白增雄

摘? 要：創(chuàng)新利用DIP接口通信技術(shù)，將135MW SIS系統(tǒng)各接口在PI實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上做匯聚。通過本次135MW SIS系統(tǒng)升級整合，實現(xiàn)了SIS實時數(shù)據(jù)資源共享，消除了信息孤島，減少SIS系統(tǒng)的維護(hù)量，保證了服務(wù)器的穩(wěn)定運行，提高了信息系統(tǒng)的使用效率，生產(chǎn)管理人員可以在辦公電腦上就可以全面監(jiān)視到全廠設(shè)備運行狀態(tài)及參數(shù)，保證了機組的穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)安全運行，有效提高我廠生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備管控水平。同時，為我們實現(xiàn)“智慧電廠”和“一鍵啟停、無人值守、全員值班的信息化”建設(shè)目標(biāo)打下堅實基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：火電廠;SIS;eDNA;自動尋優(yōu);性能計算

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）32-0105-04

Abstract： Through innovative use of DIP interface communication technology， the interface of 135MW SIS system is pooled on PI real-time database server. The integration of the 135MW SIS system upgrades implements the SIS real-time data sharing resources， eliminates the information islands， decrease the SIS system maintenance， guarantees the stability of the server running， and improve the efficiency of the use of information systems， so the production management personnel can use the office computer to monitor the equipment running status and comprehensive parameters， guarantee the stability of the unit safe operation of the economy， and effectively improve the level of my factory production site equipment control. It lays a solid foundation for us to realize the construction goals of "smart power plant" and "one-key start and stop， unattended， all-staff on-duty informatization".

Keywords： coal-fired power plants; SIS; eDNA; automatic optimization; performance calculation

引言

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)興起，數(shù)據(jù)就是效益，數(shù)據(jù)就是價值的理念已深入人心。很多大集團(tuán)公司不斷深入抽取子分公司生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)，建立大數(shù)據(jù)中心加工站已是趨勢所向[1-2]。同時，基層單位也越來越依賴生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)展示，加工，應(yīng)用成果，實現(xiàn)自身企業(yè)精益化管理[3]。子分公司作為大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)層，核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，廠級生產(chǎn)實時監(jiān)控系統(tǒng)（SIS）安全可靠穩(wěn)定運行面臨著前所未有的壓力。杜威[4]等分析了SIS（廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)）系統(tǒng)的可控指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)SIS系統(tǒng)可以給電力企業(yè)的科學(xué)管理提供依據(jù)。SIS對于提高電廠的信息化水平，全面監(jiān)視設(shè)備運行等方面具有良好的效果。

神華陽光2×135MW機組舊SIS系統(tǒng)于2009年開始投運，采用eDNA實時數(shù)據(jù)庫，接入了包括DCS系統(tǒng)、電量采集、NCS等控制系統(tǒng)。但經(jīng)過多年運行，接口機、服務(wù)器硬件老化，設(shè)備運行存在安全隱患，同時由于控制系統(tǒng)多次升級改造，現(xiàn)有SIS系統(tǒng)的軟件功能落后，測點及畫面存在大量錯誤，不能與現(xiàn)場保持一致。2×660MW機組SIS系統(tǒng)屬于基建遺留項目，于2015年正式開始部署實施，采用PI數(shù)據(jù)庫。店塔電廠出現(xiàn)了兩套SIS系統(tǒng)，兩套獨立的數(shù)據(jù)庫，兩套風(fēng)格迥異的展現(xiàn)平臺。

本文針對神華陽光2×135MW機組舊SIS系統(tǒng)改造進(jìn)行分析，詳細(xì)分析了各個模塊的功能，運行結(jié)果表明系統(tǒng)改造后有效實現(xiàn)了信息化的有機統(tǒng)一，實現(xiàn)了信息資源的共享，為實現(xiàn)“智慧電廠”提供了借鑒。

1 SIS改造內(nèi)容

SIS主要構(gòu)成：

基于二期2×660MW機組的SIS系統(tǒng)平臺，對一期2×135MW機組的SIS系統(tǒng)進(jìn)行改造，完成兩套系統(tǒng)的集成與整合，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括：

（1）棄用原eDNA數(shù)據(jù)庫，將其測點清單及歷史數(shù)據(jù)遷移到PI數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲。

（2）采用新的數(shù)據(jù)接口，將2×135MW機組的各數(shù)據(jù)源（包括DCS、DEH、NCS、電量采集、輸煤、除灰、電除塵等）接入到PI系統(tǒng)中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集。

（3）使用2×660MW機組SIS系統(tǒng)的發(fā)布平臺，重新制作實時畫面、報表等頁面，實現(xiàn)全廠數(shù)據(jù)的的統(tǒng)一發(fā)布。

（4）重新開發(fā)包括性能計算模塊、耗差分析、生產(chǎn)統(tǒng)計報表、設(shè)備狀態(tài)檢測與綜合分析等模塊，并與SIS系統(tǒng)完成集成，實現(xiàn)全廠指標(biāo)的統(tǒng)一管控。

經(jīng)過整合與改造后店塔電廠SIS系統(tǒng)主要功能包括：

（1）數(shù)據(jù)采集處理及接口程序

建設(shè)覆蓋全廠的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)平臺，消除之前單純依靠DCS分散控制，分散管理而導(dǎo)致的信息孤島，可以對煤、水、爐、機、電、熱、環(huán)各運行專業(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線查詢與歷史趨勢分析。

（2）全廠實時信息監(jiān)視

將現(xiàn)場生產(chǎn)情況搬到管理人員的辦公桌前，廠級領(lǐng)導(dǎo)及各管理崗位可以第一時間了解到全廠（包括一期2×135、二期2×660）的機組生產(chǎn)情況。

（3）性能計算

在線進(jìn)行機組性能指標(biāo)計算（包括煤、水、熱、電等指標(biāo)的生產(chǎn)效率或損耗），為全廠生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度提供全面完整的數(shù)據(jù)支持。

（4）耗差分析與管理

對機組關(guān)鍵性運行可控參數(shù)進(jìn)行監(jiān)督分析，根據(jù)這些參數(shù)的實際運行值和基準(zhǔn)值（目標(biāo)值）之間的偏差，計算出對機組效率的影響以及由此偏差所引起的運行損失。

（5）生產(chǎn)統(tǒng)計報表

完成生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，提供一套完整的綜合報表平臺，對全廠生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、統(tǒng)計分析，形成機組或全廠的生產(chǎn)運行報表，包括日志臺賬、指標(biāo)計算、統(tǒng)計及分析報表等，并能監(jiān)視、查詢和打印。

（6）設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與綜合分析

系統(tǒng)通過實時測量全廠主機及主要輔機設(shè)備運行狀態(tài)及參數(shù)形成數(shù)據(jù)庫，為電廠檢修和設(shè)備故障診斷提供依據(jù)。

2 改造項目分析

本改造的系統(tǒng)功能總的要求不得低于《火力發(fā)電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)技術(shù)條件（DL/T924-2005）》標(biāo)準(zhǔn)。原2×135MW機組SIS使用的是eDNA實時數(shù)據(jù)庫2009版，2×660MW已采用PI實時數(shù)據(jù)庫，需將2×135MW機組SIS數(shù)據(jù)整合到PI數(shù)據(jù)庫中，并進(jìn)行2×135MW機組原有數(shù)據(jù)進(jìn)行修復(fù)使用。在原有點表可以直接利用的基礎(chǔ)上，核對生產(chǎn)現(xiàn)場DCS、輔網(wǎng)等系統(tǒng)，保證SIS畫面和數(shù)據(jù)點表與生產(chǎn)現(xiàn)場完全一致。更換數(shù)據(jù)庫應(yīng)考慮SIS接口程序的變更及費用，目前店塔電廠2×135MW機組SIS系統(tǒng)在用的接口機有： DCS接口機，電量采集系統(tǒng)接口機，NCS系統(tǒng)接口機，并需新增除灰接口機、電除塵接口機、輸煤接口機。

SIS系統(tǒng)主要功能模塊包括：一期歷史數(shù)據(jù)整合、實時數(shù)據(jù)采集處理模塊、全廠生產(chǎn)信息監(jiān)控模塊、性能計算模塊、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析模塊、運行優(yōu)化模塊、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與綜合分析、機組熱力試驗、系統(tǒng)管理等。

2.1 一期歷史數(shù)據(jù)整合

一期SIS系統(tǒng)采用eDNA數(shù)據(jù)庫，存儲的歷史數(shù)據(jù)從2009年至今。需要將這些歷史數(shù)據(jù)按目前測點規(guī)則，集成到二期PI數(shù)據(jù)庫中，在PI數(shù)據(jù)庫中可以查詢一期SIS 2009年至今的歷史數(shù)據(jù)。保證一期SIS歷史數(shù)據(jù)的完整性。

2.2 實時數(shù)據(jù)采集處理模塊

實時數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)各生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)（包括DCS、DEH、NCS、電量采集系統(tǒng)、煙氣環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)、輸煤、除灰、電除塵等）數(shù)據(jù)的可靠采集，并通過網(wǎng)閘實現(xiàn)控制系統(tǒng)與SIS系統(tǒng)的安全隔離。DIP與DCS系統(tǒng)之間OPC通信協(xié)議接口的開發(fā);DIP與網(wǎng)控NCS系統(tǒng)之間CDT通信協(xié)議接口的開發(fā);DIP與電能量之間東方102通信協(xié)議接口的開發(fā);DIP與除塵系統(tǒng)之間OPC通信協(xié)議接口的開發(fā);DIP與除灰系統(tǒng)之間SQL通信協(xié)議接口的開發(fā);DIP與輸煤系統(tǒng)之間昆騰施耐德PLC通信協(xié)議接口的開發(fā);DIP與供熱系統(tǒng)之間DIP通信協(xié)議接口的開發(fā)。

135MW SIS升級改造后SIS與MIS、SIS與集團(tuán)公司精益化管理系統(tǒng)及其他應(yīng)用系統(tǒng)的接口。保證SIS與MIS、SIS與集團(tuán)公司精益化管理數(shù)據(jù)傳輸正常。

具體功能要求：

（1） 實時數(shù)據(jù)從生產(chǎn)控制系統(tǒng)向SIS單向傳送，數(shù)據(jù)采集不影響控制系統(tǒng)的運行。

（2）支持模擬量、開關(guān)量、累計量、脈沖量、字符量、邏輯中間點等數(shù)據(jù)采集。

（3）數(shù)據(jù)采集周期應(yīng)不超過1秒，所采集的每個點的精度可按招標(biāo)方的要求定義。

（4）接口程序能夠提供對接口運行情況監(jiān)測以及接口機與實時數(shù)據(jù)服務(wù)器之間通訊的調(diào)試工具。

（5）原則上每個接口的數(shù)據(jù)采集軟件運行于一臺獨立的接口機，個別接口機出現(xiàn)故障不影響其它接口軟件或整個系統(tǒng)的運行。

2.3 全廠生產(chǎn)信息監(jiān)控模塊

生產(chǎn)監(jiān)控層作為全廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)的核心，其所需的所有實時信息和過程參數(shù)主要從下層控制網(wǎng)絡(luò)中以通訊方式獲取，少量特殊要求的信息采用硬接線方式，接口須是符合行業(yè)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)接口。生產(chǎn)監(jiān)控層采用至少1000Mbps的以太網(wǎng)作為信息傳遞和數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿襟w，接口設(shè)備與生產(chǎn)過程控制網(wǎng)絡(luò)接口的通訊速率應(yīng)與生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的通訊速率相匹配。并提供相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、接口設(shè)備、服務(wù)器、計算機終端設(shè)備、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件等，以構(gòu)成完整統(tǒng)一的系統(tǒng)。系統(tǒng)的硬件應(yīng)安全、可靠、先進(jìn)。生產(chǎn)監(jiān)控層應(yīng)采用建模技術(shù)和免插件技術(shù)，應(yīng)易于組態(tài)、易于使用、易于擴展、易于實施。生產(chǎn)監(jiān)控層應(yīng)采取安全措施防止各類計算機病毒的侵害、人為的破壞和數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)丟失。

全廠生產(chǎn)信息監(jiān)控模塊包括以下幾部分：

（1）全廠生產(chǎn)信息監(jiān)控模塊通過模擬圖、趨勢曲線、棒圖、表格等形式實時顯示全廠各機組、車間、系統(tǒng)、設(shè)備的運行狀態(tài)參數(shù)。檢索顯示、打印存儲在實時/歷史數(shù)據(jù)庫中的各發(fā)電機組、電氣系統(tǒng)等系統(tǒng)的模擬量測點的歷史曲線。并對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地統(tǒng)計整理，形成全廠各類生產(chǎn)統(tǒng)計報表。

（2）報警。對DCS中設(shè)置的報警數(shù)據(jù)點以及其他系統(tǒng)中的重要數(shù)據(jù)點進(jìn)行實時監(jiān)視。利用不同的顏色實現(xiàn)報警功能，報警消除后，數(shù)據(jù)點顯示恢復(fù)正常。

超限額運行時間統(tǒng)計：超限額運行時間統(tǒng)計功能可以查看任意區(qū)間內(nèi)某項指標(biāo)超過報警限值運行的時間累計情況，包括查詢區(qū)間內(nèi)各小時超過報警值上限、下限的時間以及時間的累計。

（3）歷史數(shù)據(jù)查詢。通過輸入查詢條件可以查詢某段時間的歷史數(shù)據(jù)。

（4）工況回放。在實時畫面監(jiān)控中，可以回放的任意歷史工況數(shù)據(jù)，方便生產(chǎn)人員分析歷史工況。通過將多個系統(tǒng)畫面同步回放，便于用戶分析分散在不同系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)。

2.4 廠級性能計算和分析功能

系統(tǒng)可以計算整個電廠的各種效率包括鍋爐、汽輪機、煤電比及其輔助系統(tǒng)等;相關(guān)損耗包括煤、水、電、熱耗等。這些計算結(jié)果應(yīng)能保存到數(shù)據(jù)庫。性能計算的算法應(yīng)支持在線可視化編輯與調(diào)整，計算過程及計算結(jié)果可進(jìn)行追溯，方便查找與發(fā)現(xiàn)計算過程中有問題的地方。

2.5 耗差分析與管理

（1）安全性指標(biāo)在線監(jiān)測與預(yù)警。在線監(jiān)測影響機組安全性的關(guān)鍵性指標(biāo)，能夠計算出統(tǒng)計周期內(nèi)設(shè)備安全參數(shù)的超限次數(shù)、超限記錄、越限報警，并可以進(jìn)行實時和歷史數(shù)據(jù)分析。

（2）經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)在線監(jiān)測。能夠在線監(jiān)測機爐主設(shè)備以及主要輔助設(shè)備、熱力系統(tǒng)的性能指標(biāo)。

（3）目標(biāo)值數(shù)管理。SIS系統(tǒng)應(yīng)具備完善的目標(biāo)值管理功能，根據(jù)不同要求應(yīng)提供多種目標(biāo)值方式，如出廠設(shè)計目標(biāo)值、熱力試驗?zāi)繕?biāo)值、經(jīng)驗?zāi)繕?biāo)值以及自動尋優(yōu)目標(biāo)值。

（4）自動尋優(yōu)。對于自動尋優(yōu)目標(biāo)值要求能根據(jù)用戶需要進(jìn)行自定義確定工況的依據(jù)參數(shù)。

機組在進(jìn)行大小修后，機組的各性能均會有一定的變化， SIS系統(tǒng)應(yīng)對自動尋優(yōu)目標(biāo)值可修正。

（5）耗差分析。將主要可控參數(shù)的實時狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視分析，與對應(yīng)目標(biāo)值比較，計算各項可控參數(shù)與目標(biāo)值的偏差所引起的供電煤耗的變化，以突出改善機組性能的主要因素，為運行人員提供直觀的運行指導(dǎo)。

2.6 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與綜合分析

系統(tǒng)通過測量和監(jiān)視全廠主機及主要輔機設(shè)備運行狀態(tài)及參數(shù)，并將其存入數(shù)據(jù)庫，作為實現(xiàn)電廠狀態(tài)檢修功能和設(shè)備故障診斷的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

主要綜合分析功能如下：

設(shè)備規(guī)格參數(shù)查詢;設(shè)備啟停明細(xì)記錄與統(tǒng)計;設(shè)備重要參數(shù)實時/歷史關(guān)聯(lián)監(jiān)視;設(shè)備重要參數(shù)越限記錄與統(tǒng)計。

2.7系統(tǒng)管理

系統(tǒng)設(shè)置靈活的權(quán)限管理和配置功能，可以根據(jù)廠內(nèi)的實際管理需要，分別設(shè)定各個模塊的用戶訪問權(quán)限，系統(tǒng)登錄賬號統(tǒng)一應(yīng)用神華工號，提高系統(tǒng)的管理安全。

3 系統(tǒng)應(yīng)用所產(chǎn)生的效果

全廠SIS系統(tǒng)投入運行后，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，畫面瀏覽順暢。棄用原eDNA數(shù)據(jù)庫，將其測點清單及歷史數(shù)據(jù)遷移到PI數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲。使用2×660MW機組SIS系統(tǒng)的發(fā)布平臺，重新制作實時畫面、報表等頁面，實現(xiàn)全廠數(shù)據(jù)的的統(tǒng)一發(fā)布。將現(xiàn)場生產(chǎn)情況搬到管理人員的辦公桌前，廠級領(lǐng)導(dǎo)及各管理崗位可以第一時間了解到全廠（包括2×135、2×660）的機組生產(chǎn)情況。

（1）SIS系統(tǒng)可在線對機組的運行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視并實施考核，減輕了運行指標(biāo)的統(tǒng)計工作。通過有效利用SIS值際小指際競賽系統(tǒng)，機組重要指標(biāo)有了大幅度改善，指標(biāo)在集團(tuán)公司CFB 300MW以下機組排名中名列前茅，受到集團(tuán)公司的嘉獎。以2017年9月店塔電廠5、6機組在集團(tuán)公司CFB300MW以下機組指標(biāo)排名為例，我廠獲得第二名和第四名的好成績。2018年在國神集團(tuán)小指標(biāo)競賽中，店塔電廠四臺機組共取得16次第一，合計獎勵金額147萬元，金額總數(shù)為集團(tuán)第一，在集團(tuán)公司年度小指標(biāo)競賽評比中，排名第二，獎勵89.1萬。

（2）運行加強了對汽機真空的調(diào)整，真空明顯提高、一系列相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化不僅降低了供電煤耗，而且產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)上百萬元。

（3）由于SIS系統(tǒng)的應(yīng)用，凝汽器端差明顯下降，通過軟件給出的耗差分析，及時確定凝汽器端差對煤耗的影響，運行各值加強了對凝汽器端差的關(guān)注調(diào)整力度。

（4）通過開展SIS節(jié)能值際競賽，節(jié)能減排效益明顯。2018年綜合廠用電率：135MW機組8.86%，較2016年降低0.87%，660MW機組8.89%，較2016年降低0.2%。2018年供電煤耗：135MW機組359.5g/kW·h，660MW機組315.19g/kW·h。2018年環(huán)保指標(biāo)：135MW機組二氧化硫平均排放濃度為150.33mg/m3，氮氧化171.5mg/Nm3，煙塵11.98mg/m3;660MW機組二氧化硫平均排放濃度為11.09mg/m3，氮氧化物30.78mg/m3，煙塵1.96mg/m3。135MW機組滿足國家標(biāo)準(zhǔn)環(huán)保要求，660MW機組實現(xiàn)超低排放。各排放指標(biāo)較2015-2016年明顯減少。隨著時間積累，SIS系統(tǒng)的使用將會為我廠帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

4 結(jié)束語

通過本次SIS系統(tǒng)升級整合，實現(xiàn)了信息共享，消除了信息孤島，減少SIS系統(tǒng)的維護(hù)量，保證了服務(wù)器的穩(wěn)定運行，提高了信息系統(tǒng)的使用效率，生產(chǎn)管理人員可以在辦公電腦上就可以全面監(jiān)視到全廠設(shè)備運行狀態(tài)及參數(shù)，保證了機組的穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)安全運行，有效提高我廠生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備管控水平。同時，為我們“智慧電廠”和“一鍵啟停、無人值守、全員值班的信息化”建設(shè)目標(biāo)打下堅實基礎(chǔ)。

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