吳濤 劉原一 謝云明 申大偉 王毅 欒叢超

（1 西安熱工研究院有限公司，陜西西安 710054；2 陜西秦龍電力股份有限公司，陜西西安 710000；3 華能山東發(fā)電有限公司，山東濟(jì)南 254000）

0.前言

某發(fā)電有限公司，主要從事電力、熱力、港口等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的開發(fā)、投資、建設(shè)、經(jīng)營和管理。截至2019年9月底，公司管理運(yùn)營19家火電廠、19家風(fēng)電場(chǎng)、11家光伏電站、7家供熱公司和1家港口企業(yè)，在巴基斯坦“中巴經(jīng)濟(jì)走廊”投資建設(shè)了薩希瓦爾電站2臺(tái)66萬kW燃煤機(jī)組。發(fā)電裝機(jī)容量2372萬kW（其中火電2185萬kW、風(fēng)電145.4萬kW、光伏41.69萬kW），分布在山東省14個(gè)地級(jí)市、寧夏和巴基斯坦，約占華能總裝機(jī)容量的13.1%，占山東省統(tǒng)調(diào)機(jī)組容量的34.9%；年供熱量超過6300萬GJ，供熱面積達(dá)到2.7億m2，是山東省最大的發(fā)電公司和供熱企業(yè)。

該公司生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)自2009年起開始建設(shè)，并經(jīng)過多期功能擴(kuò)充，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、性能計(jì)算、在線煤質(zhì)分析、機(jī)組對(duì)標(biāo)、環(huán)保指標(biāo)監(jiān)控、耗差分析及指標(biāo)競(jìng)賽數(shù)據(jù)匯總等功能，對(duì)發(fā)電、供熱、環(huán)保、風(fēng)電、光伏實(shí)現(xiàn)了全域的監(jiān)管，并為集團(tuán)公司生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)、公司數(shù)據(jù)中心提供數(shù)據(jù)。

生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)作為公司側(cè)生產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺(tái)，在多年的使用過程中，根據(jù)管理側(cè)的要求，進(jìn)行了多個(gè)功能的深度探索及應(yīng)用開發(fā)，為公司管理提供了很大的幫助。

1.實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)構(gòu)架

1.1 系統(tǒng)概述

該實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)采集下轄各電廠、風(fēng)場(chǎng)、光伏場(chǎng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并對(duì)主要流程畫面及數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)布。通過對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化編碼，方便進(jìn)行電廠級(jí)、公司級(jí)各類指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)及分析展示[1-2]。

對(duì)于火電機(jī)組，采集鍋爐、汽機(jī)、電氣等主要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行流程畫面展示，對(duì)供熱、環(huán)保、化水指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)管[3-4]；對(duì)于風(fēng)場(chǎng)采集各風(fēng)場(chǎng)的升壓站數(shù)據(jù)、風(fēng)機(jī)的狀態(tài)、風(fēng)速、功率、電量等數(shù)據(jù)，對(duì)風(fēng)機(jī)主要畫面進(jìn)行展示；對(duì)于光伏場(chǎng)采集各光伏場(chǎng)的升壓站數(shù)據(jù)、逆變器的狀態(tài)、功率、電量等數(shù)據(jù)，對(duì)逆變器主要畫面進(jìn)行展示；同時(shí)提供數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、指標(biāo)管理、對(duì)標(biāo)管理、地圖等功能，滿足公司管理的基本要求。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與處理、功能應(yīng)用3個(gè)模塊[5]，如圖1所示。公司所轄發(fā)電機(jī)組包含火電、風(fēng)電、光伏幾種能源類型，實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)對(duì)廠級(jí)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，包括機(jī)組實(shí)時(shí)發(fā)電量、運(yùn)行熱力參數(shù)以及各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理層。數(shù)據(jù)處理層包含廠級(jí)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和填報(bào)的各種關(guān)系型數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)化工作，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析和統(tǒng)計(jì)。數(shù)據(jù)處理層存在的數(shù)據(jù)結(jié)果在應(yīng)用層調(diào)用，該實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)應(yīng)用層主要包含Web發(fā)布應(yīng)用界面與超限報(bào)警軟件。

圖1 公司實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)構(gòu)架

2.特色應(yīng)用

本節(jié)主要對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)的特色應(yīng)用展開介紹。在實(shí)時(shí)監(jiān)管的應(yīng)用層，主要包含數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)展示與功能應(yīng)用兩大模塊，如圖2所示。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示包括分公司級(jí)的數(shù)據(jù)匯總展示以及廠級(jí)系統(tǒng)流程畫面的展示。功能應(yīng)用滿足分公司分析與考核的需求，包括數(shù)據(jù)查詢與分析、超限報(bào)警、性能計(jì)算與分析、小指標(biāo)對(duì)標(biāo)、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、值長(zhǎng)日志等。

圖2 分公司實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)應(yīng)用分類

數(shù)據(jù)查詢與分析一方面可以對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)和歷史查詢，另一方面便于測(cè)點(diǎn)的維護(hù)。超限報(bào)警應(yīng)用可對(duì)期望的超限監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行模塊編輯，對(duì)各廠主要參數(shù)超限、主要設(shè)備狀態(tài)改變、主機(jī)保護(hù)動(dòng)作等通過報(bào)警畫面顯示描述與記錄。性能計(jì)算主要包括機(jī)組級(jí)、廠級(jí)、設(shè)備級(jí)的效率指標(biāo)計(jì)算、可控參數(shù)目標(biāo)值的生成以及可控參數(shù)的耗差計(jì)算。小指標(biāo)對(duì)標(biāo)實(shí)現(xiàn)山東分公司級(jí)、廠級(jí)、機(jī)組級(jí)的統(tǒng)計(jì)與計(jì)算結(jié)果的性能對(duì)比與技術(shù)分析，為保障措施的建立提供依據(jù)。報(bào)表統(tǒng)計(jì)應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)主要運(yùn)行數(shù)據(jù)與指標(biāo)數(shù)據(jù)生產(chǎn)報(bào)表的生成，其統(tǒng)計(jì)時(shí)間可根據(jù)需要選擇日、月、年的不同跨度，值長(zhǎng)日志為分公司管轄范圍內(nèi)發(fā)電機(jī)組啟、停的線上管理平臺(tái)。

2.1 性能計(jì)算與分析

性能計(jì)算模塊利用廠級(jí)實(shí)時(shí)采集的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)機(jī)組級(jí)、廠級(jí)、設(shè)備級(jí)（鍋爐、汽輪機(jī)、空預(yù)器、回?zé)峒訜崞?、凝汽器）的性能展開計(jì)算分析，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行指導(dǎo)與監(jiān)控。性能計(jì)算在開發(fā)的計(jì)算組態(tài)中實(shí)現(xiàn)，根據(jù)計(jì)算原理分類，主要分為以下幾種計(jì)算類型：

（1）性能指標(biāo)計(jì)算。性能指標(biāo)計(jì)算主要從運(yùn)行原理出發(fā)展開分析計(jì)算。以回?zé)峒訜嵝阅苡?jì)算為例，因機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行過程中缺少回?zé)峒訜崞鞒槠髁康臏y(cè)量數(shù)據(jù)，需要對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)能量守恒定律：水側(cè)吸熱量=疏水放熱量+蒸汽放熱量，即可求得回?zé)峒訜崞鞒槠髁俊?/p>

圖3 性能指標(biāo)計(jì)算組態(tài)畫面

（2）數(shù)據(jù)校驗(yàn)。由于機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)測(cè)量不準(zhǔn)確的情況，機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)無法得到真實(shí)反饋，為保證機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)反饋的準(zhǔn)確性與可參考性，本系統(tǒng)對(duì)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)完成校驗(yàn)。以主蒸汽為例，其壓力與溫度是直接影響機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)與循環(huán)效率的重要指標(biāo)，為保證其數(shù)值的準(zhǔn)確性，利用檢驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)置偏高限、偏低限、高限、低限，根據(jù)主蒸汽壓力、溫度實(shí)際運(yùn)行特性設(shè)置限值，當(dāng)主蒸汽壓力、溫度超限時(shí)即認(rèn)為其測(cè)量值不準(zhǔn)確。此時(shí)，根據(jù)主蒸汽壓力-負(fù)荷、主蒸汽溫度-負(fù)荷曲線與實(shí)時(shí)發(fā)電功率計(jì)算出主蒸汽壓力、主蒸汽溫度的替代值，以取代測(cè)量值。

圖4 數(shù)據(jù)校驗(yàn)計(jì)算組態(tài)畫面

（3）曲線輸出。實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)目標(biāo)曲線的數(shù)據(jù)點(diǎn)，可通過曲線輸出的方式轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)用。曲線輸出的計(jì)算將字符串分解成模擬量，即將一整條曲線分解成數(shù)據(jù)點(diǎn)，以供實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)調(diào)用。

圖5 曲線輸出計(jì)算組態(tài)畫面

2.2 實(shí)時(shí)負(fù)荷與計(jì)劃負(fù)荷對(duì)比功能

該系統(tǒng)中提供了“日調(diào)度計(jì)劃負(fù)荷”填報(bào)功能，要求每天18點(diǎn)之前通過各電廠值長(zhǎng)以數(shù)據(jù)導(dǎo)入的方式，填報(bào)各機(jī)組第二天的96點(diǎn)計(jì)劃負(fù)荷數(shù)據(jù)，自動(dòng)匯總為該電廠的計(jì)劃負(fù)荷數(shù)據(jù)。通過每天各電廠嚴(yán)格執(zhí)行，以便為第二天的公司和電廠計(jì)劃曲線、負(fù)荷偏差、大屏幕展示等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，供生產(chǎn)管理部門進(jìn)行管理及原因分析，對(duì)于負(fù)荷偏差大于一定值以不同的顏色進(jìn)行報(bào)警提示。

圖6 實(shí)時(shí)負(fù)荷與計(jì)劃負(fù)荷對(duì)比功能平臺(tái)

2.3 方式變更申請(qǐng)及審核

公司運(yùn)營管理有19家火電廠，69臺(tái)火電機(jī)組，為了方便管理機(jī)組的啟、停事件，減少非停事件，通過該系統(tǒng)各電廠可以提前申請(qǐng)機(jī)組的備用、檢修、開機(jī)計(jì)劃，公司審核通過后即可進(jìn)行。如在該時(shí)間范圍內(nèi)未提交備用、檢修等申請(qǐng)或未進(jìn)行審核，發(fā)生機(jī)組停機(jī)事件，則系統(tǒng)將該事件判定為非停，將會(huì)進(jìn)行考核。同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將新的變更申請(qǐng)信息通過短信的方式發(fā)送給管理人員，以便及時(shí)進(jìn)行審核。

圖7 方式變更申請(qǐng)平臺(tái)

2.4 機(jī)組事件短信及電話報(bào)警

為了使管理人員及時(shí)了解相關(guān)信息，系統(tǒng)開發(fā)了短息報(bào)警功能，對(duì)相關(guān)重要信息定時(shí)推送給指定的人員，方便不同人員及時(shí)了解相關(guān)信息。短信平臺(tái)使用MAS網(wǎng)關(guān)進(jìn)行發(fā)送，通過公司統(tǒng)一出口對(duì)外發(fā)送，系統(tǒng)支持短信、微信、電話等方式進(jìn)行推送。

圖8 機(jī)組事件短信及電話報(bào)警平臺(tái)

短信發(fā)送的內(nèi)容可以進(jìn)行配置，可以配置實(shí)時(shí)發(fā)送、定時(shí)發(fā)送等相關(guān)信息，也可以手動(dòng)編輯信息發(fā)送給指定的人或組，具體發(fā)送內(nèi)容根據(jù)需求進(jìn)行發(fā)送邏輯、內(nèi)容、時(shí)間、人員配置。

實(shí)時(shí)發(fā)送如：機(jī)組啟停、數(shù)據(jù)是否刷新、某電廠實(shí)時(shí)負(fù)荷與計(jì)劃負(fù)荷偏差大、方式變更申請(qǐng)單；重要關(guān)注的二類報(bào)警信息等。

定時(shí)發(fā)送：發(fā)送月累調(diào)度計(jì)劃完成率；昨日公司總的運(yùn)行、備用、檢修臺(tái)數(shù)；環(huán)保小時(shí)超標(biāo)等。

該系統(tǒng)與電話可以進(jìn)行關(guān)聯(lián)交互，對(duì)于發(fā)生的主機(jī)停機(jī)、重要輔機(jī)跳閘等信息，及時(shí)通過系統(tǒng)給值班室座機(jī)和手機(jī)電話通知。

2.5 公司定期考核

根據(jù)公司每個(gè)時(shí)期管理的要求，根據(jù)考核內(nèi)容不同，系統(tǒng)定制了不同的考核報(bào)表，進(jìn)行周期性的考核，如周、月通報(bào)。如低省投入率、高加投入率、公司小指標(biāo)、耗差分析、自動(dòng)投入率、二類障礙等?；谶@些報(bào)表數(shù)據(jù)，在公司層面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析及考核，形成煤電機(jī)組經(jīng)濟(jì)小指標(biāo)周報(bào)和月報(bào)，并通報(bào)各電廠，各電廠針對(duì)被考核指標(biāo)進(jìn)行原因分析及改進(jìn)。

圖9 公司定期考核結(jié)果

3.總結(jié)

本文基于分公司級(jí)生產(chǎn)實(shí)際情況開發(fā)了一套生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與處理、功能應(yīng)用3個(gè)模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的高效傳輸與分析。根據(jù)公司管理需求，探索及深度開發(fā)了相應(yīng)的特色功能，通過下轄各火電廠及時(shí)填報(bào)計(jì)劃，負(fù)荷實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)負(fù)荷與計(jì)劃負(fù)荷對(duì)比功能，完成方式變更申請(qǐng)及審核流程，對(duì)重要事件進(jìn)行短信及電話報(bào)警，通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)滿足公司定期考核需求，極大滿足了公司對(duì)下轄企業(yè)的精細(xì)化管理，發(fā)揮了生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)平臺(tái)的重要作用。