次如图1所示。

1.2 系统运行环境

硬件环境：服务器端基于SIS系统平台，Intel Xeon E3 V3及以上CPU，8G及以上内存，500G及以上硬盘，100/1000M网络。客户端，P4及以上CPU，1G及以上内存，40G及以上硬盘。

软件环境：操作系统，服务器端基于SIS系统平台，支持WINDOWS SERVER2008及以上，实时数据库支持国内外主流的OSI PI、Aspen Infoplus.21、Honeywell PHD、 Wonderware Historian等，关系数据库支持SQL SERVER2008及以上、Oracle 11g及以上、mySQL、PostgreSQL等。

1.3 系统热工保护定值数据汇总

按照设备制造商给出的设备说明书、设计院的设备设计文件、经验总结、参考相似机组设备的热工保护、联锁、报警项的定值进行收集，初步形成最初的热工保护定值数据、并汇总成系统开发所要求的可导入的标准数据表格的形式，并导入进热工保护定值在线管理系统，建立初步的热工保护定值数据库。

2 系统模块设计

2.1 系统模块布局

热工保护定值在线管理系统针对发电厂热工保护定值精细化管理要求设计开发，并按照保护定值的在线监督、汇总管理和修编工作等需求，完成对热工保护定值精细化管理方面的研究功能，按照系统模块式的方法进行，其中系统的模块如图2所示。

2.2 热工保护定值展示

将机组建设初期的设备说明书及设计文件形成的设备保护设计值、联锁值、报警值或者根据经验设计的相关保护定值通过系统开发的数据采集功能，将这些数据导入进系统，导入时按照一定的规则和标准所形成的数据表格整体采集。然后对采集的数据进行归类整合，在系统内进行存储并建立保护定值项相关数据库，系统自动生成初始的热工保护定值数据清册，并且系统内的热工保护定值项数据库还具有模糊查询功能、生产系统筛选功能、SIS系统工艺流程图画链接功能，方便运维人员及时了解保护定值的数据情况。

（1）模糊功能查询。相关技术管理人员或者运维人员通过输入设备描述、KKS编码、或者保护定值项名称等查询选项，系统自动进行查询，并从数据库中罗列需要查询的相关的设备详细保护定值清单，方便用户的查看。

（2）生產系统筛选功能。相关技术管理人员或者运维人员可以输入按照设备所属系统进行查询，如查询汽轮机凝结水系统相关的保护定值，系统将自动罗列该系统相关的保护、报警、联锁等保护定值项内容，方便用户的查看。

（3）SIS系统工艺流程图画面链接功能。相关技术管理人员或者运维人员在查看SIS系统的生产工艺流程画面过程中，通过流程图中的相应设备测点右键点击查看选择其中的保护定值选项，系统自动链接进入热工保护定值在线管理系统查询界面，罗列出该测点相关的保护、报警、联锁保护定值项内容，方便用户的查看。

例如汽机低加系统图。

2.3 热工保护定值智能分析

基于SIS系统平台的热工保护定值在线管理系统通过导入的保护定值标准数据表采集过来的保护定值及相关设备测点的信息进行智能分析，利用查询功能方便用户进行查询。设备的热工保护、报警项目动作情况周期内进行统计，并记录动作发生的次数、动作时间、保护、报警测点的动作值，变化平均值周期内统计的记录并存储在保护定值数据库中，用户查看时采用列表项或趋势组的形式进行。

（1）对于热工重要保护项和重要报警项的动作情况在线管理系统智能分析模块调用本系统运算模板进行组态算法校核，对动作不正常的情况给予发出报警提示信息。例如磨煤机出口风粉温度高保护智能分析，如图4所示。

（2）设备的热工保护、报警定值项目动作情况周期内进行统计，并对周期内未发生动作的设备重要保护、报警各项内容进行记录，并计算周期时间内设备保护、报警等相关测点数据的极值，变化值平均值以及极值出现的时间，列出变化值区间进行统计分析，并存储在保护定值记录数据库中，以列表的形式供用户查询查看。在统计动作次数过程中通过判定条件进行剔除不正常动作，判定条件为机组停机工况，设备停运条件，机组异常工况。

（3）对设备的热工保护、报警定值项目经过周期内的记录情况的数据记录进行升降排序，分别按照不同的设备等级进行升降排序。例如在设备的保护方面，按照保护动作的次数、保护动作的发生时间进行排序，反应周期内设备热工主保护动作的大致情况，并提供给查询用户进行参考调用。

2.4 敏感保护功能事件管理

在火力发电机组的热工保护项中，主要敏感保护事件发生的概率是非常大的，为了更好的掌握保护动作具体情况，校核评估保护定值的合理性，提高机组的安全性和可靠性，系统设计了敏感保护功能事件管理功能。主要对机组发生的整个敏感保护事件过程都有准确的监测和统计，建立保护事件相关测点趋势组，记录保护功能的动作记录并统计分析配置参数发生的越限、不同步等信息，展示动作时的测点趋势组、统计信息，对保护动作后一系列相关设备的跳闸和动作情况进行监视，并对整个保护事件的动作发生过程进行保护可靠性测评，给出保护可靠性测评结果。按照指定条件（不同负荷、不同时间）情况进行敏感保护管理模块统计下的保护定值项内容进行查询，查询保护事件的整个动作情况。包括（动作值，动作时间，动作极值持续时间，相关测点动作后重要曲线，动作次数，保护可靠性指标）。

2.5 热工保护定值更新

热工保护定值更新模块主要包括了对设备的热工保护、联锁、报警项的新增、修改、删除等方面的设计。上述操作都是依托在周期内的保护定值数据项的动作情况智能分析和相关技术方案设计，并严格按照热工保护定值的管理流程进行的，并在管理流程审批完成的情况下由相关授权人员进行的，保证对热工保护定值的及时更新，符合现场设备的实际情况，更好的为机组安全稳定运行服务。

（1）新增功能设计：为了满足发电企业新的发展需求或者设备技术升级，新增设备的热工保护、联锁、报警项也会相应的增加。新增的热工保护定值数据项，经过批准和授权，按照可导入的标准数据格式进行导入，对系统的热工保护定值数据库进行存储更新，更新后对新增的热工保护定值数据项进行相关的功能应用。

（2）修改功能设计：为了满足发电企业设备的技术改造，以及通过机组的运行周期内对热工保护定值项目运行的具体情况，结合系统给出的智能分析数据，满足设备的热工保护定值项目的修改需求，系统对设备的热工保护、联锁、报警项的定值进行修改，修改时严格按照热工保护定值的管理流程进行的，系统生成保护定值修改界面，并经授权的用户进行操作，修改后系统对保护定值的修改记录做出存储。

（3）删除功能设计：由于设备的升级改造或者技术进步后淘汰的落后设备，以及设备的安全性能改变等原因，使原有的设备的热工保护、联锁、报警项的定值不再使用，系统对设备的热工保护、联锁、报警项的定值进行删除，删除时严格按照热工保护定值的管理流程进行的，系统生成保护定值删除界面，并经授权的用户进行操作，修改后系统对保护定值的删除记录进行存储。

2.6 系统辅助功能

（1）热工保护定值的报表生成功能。此功能为了方便用户在使用热工定值在线管理系统中的所需分析数据、计算结果、保护定值项目单等进行报表生成。

（2）热工保护定值的打印功能。系统对所有生成的各种类型的生成报表、各种操作记录、计算数据等都具有可打印的操作选项，用户可以根据自己对系统的使用情况自行进行打印。

（3）用户权限管理。用户权限纳入SIS系统中统一管理，对系统管理员、高级用户、一般用户分别赋予不同的权限和使用方式。

（4）模板管理。由系统管理员负责管理，该系统所配置的模板主要分为组态算法模板、趋势组模板、数据表模板。组态算法模板主要是以逻辑算法、延时运算、模拟量运算、特殊运算等形式进行导入，趋势组模板按照SIS系统趋势组应用形式进行显示，数据表模板采用EXCEL2007/2010表格形式进行。

3 结论

本系统设计使热工保护定值的管理首次实现了线上智能管理方式，充分发挥了SIS系统的数据计算能力，并进一步丰富了数字化电厂的应用功能，减轻了生产管理人员的热工保护定值使用和管理的工作量，发挥线上系统的数据计算优势，结合数据融合、工艺系统分析和数据挖掘，分析不同工况下热工保护定值的适用性，检验与评估系统重要保护动作情况，保证了热工保护定值的准确性的应用，使热工保护定值更加合理可靠，不断提高机组的可靠性和经济性。对于火电行业同类机组都有极大的借鉴示范作用。

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作者简介：葛岩（1981-），男，河南开封人，本科，工学学士，工程师，研究方向：熱工控制。