智慧电厂信息系统设计方案

1、智慧电厂信息系统设计方案1.信息系统设计方案1.1 .信息系统总体功能结构智慧电厂信息系统总体功能结构展示了功能设计的主 要思想，指明了建设的具体内容、各个组成部分之间的 关系以及它们在应用体系框架中的位置。功能结构如图所示：嫁合查询|分忻香效理报价系统裱策支择生产管理1役该理系境财务管现系统1推修苗茂系婕1计寿统计管理1cmi理系堤11 anta系貌1构安者理系嗟1理系绶仿a牌究系缓9u9会议系缓其他管理nuts系崎信息安全系缓»合设计 注重实效信息系统总体功能结构图总体功能是在“统一规划、融合设计、分步实施、注 重实效”指导思想下，基于统一的硬件网络规划设计，搭 建大集中的过程控

2、制系统层，集成生产实时数据和管理 关系数据库的数据层，在满足系统安全策略的前提下， 应用功能分为以下五大部分：生产管理部分包括：运行工况监视与查询，运行统计 与考核，性能计算，耗差分析，运行优化，负荷优化分 配，控制系统优化，应力与寿命管理，设备状态监测与 故障诊断，数据归类统计，设备可靠性管理，机组在线性能试验，参数劣化分析，短消息中心，机组运行故障 诊断，控制系统故障诊断，金属安全监督，系统管理， 氧化错氧量分析，锅炉承压管泄漏在线检测，烟气排放 连续监测，汽机振轮动在线监测与故障诊断，飞灰含碳 在线检测，磨煤机co监测系统，火焰检测系统，运行 管理系统，安全监察管理系统，技术监督管理系统

3、，班 组管理系统。资产管理部分包括：设备管理系统，维修管理系统,工程项目管理系统，物资管理系统。经营管理部分包括:财务管理系统，计划统计管理,预算管理系统，燃料管理，综合查询。行政管理部分包括：办公自动化系统，企业网站，党 群管理系统，人力资源管理，档案管理。其他部分包括：仿真研究系统，视屏监控，视屏会 议，门禁管理系统，信息安全。1.2.信息系统硬件网络拓扑结构考虑全厂信息共享和网络安全的要求，采用两级或 多级交换模式，将控制系统、厂级监控信息系统、仿真 研究系统、管理信息系统分别设置成单独的局域网络。 各个网络之间通过不同的网络安全防范机制确保网络安 全与数据安全。网络系统支持数据、语音、

4、视频等，提 供短信、传真、电话、移动办公等的支持。电厂信息化 总体网络拓扑如图所示。首先，控制系统在电厂中处于安全等级最高的层面, 生产信息系统通过与各个控制系统分别设立接口机的方 式实时采集生产数据；以确保各控制系统之间不发生相 互影响，同时，接口机还可完成数据缓存功能，系统维 护及故障时，保证实时数据完整不丢失。相对管理信息 系统而言，厂级监控信息系统通过安全网络隔离装置， 将实时生产信息发送至管理信息系统中相应的镜像服务 器中。管理信息系统中所有关于生产实时信息可从访问 镜像服务器处获取。仿真研究系统从生产系统中获取机 组实时数据。最后，管理信息系统中设置必要的web服 务器，可将必要的

5、信息在internet ±发布，以便于某集 团对电厂生产经营情况的掌握，实现信息资源共享。视 频监控系统采用数字ip技术，运行在mis网络上。具 体硬件及网络组成如下。(1) 控制网络接口设备(采集接口机)提供信息系统采用的与下层控制网络(dcs、水、 煤、灰渣、脱硫等)的数据接口设备，这些接口设备对 于下层控制网络数据的读取应有严格的授权。信息系统 不应对下层控制网络进行修改、组态或对工艺过程进行 直接控制，不应影响下层生产控制网络的控制功能。(2) 网络单向隔离装置为全厂过程控制计算机网络的安全，信息系统中的生 产实时数据可按完全单向的由实时历史库流向生产管理 信息系统原则设计方

6、案，设置单向物理隔离装置(网 闸)。(3) 交换机生产信息部分：2台具有高度稳定性和可扩充性的核 心交换机，具有全对称多处理器的硬件体系结构的交换 机，交换机结构形式为机架式工业交换机，路由交换机 具有ip优化的网络性能设计和优秀的网络划分功能，通 过多条负载均衡的独立的并行总线互连，在任意一个处 理器和网络接口模块出现故障时都不影响其它模块，所 有的功能部件(电源、系统总线、处理器模块、风扇、网 络接口模块等)均冗余热备和可热插/拔。管理信息部分：2台具有极高的性能和可靠性的网络 核心交换机，交换机应支持1000mb和100mb双绞 线、1000mb和100mb光纤模块。具有1000mb交换

7、机 所要求的高性能，高可靠性和组态灵活性。交换机可支 持冗余引擎、冗余路由、冗余端口和冗余电源。(4) 数据库实时数据库：保存电厂所有生产过程实时信息和计 算、分析结果数据(2x300mw机组点数按6万点)的 保存时间至少达到6年，经压缩的数据恢复的扫描时间 应不大于15毫秒。数据包括与opc定义相同的数值 (v)、时间标记(t)与质量标记(q),其时间标记必须是数 据在dcs或其他实时控制系统中原始采集的时间，而不 是生产信息接受到数据的时间。实时历史数据库软件可 通过分布式结构支持50万甚至更大的标签点个数，以满 足集团级需求；支持网络中断时的数据缓冲功能；实时 数据的读取可达2.5万/秒

8、(单客户)，并发访问时可达 更 rwj。关系型数据库：关系型数据库有一个很好的安全性。 一个关系型数据库的访问权限，允许数据库管理员的实 施需要为基础的权限来访问数据库表中的数据。关系型 数据库支持的概念，用户和用户权限，从而满足数据库 的安全需求。关系相关的特权，如创建权限，授予特 权，选择，插入，删除权限，授权不同的用户对数据库 的相应的操作。(5) 服务器和工作站要求管理信息系统数据库服务器：配置两台unix或 linux服务器(小型机)做数据库服务器，双机集群， 配置高可靠性光纤存储、冗余电源，用于管理信息核心 应用系统。应用服务器：配置六台pc服务器，用于办公自动化 系统和业务系统等

9、应用系统，2台作为关键应用服务 器，4台作为普通应用服务器。存储系统：采用san存储体系，具有数据保护、高 可用性、多平台支持等特性，利于投资保护；可进行 raid存储方式的设置，支持36drives(1.3tb)的存储。实时历史数据库服务器配置：方案1：配置2台服务 器组成实时数据库服务器集群，共享一台普通外置磁盘 阵列或设置存储局域网(san)系统，磁盘阵列做 raid5,磁盘阵列的容量至少能满足存储3年或者一个 大修周期历史数据的要求。方案2：配置1台容错服务 器，采用全硬件容错结构的机架式容错服务器，所有部 件包括冗余的cpu及内存模件，冗余的i/o及硬盘模 件，冗余电源和风扇，均应支

10、持在线插拔。可靠性不低 于 99.999%o过程管理功能服务器：功能站应采用安全、可靠、先 进的机架式服务器，它们应可作为数据库服务器的客户 机，从接口设备或数据库服务器中获取过程信息进行分 析、计算和显示，并将计算分析结果存入数据库，供其 它客户机或系统调用。web应用服务器：从网络中获取实时过程数据和从 数据库中获取过程信息和计算结果，对客户端服务请求 进行响应，为生产运行管理人员提供过程画面监视、工 艺参数查询、历史趋势、考核统计、报表生成等基本功 能，采用b/s结构。镜像服务器：由于生产实时历史数据库与管理信息之 间存在单向物理隔离装置，因此设置一台安全、可靠、 先进的机架式服务器，用

11、于向全厂信息系统提供生产过 程实时数据(6) 工作站要求网络管理维护工作站：提供网络管理维护工作站为网 络管理和开发人员专用，在功能站上应可对生产区信息 管理系统网络上的设备进行配置、管理和监视；设备故 障报警和诊断；对网络的安全进行监视；生产信息用户 权限管理；对实时信息数据库进行维护和备份；对生产 信息功能软件进行维护、修改、升级和二次开发。值长工作站：为全厂运行总值长专用，它应是连接生 产与管理的纽带，在值长站上不仅可浏览全厂工艺过程 参数，还应可对各功能站的计算分析结果进行调用，功 能站上产生的优化运行建议和电厂领导的运行指令可以 显示到值长站上，作为值长向运行人员发出指令的参 考。(

12、8) 防火墙及路由器在网络出口，配置两台utm设备，采用双千兆与核 心交换机连接，提供高通信带宽。分别采用千兆与电信 和网通连接。(9) 机房建设要求1综合布线：应就整体信息系统的计算机网络结构化 布线提出统一方案。数据通讯系统应通过网络将系统设 备连接起来，并保证可靠和高效的系统通讯。在进行结 构化布线设计规划的时候，应根据电厂的建筑布局、环 境条件、网络规模、信息流量和安全要求，在统一布线 的基础上对系统布线各子系统进行具体描述。网络布线 中，中心机房以外千兆线路必须采用铠装光缆。远距离 线路应采用铠装光缆，集中控制室附近线路可采用超五 类双绞屏蔽线。在网络系统中，应考虑在主要设备或设 备

13、部件的输入端进行防雷处理，防止感应雷对系统的入 侵。1设备布置：方案1,设立信息通信中心机房，将所 有设备置于机房内，在生产集中控制室布置二级交换 机，需要通信的各生产区域中的控制系统通过超5类屏 蔽双绞线或是光缆汇集于此，在信息通信中心机房与集 控室之间敷设单模铠装的光缆，连接至控制网络接口设 备；用户终端分别放置于各相关生产部门办公室内（综 合办公楼等）。方案2：管理信息网络接口设备、机 柜、服务器等放置在综合办公楼机房；用户终端分别放 置于各相关生产部门办公室内（综合办公楼等）。采集 生产实时历史信息的系统网络接口设备、机柜、数据库 服务器等放置在集控楼生产信息机房。2 .信息系统功能方

14、案2.1 .生产管理部分功能方案是在“统一规划、融合设计、分步实施、注 重实效”指导思想下，对智慧电厂的生产信息与管理信息 进行再思考、再设计，打破传统信息化系统的人为数据 分割，根据应用功能的关联性和管理的需要，进行融合 设计，形成以下五大功能部分。2.1.1.运行工况监视与查询应包括：数据采集、过程监视、事件记录、实时趋势显示、历史趋势显示和数据查询、实时报警、数据回1=1放、自动报表六个部分。数据采集对底层控制系统生产过程数据进行采集， 统一时标、描述、量纲，在实时/历史数据库中记录生命 周期的运行过程信息。功能如下:1 该模块提供 api、opc、odbc、com、tcp/udp、 r

15、s232/485等丰富技术的通讯接口功能，采集各类型生 产控制系统实时数据；1数据库标签编码方式、描述、测点量纲等均采用与电厂一致的方式；1数据采样间隔时间为秒级，以满足过程监视和分析计 算的要求为准；1数据采集的测点范围应满足过程监视和分析计算的要 求，可实现灵活组态；1应提供数据接口的采集状态监视、测点配置等维护功 能，便于系统管理和维护；1应提供完善的数据缓存功能，以保证数据的完整性和 连续性；1应支持多种标准通讯规约、私有通讯协议及常用关系 数据库；1数据采集平台软件应提供开放式的i/o驱动程序接口开 发包，可以供用户自行开发采集驱动程序以进行接口功 能扩展，且开发过程简单，代码标准、

16、易调试，开发周 期短，开发的驱动程序稳定、可靠；1采集系统数据应支持多种实时/历史数据库的数据写 入，包括 pi、edna、vestore> ih、agilor> insqr infoplus、phd等。另外，采集系统数据转发平台也提 供了转发驱动开发包，用户可以针对特定数据库快速开 发出适合自己的数据转发模块。过程监视对全厂生产状况进行实时监视，通过生产流程监视 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的主要运行参数和设备状 态。可以在各终端上对各生产流程进行统一的监视和查 询，实现生产数据信息的共享。针对运行操作、生产管理及设备管理人员的不同要

17、 求，提供了多种完善、灵活的显示方式，对生产过程进 行有效的监控，指导相关人员完成生产过程、系统或设 备分析，更好地进行操作调整与管理决策。功能如下：1提供b/s模式的web画面展示功能，且画面的切换和 刷新速度很快；1具备丰富的过程画面显示功能：包括流程图、趋势 图、棒状图、饼图、参数列表、实时仪表盘、实时动 画、等功能强大美观的显示方式，以形象、直观地显示 生产运行工况。1提供过程画面灵活高效的导航组织功能；1通过鼠标可点击画面的任何测点形成趋势。1在过程画面浏览的同时可方便查看测点的相关信息； 1能实现过程画面的历史回放，从而协助进行事故过程 的分析。1可定义用户关心的主要画面进行巡视。

18、1可以通过用户自定义的编程实现各种复杂的显示效 果。1图形、曲线及数据打印功能。1能实现统一的界面展示方式，对所有工况监视画面， 提供完善的权限管理、配置管理功能；制作的画面具有 统一的界面风格，美观大方。1应具有极强的扩展性、开放性。画面可随意放大、缩 小、旋转且不会失真。1需提供灵活的画面绘制与组态功能，提供丰富的基本 图元及绘制操作功能提供专业的图元库。i需提供功能强大的后台脚本引擎，可以根据需要灵活 配置各种动作和效果，脚本库能够根据需要扩充，可以 实现用户丰富的图形展示和交互需求。1需具有图形组态功能和图形库，可方便生成各种内容 丰富、界面友好的图形画面；1能与国内外各种主流实时/历

19、史数据库无缝连接，通用 性强，节约投资，方便系统扩充；事件记录该软件实现如下主要功能：1 dcs操作员站事件记录的保存1事件记录的浏览1事件记录的查询1过程报警事件1操作员站操作事件及其它系统事件1 soe事件1事件记录打印机接口方式 1操作员站事件记录文件下载方式实时趋势显示趋势分析模块从数据库系统获取实时及历史数据，可 以根据标签号、标签描述等进行精确查询（模糊查询） 实现方便快捷的参数趋势调用，还具有参数的历史回 放、参数曲线生成比较、多种趋势显示方式等功能。功能如下:1系统可实现多种形式的趋势显示和功能，能满足不同的层次人员的应用需求;1支持各种复杂的组合计算；1支持将多个趋势灵活组织

20、在一起进行分析的能力；1模块具有很好的组态性和开放性，功能灵活、方便;1系统预定义的趋势：提供了趋势预定义功能，以趋势 组的方式将重要的、各层管理者共同关心的数据点趋势 进行组织，放在公共区域中，授权用户均可访问这些事 先定制好的趋势；1即点即得趋势：提供在监视画面上直接利用鼠标点击 产生趋势的功能，可不同画面中的多条趋势组合到一副 趋势图中；1用户自梧义趋势：授权用户可以根据自己关心的信息 测点进行组织，并保存到自己的工作区域内，测点的组 织允许用户按树形方式进行；1支持完善的趋势显示、分析功能，可满足快速查看趋势的要求，也可以对数据进行深入细致的分析。 数据查询以列表、曲线等方式查询实时/

21、历史数据库中的归档 数据，并可方便地按时间/标签检索某一时间段内有关参 数的变化情况，譬如生产指标、设备状态、操作记录 等。功能如下：1应可按一定时间间隔检索各机组全部或部分数据，包 括过程参数、设备状态、报警信息、操作指令等；1归档数据应可以从任意一台客户机上授权后检索，检 索方式应包括按时间段、按数据标签、按报警情况、按 数值、按状态等，以及上述各项的组合（与、或）。 报警管理通过一体化平台后台脚本引擎，实现按照预设规则定 期自动判断告警触发条件，当符合条件时生成告警信 息，通过不同的方式如对话框、短信等方式提示用户。 从而将实时/历史数据转化为运行管理相关的告警信息。功能如下:1所提示的

22、信息应包括告警内容、告警时间、告警责任 人、责任人联系方式等必要的信息，便于用户及时处理 故障；1报警功能依托于后台脚本引擎，分析算法能够实现方 便的扩展；1报警的发布方式具有多种方式，包括对话框、短消息 等，并且可以针对每一个告警设定权限，方便告警责任 到人；1提供历史报警信息历史查询，方便查询历史告警记1 一体化平台架构，纯b/s方式访问。 数据回放数据回放部分能实现历史某一阶段的快速回放，从而 帮助用户分析设备运行情况和查找故障发展和演变过 程。功能如下：1能够结合系统内任一过程画面展示的内容，查询其中 各参数历史某一时间段的演化情况，真正实现运行快照 连续再现。1能够认为调整回放数据精

23、度，最细可以实现每秒取样 的精度；回放播放能够实现快放、慢放、定格等操作； 能够随时看到历史回放的具体时刻，为用户分析提供了 最大便利。1能够将取样的数据导入/导出为文件，便于拷贝、转移 以及后续分析时使用。 自动报表针对现代电力企业的管理特点和需求，根据需要灵活 方便地生成各种统计报表。该模块的主要功能包括： 1报表配置功能：通过excel报表模板文件，定义报表的 样式，通过xml配置文件，对excel报表单元格进行测 点信息的配置。1报表发布配置：可以对报表进行分组、分类，然后发布到b/s和c/soi定时报表生成服务：可以灵活配置自动生成报表的时 间和策略，支持日报（每天生成一次）、月报（

24、每月生 成一次）、年报（每年生成一次）。1支持多种报表，包括：运行报表、班报、日报、月报 和年报、经济指标报表、考核指标报表等类型的报表。1报表发布功能：可以通过b/s进行发布，方便用户浏 1具有强大的报表组态功能：可以定义报表的计算类览、查询、下载、生成、删除和修改报表。型、样式、计算模式等，从而形成各种不同需求的报 表。1强大的后台脚本引擎的支持，可以实现复杂的报表统 计算法。1制作的报表美观、实用。2.1.2. 运行统计与考核该模块应该具备使运行人员在监盘调整的同时能清晰 地看到自己所管辖机组和所在单元各项指标的完成情 况，以及各岗位人员在此指标下的个人收入状况。同时 各级管理人员随时可

25、看到运行机组的参数及奖罚情况， 以其指标得分情况分析判断各运行值长的工作质量。把 运行人员-机组主要参数-个人收入之间通过运行考核系 统紧密地结合在一起。（1）具体功能如下：1应具有灵活多样的设置功能，可以满足不同现场情况 对于该功能模块的不同要求。在绩效考核的内容、方 式、方法设置方面，提供完善的前端界面和灵活的设置 手段。可以满足多个机组、多个指标、多种方式近乎随 意的设置，最大限度的保证系统应用的简便、快捷。1能对每个测点数据进行验证，以校验测点数据是否有 效，从而确保考核结果的准确无误。1根据指标考核周期，系统自动进行数据采集与处理， 并实现指标计算、考核评分，最后保存指标考核数据。i

26、支持免考时段设置和手工录入数据，能对任意指标任 意口寸间段进行重新考核，确保考核数据的正确。1采用实时考核的方式，实时计算指标最优运行区间， 达到实时指导的效果；支持定时（每月）和动态考核模 型调整（如指标目标值），及时反映机组当前所能达到的 最佳工况1支持不同工况（如负荷）下指标目标值的计算，算法 包括经验公式法、插值法和定制的任意算法。1支持批量和单个考核条件的设置（如负荷率大于 50%），支持考核区间划分评分和得分公式评分等。1支持指标实时值、平均值、最大值、最小值、增量 值、积分值等多种考核数据类型，支持自定义算法。1能够根据倒班表和值班时间表进行统计查询，实现各 个指标、指标总分的排

27、名，包括每个机组的各个值次的 排名、每个单元各个值次的排名、所有机组各个值次的 排名等。1能根据月度奖金和奖金分配规则，按指标考核的排名 先后分配各部分奖金到各个岗位，最后分配到各个运行 人员。结合指标的实时考核与实时排名，可以实现奖金 的实时计算和展示。1支持全面的精细统计查询。（2）考核内容要求:1安全性考核：基于安全性的考核，如为防止设备受损的参数（主汽温、汽压、炉膛负压等）越限情况（次 数、强度、极值等）考核；可以按值、天、月、季、年 等方式分别查询，形成各种报表，方便对运行的监督管 理；也可以根据用户需要，可将其转换为量化考核指 标。1经济性考核：基于经济性的考核，如运行小指标考 核

28、、经济指标考核等；将标准煤耗、厂用电率等大的计 划指标，按工种、设备、岗位层层分解成具体的技术经 济小指标，并将其落实到车间、班组及个人，定期检查 与评比。2.1.3. 性能计算性能计算模块利用高效有序的数值计算引擎，对面向 具体设备、系统、机组搭建的性能数学模型模块进行在 线计算，量化其各项性能参数，从而达到性能监测的目 的。性能计算主要包括机组级指标计算和全厂指标计算: 热损失、化学未完全燃烧热损失、机械未完全燃烧热损 失、散热损失、灰渣物理热损失；空气预热器漏风率、 空气预热器效率；给水泵汽轮机用汽量、辅汽用汽量、 轴封漏汽量、汽轮机的各段抽汽流量；正平衡和反平衡 的发电标准煤耗、正平衡

29、和反平衡的供电标准煤耗；汽 轮机热耗率、汽轮机内效率、高压缸效率、中压缸效 率、各加热器上下端差、机组补水率、凝结水过冷度、 凝汽器端差等；厂用电率；主要辅机电耗率；主要辅机 的单耗。对于供热机组，计算指标还包括：供热量、供 热比、热电比、供热煤耗等。机组级性能计算指标包括:反平衡锅炉热效率、排烟厂级性能指标包括：全厂发电量、全厂厂用电量、全 厂负荷率、全厂热耗率、全厂汽耗率、全厂供电煤耗、 全厂发电煤耗、全厂厂用电率、全厂补水率、全厂锅炉 效率等。对于供热机组，计算指标还包括：全厂供热 量、供全厂热煤耗等。2.1.4. 耗差分析耗差分析模块针对热力系统设计、设备状况、运行环 境（负荷和背压）

30、、运行方式及控制水平五大类原因造 成的煤耗偏差做出精确分析。耗差分析包括可控耗差和 不可控耗差指标计算。可控耗差包括：主蒸汽压力、主 蒸汽温度、再热汽温度、锅炉排烟温度、烟气含氧量、 飞灰含碳量、给水泵汽轮机用汽量或者电动给水泵用电 量、厂用电率、凝汽器真空、锅炉给水温度、各加热器 端差、过热器减温水流量、再热器减温水流量。不可控 耗差包括：再热器压损、燃料发热量、高压缸效率、中 压缸效率、辅助蒸汽用汽量、机组补水率、凝结水过冷 度、轴封漏汽量等。2.1.5. 运行优化应包括：工况分析、吹灰优化、锅炉燃烧优化、凝汽 器冷端优化、启停优化五个部分。(1)工况分析iiiiii该模块能记录典型工况下

31、主要参数、设备状态及效率 等；典型工况分析与建模；通过工况分析模块对各机组 运行情况进行查看、分析，以数据、图表的形式向用户 展示查询、分析的结果，从而辅助运行人员进行最优的 运行操作指导。具体功能如下：1自动建立机组在不同煤质和环境下的，负荷40%mcr、50%mcr、60%mcr、70%mcr、80%mcr、 90%mcr、100%mcr的典型工况数据库；1实时运行工况与历史最优工况进行全方位地对比分 析，找出当前工况与历史最优工况的差异，找出经济 性、安全性、环保性指标最优的情况，从而作为运行优 化的辅助指导；1方便地查询历史的最优工况情况；1提供很强的工况趋势分析功能，可以对不同的工况

32、进 行深入分析，以掌握机组运行的各种规律；1可以和试验工况和设计工况进行差异对比和分析；1软件使用方便，提供很强的配置和组态功能。1对于运行优化的决策有指导和辅助决策价值。(2)吹灰优化对各主要对流受热面的积灰结渣，锅炉炉膛出口温度 进行在线监测和分析计算，并实时显示分析结果。同时 以机组设计和正常运行工况为基准，从炉膛清洁度对机 组效率影响的角度定量查找机组运行能耗率高于设计能 耗率的原因，从而为系统设备的维护，检修以及运行参 数的调整提供指导和决策，实现锅炉受热面的优化吹灰 和锅炉炉内燃烧工况运行指导，最终达到节能降耗、提 高机组运行经济性和安全性的目的。2.1.6. 负荷优化分配传统的自动发电控制(agc)是根据中调负荷指令来 调整单元