公司级电厂运行信息系统研究开发的探讨

1、公司级电厂运行信息系统研究开发的探讨发表时间:2006-11-10作者：王智微，杨东，胡洪华，诸贵宏，葛新，王晓刚，徐威摘要：摘要:对发电集团/公司层面上的电厂运行信息系统的研究开发进行了初步分析，对实现该系统的技术方案和系统功能进行了研究。公司级电厂运行信息系统应具备主要运行参数的监管、主要性能参数的计算、主要参数的耗差分析、远程专家系统、技术资料数据库的支持等功能，同时该系统引言 随着发电厂厂级监控信息系统(SIS)的推广，电厂的信息化正逐渐走向成熟。通过厂级监控信息系统的基本功能，可以实现电厂运行数据、性能参数的实时显示、分析、打印和存储，同时利用厂级监控信息系统可以开发其他高级扩展功能

2、(如机组寿命管理、机组设备状态评估、锅炉燃烧运行优化指导等)，使信息化对电厂的运行指导逐渐发挥更大的作用。 通过厂级监控信息系统的应用发现，在电厂不同岗位的人员所关心的信息和使用的功能是不同的，电厂领导一般更多地关心每台机组的主要运行状况和运行性能，思考如何能够在保证安全稳定运行的条件下进一步提高机组性能，而各专业的管理和运行人员更加关心某一个具体设备的安全运行和经济性。对一些中小型电厂或老电厂，上一套厂级监控信息系统需要不少的一次性资金投资，同时为保证数据的完备和可靠，还需要大量的补充设备和人员投入，这客观地阻碍了厂级监控信息系统在这些电厂的推广。如何从电厂领导或更高层次(如发电集团、独立的

3、发电公司等)的角度出发，建立一套信息系统，实现对发电集团/公司所属机组的主要性能监控，实现同类机组间的信息共享(包括运行参数、运行性能、技术服务成果等)，从整体上既降低电力信息化所需要的投资又能更大限度地发挥电厂信息化的作用。 随着电力系统的改革深化和电力市场的饱和，发电集团/公司将从主要依靠扩大经营规模的方式将逐渐转向在己有规模的基础上进一步降低发电成本的方式来提高经济效益。在这样一种背境下而促使各发电集团/公司思考如何进一步从集团司层面实现对所有电厂的信息化管理，搭建一套息平台和辅助系统，在整体上加强下属各电厂的生产管理和技术监督，提高经济效益，增强竞争能力。在集团/公司层面，由于使用者的

4、不同，厂级监控信息系统所涉及的内容会发生一定的变化，相应的其基本功能和扩展功能也会有所变化。如在集团公司层面，集团/公司领导会更多的关心目前全公司下属电厂的整体运行状况、发电量、发电煤耗等主要性能指标。从发电集团/公司管理的角度看，如何进一步提高全公司的技术性能指标、更大的发挥各电厂的生产潜力，不仅需要从具体的机组设备运行上去思考，还要从全公司的层次上去研究分析。 西安热工研究院有限公司作为电力行业的研究单位，为全国不同电厂机组的调试、运行优化、性能考核、状态检修、煤质评价、机组性能监测等内容进行了长期的技术服务，积累了丰富的技术经验和科研成果。现作为华能集团的技术研发中心，也在积极思考如何从

5、全公司的管理上进一步发挥和体现西安热工研究院有限公司的技术优势，从而为发电团集团/公司的管理和生产提供更多的技术支持和服务。 针对目前电力系统信息化的发展状况和需求，提出了公司级电厂运行信息系统(CIS)的概念，并对公司级电厂运行信息系统进行了初步的研究开发。一、公司级电厂运行信息系统 根据公司级电厂运行信息系统要求，发电集团公司和各发电厂通过各电厂提供的基础运行数据进行计算和分析，能够实时了解整个公司和各个电厂机组的具体运行状况和运行效果，能够对电厂机组的主要运行性能指标做出判断，能够获得主要的优化运行指导和相关的技术支持，从而挖掘各电厂的生产潜力，进一步提高发电集团/公司的技术管理水平，进

6、一步提高发电厂和发电集团/公司的整体运行性能指标。 公司级电厂运行信息系统具有如下特点: (1)机组容量和类型多、差别大。对一个发电集团/公司，管理的电厂一般在10个以上，机组在30台左右，而对华能这样的发电集团其机组超过100台，而且机组的容量和类型几乎包括了国内目前所有正在运行的机组类型和容量。显然，象厂级监控信息系统一样对电厂大部分生产数据进行接收和实时显示是不合适的，在集团/公司层面也没有必要去了解一般的具体运行数据。同时在系统的实现上也需要控制数据量，因此公司级电厂运行信息系统只从各个电厂接收主要的运行数据和性能数据。由于各电厂具备的技术条件和提供数据的方式存在差别，一些电厂需要从D

7、CS和RTU上取数，一些电厂可以从MIS上取数，一些电厂可以直接从SIS上取数(包括性能计算结果)。为了使数据便于管理，需要采取不同的方式将这些数据提取出来后同时对这些数据编码进行统一和规范。 在数据的传输中，需要对数据传输的各种异常提出解决措施。 (2)原始数据的获得、补充和完善。同其他任何性能监测系统一样，原始数据是公司级电厂运行系统的基础。在实施该系统时，不同电厂能够提供的原始数据存在一定的差别，一些重要的原始数据需要电厂安装必要的测点。如大多数电厂只在省煤器后安装了氧量测点，要实时计算锅炉效率和空气预热器漏风率需要在空气预热器后安装氧量测点。 (3)数据处理工作量大。对上传的数据需要检

8、查核对，必要的坏点或漏点需要修改，同时需要必要的人员维护。由于机组多、设备类型差别大，性能计算工作量大，如何降低性能计算工作量，同时又便于电厂间进行性能参数比较，需要制定可高效执行且相对统一的计算工具和计算方案。 (4)使用发布的用户量大。由于数据是集团/公司共享，可能并发使用的用户量大，在发布实现上应制定合理的方案。 (5)需要建立远程的专家系统。由于各电厂向发电集团/公司上传的数据信息量的限制，如何进一步对厂级机组信息进行深入的评价，需要进一步的信息和技术支持。较为可行的方法是建立一套远程的专家系统，针对发电集团/公司某一共性问题进行研究评判，为发电集团/公司的技术评价提供参考意见。 (6

9、)建立技术资料数据库。发电集团/公司下属各电厂有相应的技术报告资料，依托的研究开发中心对不同电厂进行了多方面的技术服务，并形成了相关的科研成果。通过公司级电厂运行信息系统可以建立一套技术资料数据库，使这些技术资料以发电集团/公司为核心实现共享，不同电厂间实现技术信息的网络交流，充分发挥电力信息化的作用。二、公司级电厂运行信息系统的系统组成 根据公司级电厂运行信息系统的要求和技术特点，其系统结构可分为3部分: (1)数据采集和处理部分。在此部分实现电厂的实时数据采集、处理和远程发送。实时数据采集、处理和发送所需要的硬件设备安装在电厂端，由电厂信息中心进行管理和维护。根据各电厂的具体情况和本系统在

10、电厂端需要实现的功能，硬件设备可以采用冗余的数据采集和发送服务器，也可以使用工控机代替。 (2)集团部分。发电集团/公司部分实现公司级电厂运行信息系统的具体功能实施。在硬件设备上应配备实时数据接收、数据处理、数据储存和数据发布服务器，数据处理服务器的数目根据功能的需要确定，部分服务器应考虑一用一备的冗余方式。采用实时数据库进行数据的存储，实时数据库点数建议在10万点。 (3)技术服务支持部分。为了实现远程的专家系统和技术资料数据库管理，需要在发电集团/公司部分或技术中心配备相应的硬件设备和技术管理人员以保证该系统的正常运行。在系统的实现上，还需要对数据流程和系统发布作进一步的介绍。实时数据在电

11、厂端实现采集和发送，为减少集团端的数据计算量，厂级以下的性能参数可以考虑在电厂端进行计算并发送。在集团端实现实时数据的接收和存储，公司级(或所有的)性能参数计算在数据处理服务器上计算并存入实时数据库中。 在系统发布上可以分为2种方式:(1)直接通过C/S结构进行显示，主要用于对各电厂运行的监管和集团信息的展示;(2)通过发电集团/公司内部网络进行系统运行结果的Web显示和历史数据的查询。为减少集团的传输数据流量，也可以考虑厂级以下的性能参数在电厂端发布。 三、公司级电厂运行信息系统的基本功能介绍 公司级电厂运行信息系统应具备如下基本功能: (1)机组运行数据的监控。类似厂级监控信息系统，可以对

12、发电集团/公司所属机组的运行数据进行实时监控，但并不是对所有的运行数据进行实时监控，而是对涉及到机组整体运行状态和性能的实时数据进行监控，这样一台机组的实时数据应有300-400个。 通过机组运行数据的监控，可以对全厂和机组运行状态进行实时监控，如每个电厂的发电负荷、机组的启停状态、机组的主要运行参数等，使发电集团/公司管理人员实时了解下属电厂机组的运行状况并下达相应的指示。对各电厂上传的实时数据进行简单计算，可以实时显示整个发电集团的发电负荷、日发电总量等基本信息，使发电集团/公司管人员实时了解总的发电状况和发电任务完成情况。 (2)运行性能的监控。从发电集团/公司层进行下属全厂、机组、锅炉

13、、汽机和主要辅机的实时性能计算，主要计算参数见表1。 利用各厂的性能数据结果，可以进一步计算发电集团/公司的性能参数，并对所有性能数据进行统计，这些结果可以通过报表的形式打印和存储。 通过以上性能参数的实时计算，可以达到如目的:1)利用性能参数的统计数据，对电厂的主性能参数进行实时监管;2)利用性能参数的统计数据，对机组的基本运行状况评价提供依据;3)利性能参数的统计数据，可以大致判断出如何进一提高机组的经济性;4)利用性能参数的统计数可以实现机组间的对比评价;5)利用性能参数的统计数据，可以为机组的远程评价提供基础数据。 (3)机组主要耗差参数的计算。针对某台机组的性能统计数据，可以大致判断

14、出目前影响该机组经济性的原因主要在于锅炉侧或汽机侧。进行机主要耗差参数计算的主要目的是可以给管理人员提供进一步判断影响机组经济性的具体运行性能数。 为了计算机组主要耗差参数，同时还要计算每台机组主要运行参数的设计值或目标值。通过运行参数与设计值或目标值的比较，可以同时为机组运行提供技术指导。 (4)远程专家系统。从发电集团/公司管理目标出发，应更多的从整体上对所属电厂目前存的主要问题进行研究，确定出影响发电集团/公司经济性能的主要原因并提出解决措施。厂级监控信息系统只针对某各电厂的数台机组进行研究，而公司级电厂运行信息系统是针对数十台机组。因此，除了对具体的基本参数和性能参数进行研究分析外，还

15、要进行不同电厂机组间的数据分析对比。利用远程专家系统可以先对发电集团/公司内的整体运行状况进行评价，对目前影响经济性能的主要问题和需要解决的主要技术问题提供建议，对所发现的问题列出专题，再组织电力系统内的有关专家对不同的专题进行研究分析，提出解决具体措施，从发电集团/公司层面向各电厂提出要求、整改意见或改造措施，也可以组织各电厂的技术人员进行相关技术的培训。通过以上措施从发电集团/公司管理的角度去提高公司的整体经济运行水平，并利用公司级电厂运行信息系统的结果进行评价。这样在整体系统上可以基本实现闭环运作。 (5)技术资料数据库。发电集团/公司级技术资料数据库的建立和使用可以更充分地体现和发挥公

16、司级电厂运行信息系统的优势。一般大型的发电集酣公司有专职的技术管理部门及配套的技术研发中心，通过公司级电厂运行信息系统可以充分利用己有的技术经验和技术成果，系统建立技术资料数据库，实现这些资料的共享。四、公司级电厂运行信息系统的技术难点 在公司级电厂运行信息系统的实现上存在如下技术难度: (1)如何实现系统的优化配置。在公司级电厂运行信息系统的实现上，应根据各发电集团/公司的具体情况制定具体的系统配置方案，一方面要控制项目的投资，又要使系统在实施、运行和维护上简单可控。随着发电集团/公司的发展，每年都有新机组投运，在系统配置上应考虑系统的扩展功能。同时在配备公司级电厂运行信息系统基本功能的基础上，还要不断研究开发新的功能，因此在系统配置上要保证不影响新功能的扩充。 (2)如何进行数据处理。由于公司级电厂运行信息系统涉及的机组非常多，在性能计算方案上应认真考虑。如何减少性能计算的工作量、保证计算结果的可比性、性能计算的