（電氣工程專(zhuān)業(yè)論文）大型火力發(fā)電廠(chǎng)監(jiān)控信息系統(tǒng)（sis）設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

浙江大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 摘要 電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的先行基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。 2 0 0 2 年，我國(guó)電力體制進(jìn)行了以“政企分開(kāi)、廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)，發(fā)電領(lǐng)域逐步競(jìng)價(jià)上 網(wǎng)”為核心內(nèi)容的改革，引入競(jìng)爭(zhēng)、打破壟斷，建立新的市場(chǎng)機(jī)制。隨著改革 的進(jìn)一步深入，如何提高發(fā)電企業(yè)自身效率，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，對(duì)發(fā)電企業(yè)是 一大重要的課題。 發(fā)電系統(tǒng)是一個(gè)龐大的輸入輸出能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，要提高發(fā)電效率，進(jìn)行生產(chǎn) 運(yùn)行優(yōu)化是一項(xiàng)極其重要的工作。本論文以發(fā)電企業(yè)為研究對(duì)象，根據(jù)電廠(chǎng)的實(shí) 際生產(chǎn)運(yùn)行特征和優(yōu)化生產(chǎn)管理的需求，在闡述s i s 產(chǎn)生背景與發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ) 上，深入探討s i s 的構(gòu)成、功能要求、網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。從應(yīng)用方面，論述 s i s 在發(fā)電廠(chǎng)信息化系統(tǒng)中的定位、使用對(duì)象及其在生產(chǎn)管理與運(yùn)行優(yōu)化方面的 功能作用。在s i s 網(wǎng)絡(luò)方面，本文詳細(xì)綜述了網(wǎng)絡(luò)需求分析、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原則、網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)等；在s i s 實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)方面，論文詳細(xì)闡述了數(shù)據(jù)庫(kù)功能要求、數(shù) 據(jù)壓縮原理、實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)i h i s t o r i a n 及典型配置。結(jié)合蘭溪發(fā)電廠(chǎng)4 6 0 0 m w 超臨界燃煤機(jī)組工程s i s 系統(tǒng)的特點(diǎn)，規(guī)劃設(shè)計(jì)了詳細(xì)的實(shí)施方案并進(jìn)行 功能說(shuō)明。對(duì)i h i s t o r i a n 數(shù)據(jù)庫(kù)在大數(shù)據(jù)量前提下的運(yùn)行和二次系統(tǒng)安全防護(hù) 方面也進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)分析。設(shè)計(jì)方案具有安全可靠的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和先進(jìn)實(shí)用的應(yīng) 用功能。 本文規(guī)劃設(shè)計(jì)的方案已經(jīng)被蘭溪發(fā)電廠(chǎng)采納并予以實(shí)施。 關(guān)鍵詞：火電廠(chǎng)監(jiān)控信息系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)施 浙江大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 a b s t r a c t t h ep o w e ri n d u s t r yi st h el e a d i n gb a s i si n d u s t r i e so ft h en a t i o n a l e c o n o m i ca n do c c u p i e sa ne x t r e m e l yi m p o r t a n tp o s i t i o ni nt h en a t i o n a l e c o n o m y i n2 0 0 2 ，c h i n a se l e c t r i cp o w e rs y s t e mh a sb e e nr e f o r m e da st h e c o r ec o n t e n to f s e p a r a t i n go fg o v e r n m e n ta n de n t e r p r i s e ，f a c t o r ya n dg r i d ， b i d d i n go fp o w e rg e n e r a t i o nf i e l d s ，i n t r o d u c i n gc o m p e t i t i o n ，b r e a k i n g u pm o n o p o l i e sa n de s t a b l i s h i n gan e wm a r k e tm e c h a n i s m w i t ht h ef u r t h e r d e e p e n i n gr e f o r m ，h o wt oi n c r e a s et h e i ro w ne f f i c i e n c yo fp o w e re n t e r p r i s e ， a n de n h a n c em a r k e tc o m p e t i t i v e n e s si sam a j o rp r o b l e mt og e n e r a t i o n e n t e r p r i s e s p o w e rs y s t e mi sah u g ei n p u ta n do u t p u to fe n e r g yc o n v e r s i o ns y s t e m i no r d e rt o i m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fp o w e rg e n e r a t i o n ，o p t i m i z i n g p r o d u c t i o no p e r a t i o n i sa n e x t r e m e l yi m p o r t a n t w o r k g e n e r a t i o n e n t e r p r i s e sa r ea so b j e c t st os t u d yi nt h i sp a p e r ，a c c o r d i n gt ot h e o p e r a t i n gc h a r a c t e r i s t i c so fp l a n t sa c t u a lp r o d u c t i o na n dd e m a n d so f o p t i m i z i n g p r o d u c t i o nm a n a g e m e n t ，o n t h eb a s i so f e x p l a i n i n g s i s b a c k g r o u n d a n d d e v e l o p m e n t ，i n d e p t hd i s c u s s i n gt h ec o m p o s i t i o n ， f u n c t i o n s ，n e t w o r k i n ga n dd a t a b a s et e c h n o l o g yo fs i s f r o ma p p l i c a t i o n i td i s c u s s e ds i sp o s i t i o ni ni n f o r m a t i o ns y s t e mo fp l a n t ，u s eo b j e c t s ， a n df u n c t i o ni np r o d u c t i o nm a n a g e m e n ta n do p t i m i z i n go p e r a t i o n i ns i s n e t w o r k ，t h i sp a p e ri nd e t a i ld e s c r i b e dt h en e t w o r k n e e d sa n a l y s i s ， n e t w o r kd e s i g np r i n c i p l e ，n e t w o r ka r c h i t e c t u r e ，e t c ：i nr e g a r d so fs i s r e a l t i m e h i s t o r i c a ld a t a b a s e ，i ti nd e t a i ld e s c r i b e dt h ef u n c t i o n a l r e q u i r e m e n t so ft h ed a t a b a s e ，d a t ac o m p r e s s i o np r i n c i p l e ，r e a l t i m e h i s t o r i c a ld a t a b a s e i h i s t o r i a na n dt y p i c a lc o n f i g u r a t i o n c o m b i n ew i t h s i ss y s t e mf e a t u r e so fl a n x ip o w e rp l a n tw i t h4x6 0 0m ws u p e r c r i t i c a l c o a l f i r e du n i t s p r o j e c t s ，i tl a y o u td e t a i l e di m p l e m e n t a t i o np r o j e c t s a n df u n c t i o n a ld e s c r i p t i o n s d a t a b a s eo p e r a t i n gu n d e rt h ep r e m i s eo f l a r g ed a t ea n dt h es e c o n ds e c u r i t yp r o t e c t i o ns y s t e mh a v eb e e nd e t a i l e d i i 浙江大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 a n a l y z e d d e s i g n sh a v es e c u r ea n dr e l i a b l en e t w o r ka r c h i t e c t u r e sa n d a d v a n c e dp r a c t i c a la p p l i c a t i o n s l a y o u ta n dd e s i g ni nt h i sp a p e rh a v eb e e na d o p t e da n di m p l e m e n t e db y l a n x ip o w e rp l a n t k e y w o r d s ：t h e r m a lp o w e rp l a n t ，m o n i t o r i n gi n f o r m a t i o ns y s t e m ，l a y o u t ， d e s i g n ，i m p l e m e n t i l l 浙江大學(xué)【程碩士學(xué)位論文 第一章緒論 1 1 問(wèn)題的提出 電力工業(yè)對(duì)各個(gè)國(guó)家的工業(yè)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，作為國(guó)民 經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵部門(mén)與基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，我國(guó)電力待業(yè)近年實(shí)行以“廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”、 打破壟斷、引入競(jìng)爭(zhēng)等為核心內(nèi)容進(jìn)行了改革，新的電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制逐步建立， 這對(duì)發(fā)電企業(yè)帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。 電力系統(tǒng)是社會(huì)所需能源的主要供應(yīng)者，同時(shí)也是大量燃料的主要消耗者， 我國(guó)是一個(gè)以火電為主的國(guó)家，火力發(fā)電約占發(fā)電總量的百分之七十左右，它所 消耗的煤炭占我國(guó)每年原煤產(chǎn)量的五分之一，占整個(gè)工業(yè)用煤的百分之三十。如 此規(guī)模的能量轉(zhuǎn)換也帶來(lái)了巨大的能量損失。到1 9 9 8 年底，我國(guó)火力發(fā)電廠(chǎng)的 平均標(biāo)準(zhǔn)煤耗( 供電煤耗) 為4 0 4 9 k w h ，平均廠(chǎng)用電率為7 7 1 ，與先進(jìn)工業(yè)國(guó)家 相比，我國(guó)火力發(fā)電廠(chǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)尚存在很大的差距，這不僅反映了我國(guó)在電廠(chǎng) 范圍內(nèi)能量轉(zhuǎn)換設(shè)備的技術(shù)差距，也反映了我國(guó)電廠(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行水平比較低。因此 改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，提高火電廠(chǎng)綜合自動(dòng)化的運(yùn)行水平，力爭(zhēng)達(dá)到電廠(chǎng)安 全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的運(yùn)行，將會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益。 由于我國(guó)火電設(shè)備相對(duì)落后，熱效率低，發(fā)電廠(chǎng)的輸煤系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、汽 水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化水平和運(yùn)行優(yōu)化水平相對(duì)較低，單元機(jī)組的優(yōu)化運(yùn)行 管理水平也低。所以如何降低供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗，減少能源浪費(fèi)和環(huán)境污染成為發(fā)電 企業(yè)迫切需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。要降低火電廠(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，一般有以下幾個(gè)途徑： 對(duì)于新建的電廠(chǎng)，可以采用高參數(shù)、高經(jīng)濟(jì)性能的大容量機(jī)組；而對(duì)于已有的發(fā) 電企業(yè)，則需要挖掘現(xiàn)有設(shè)備的潛力，而對(duì)老的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行改造以提高其熱效 率，有技術(shù)難度，也需要大量的資金投入，而且即使進(jìn)行了技術(shù)改造，也存在經(jīng) 濟(jì)和安全運(yùn)行的問(wèn)題。因此，提高整個(gè)發(fā)電廠(chǎng)的總體運(yùn)行綜合自動(dòng)化控制和管理 水平，并通過(guò)科學(xué)的手段降低供電煤耗才是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。 近年來(lái)，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量與發(fā)電量快速增長(zhǎng)，電力主輔設(shè)備安裝制造水平 穩(wěn)步提高，機(jī)組可控性能不斷改善。但與國(guó)際先進(jìn)機(jī)組相比，還有較大差距，主 要表現(xiàn)在： ( 1 ) 安全穩(wěn)定性有待改善。如非?，F(xiàn)象依然普遍存在、設(shè)備故障率較高、運(yùn) 1 浙江大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 行參數(shù)波動(dòng)大、啟停過(guò)程穩(wěn)定性差等。 ( 2 ) 運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性有待提高。目前，2 0 0 m w 以上大型火力發(fā)電機(jī)組供電煤耗率 在發(fā)達(dá)國(guó)家為3 2 0 9 k w h ，而我國(guó)同類(lèi)機(jī)組實(shí)際供電煤耗率遠(yuǎn)高于這一數(shù)值，即 使在額定出力時(shí)，很多機(jī)組也高達(dá)3 6 0 9 k w h ，調(diào)峰機(jī)組的平均供電煤耗高達(dá) 3 8 0 9 k w h ，和世界先進(jìn)水平相比有很大差距，節(jié)能潛力很大。 ( 3 ) 資源環(huán)保有待重視?；鹆Πl(fā)電廠(chǎng)耗水量很大，同時(shí)排放出大量煙塵。在 現(xiàn)有條件下如何通過(guò)優(yōu)化控制，達(dá)到降低耗水量、減少排放量，對(duì)節(jié)約資源、 改善環(huán)境具有重要意義。 ( 4 ) 管理的科學(xué)化與信息的充分運(yùn)用有待加強(qiáng)。目前，大多數(shù)發(fā)電企業(yè)都建 立了以信息收集、處理、使用為中心的企業(yè)管理信息系統(tǒng)，甚至具有完整的實(shí) 時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，但其應(yīng)用還僅限于信息查詢(xún)、報(bào)表上。充分利用實(shí)時(shí)信息實(shí)現(xiàn)生產(chǎn) 管理的優(yōu)化，是提高企業(yè)整體管理水平的重要課題。 “廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”政策的逐步落實(shí)，促使發(fā)電企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)走向市 場(chǎng)。為提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，需要在現(xiàn)有條件下進(jìn)一步利用企業(yè)軟硬件資源，切實(shí)提 高運(yùn)行及管理水平。 1 2 發(fā)電企業(yè)的運(yùn)行特征 火力發(fā)電廠(chǎng)是將燃料( 煤、油、天然氣等) 的化學(xué)能變成電能的工廠(chǎng)。原煤經(jīng) 過(guò)皮帶運(yùn)輸?shù)皆簜}(cāng)，加工成煤粉后通過(guò)燃燒器送到鍋爐的爐膛中燃燒，放出熱 能；在鍋爐的水冷壁管中的水，吸收爐膛中的熱量后，變成飽和蒸汽；飽和蒸汽 同水形成的汽水混合物在汽包中分離，飽和蒸汽流經(jīng)過(guò)熱器時(shí)，進(jìn)一步吸收煙氣 中的熱量變成過(guò)熱蒸汽，并通過(guò)蒸汽管道送到汽輪機(jī)中；過(guò)熱蒸汽在汽輪機(jī)的噴 管中，將熱能變成動(dòng)能，形成高速汽流；高速汽流沖動(dòng)葉輪，帶動(dòng)汽輪機(jī)高速轉(zhuǎn) 動(dòng)，動(dòng)能就轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能；汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)而發(fā)出電來(lái)，機(jī)械能就轉(zhuǎn)變?yōu)?電能；電能再通過(guò)變壓器、開(kāi)線(xiàn)路送到電力系統(tǒng)及用戶(hù)。 由火電廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程可以看到，要不斷地將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，就必須周而復(fù) 始地完成上述蒸汽動(dòng)力裝置的循環(huán)，不斷地將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋ＲＷC熱能轉(zhuǎn)變 為電能，必須不斷地供給燃料、空氣和循環(huán)的工質(zhì)一水。 電能的特點(diǎn)是不能儲(chǔ)存，火電廠(chǎng)的生產(chǎn)過(guò)程必須是連續(xù)的。 火電廠(chǎng)的生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程具有以下顯著特點(diǎn)： 2 浙江大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 ( 1 ) 生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)性強(qiáng)，要求能夠提供充足的電力。 ( 2 ) 火力發(fā)電廠(chǎng)的鍋爐與汽輪機(jī)都有一個(gè)技術(shù)最小負(fù)荷。鍋爐的技術(shù)最小負(fù) 荷因其類(lèi)型和燃料類(lèi)型等約為其額定負(fù)荷的2 5 一7 0 9 6 ；汽輪機(jī)的技術(shù)最小負(fù)荷約 為其額定負(fù)荷的1 0 一1 5 。 ( 3 ) 火力發(fā)電廠(chǎng)鍋爐設(shè)備與汽輪機(jī)設(shè)備等的退出運(yùn)行和再投入等需要耗費(fèi)大 量的能量，既花費(fèi)時(shí)間，又容易損壞設(shè)備。 ( 4 ) 火電廠(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程負(fù)荷( 干擾) 變化幅度大而頻繁，生產(chǎn)的安全、可靠 和經(jīng)濟(jì)性要求高，以便提供可靠的、合格的、廉價(jià)的電力。 ( 5 ) 火電廠(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程的自動(dòng)化程度要求高，即要求緊密結(jié)合對(duì)象的特性 來(lái)設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)：如根據(jù)電廠(chǎng)設(shè)備復(fù)雜程度、工藝過(guò)程等有機(jī)聯(lián)系情況，采用 協(xié)調(diào)控制策略以及在連續(xù)控制系統(tǒng)之上疊加安全、保護(hù)連鎖與互鎖控制等。 火電廠(chǎng)底層控制系統(tǒng)的范圍極其廣泛，它包括了單元機(jī)組控制系統(tǒng)、輔助設(shè) 備、公用系統(tǒng)控制系統(tǒng)、以及廠(chǎng)用電分散控制系統(tǒng)也納入到d c s 之中，其中含 有大量模擬控制回路的鍋爐、汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)組構(gòu)成的單元機(jī)組運(yùn)行的控制系統(tǒng) 最為復(fù)雜，單元機(jī)組控制系統(tǒng)大致可分為四個(gè)基本內(nèi)容： ( 1 ) 自動(dòng)檢測(cè)：自動(dòng)檢測(cè)是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程及設(shè)備的參數(shù)、信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、 加工處理、顯示并記錄下來(lái)。 ( 2 ) 自動(dòng)調(diào)節(jié)：一般是指正常運(yùn)行時(shí)操作的自動(dòng)化，即在一定范圍內(nèi)，自動(dòng) 地適應(yīng)外界負(fù)荷變化或其他條件變化，使生產(chǎn)過(guò)程正常進(jìn)行?；痣姀S(chǎng)的自動(dòng)調(diào)節(jié) 主要有鍋爐水位調(diào)節(jié)、汽溫調(diào)節(jié)、燃燒調(diào)節(jié)、輔助設(shè)備調(diào)節(jié)等。 ( 3 ) 遠(yuǎn)方控制及程序控制：遠(yuǎn)方控制是通過(guò)開(kāi)關(guān)或按鈕，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中重要 的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和截止機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制；程序控制主要是指機(jī)組( 或局部系統(tǒng)、 設(shè)備) 在啟動(dòng)、停止、增減負(fù)荷、事故處理時(shí)的一系列操作的自動(dòng)化。 ( 4 ) 自動(dòng)保護(hù)：是利用自動(dòng)化裝置，對(duì)機(jī)組( 或系統(tǒng)、設(shè)備) 狀態(tài)、參數(shù)和自 動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，送出報(bào)警信號(hào)或切除某些系統(tǒng)和設(shè)備，避免發(fā) 生事故，保證生命和設(shè)備的安全；火電廠(chǎng)的自動(dòng)保護(hù)對(duì)象主要有鍋爐、汽輪發(fā)電 機(jī)本身、輔助設(shè)備、局部工藝系統(tǒng)以及自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。 1 3 我國(guó)發(fā)電企業(yè)現(xiàn)狀 對(duì)電力行業(yè)近年來(lái)逐漸實(shí)施以“廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”的競(jìng)爭(zhēng)模式引入發(fā)電 3 浙江大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 企業(yè)和煤電能源供應(yīng)的危機(jī)，以及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的飛速發(fā)展等，火電廠(chǎng)的運(yùn)行 特征就決定了發(fā)電公司在商業(yè)化運(yùn)行情況下必將面l 臨著一些挑戰(zhàn)。 目前發(fā)電企業(yè)面臨著以下主要挑戰(zhàn)： ( 1 ) 電廠(chǎng)必將隨著不可抗拒的競(jìng)爭(zhēng)和技術(shù)潮流的加速而進(jìn)入信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，火 電廠(chǎng)乃至電力系統(tǒng)和電力企業(yè)集團(tuán)將形成生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化的信息 網(wǎng)絡(luò)，迫使發(fā)電企業(yè)必需建立發(fā)電廠(chǎng)計(jì)算機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)( c i p s ) 的全廠(chǎng)綜合自 動(dòng)化控制與管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)的優(yōu)化生產(chǎn)和管理調(diào)度。c i p s 的優(yōu)化和管 理主要由廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)( s u p e r v i s o r yi n f o r m a t i o ns y s t e mi np l a n tl e v e l ， 簡(jiǎn)寫(xiě)s i s ) 和廠(chǎng)級(jí)管理信息系統(tǒng)( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mi np l a n t l e v e l ， 簡(jiǎn)寫(xiě)m i s ) 組成。s i s 主要處理全廠(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，完成廠(chǎng)級(jí)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控和管理， 廠(chǎng)級(jí)故障診斷和分析，廠(chǎng)級(jí)性能、計(jì)算分析和單元機(jī)組的負(fù)荷優(yōu)化分配等；m i s 主要為全廠(chǎng)運(yùn)營(yíng)、生產(chǎn)和行政的管理工作服務(wù)，主要完成設(shè)備和維修管理、生產(chǎn) 經(jīng)營(yíng)管理( 包括電力市場(chǎng)報(bào)價(jià)子系統(tǒng)) 、財(cái)務(wù)管理等。 ( 2 )目前各大發(fā)電集團(tuán)已經(jīng)紛紛實(shí)施自己的m i s ，并且大型發(fā)電企業(yè)都擁有先 進(jìn)的d c s 分散控制系統(tǒng)，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電廠(chǎng)s i s 提供了可靠的基礎(chǔ)，然而目前我 國(guó)的發(fā)電企業(yè)在控制和管理之間難以進(jìn)行信息的實(shí)時(shí)交互，形成了明顯的“自動(dòng) 化孤島”和信息鴻溝，難以在整個(gè)發(fā)電企業(yè)實(shí)現(xiàn)真正的管控一體，s i s 則正好填 補(bǔ)了控制與管理之間的信息鴻溝，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和信息的 無(wú)縫集成。尤其近兩年來(lái)，電煤資源供應(yīng)緊張，發(fā)電成本明顯增加，如何挖掘電 廠(chǎng)自身潛力，通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)降低煤耗和供電成本，在有限的資源條件下盡可能多 發(fā)電，成為電廠(chǎng)當(dāng)前迫切關(guān)心的問(wèn)題。這些實(shí)際的電廠(chǎng)需求大大促使了電廠(chǎng)實(shí)時(shí) 監(jiān)控系統(tǒng)s i s 系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)。 ( 3 )目前電力系統(tǒng)實(shí)施“廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”的運(yùn)行模式，這對(duì)發(fā)電企業(yè) 來(lái)說(shuō)帶來(lái)了機(jī)遇，同時(shí)給電廠(chǎng)也帶來(lái)了的技術(shù)、控制和管理等整體優(yōu)化運(yùn)行的重 大挑戰(zhàn)。在發(fā)電環(huán)節(jié)引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制以后，發(fā)電公司要進(jìn)一步對(duì)整個(gè)電廠(chǎng)進(jìn)行優(yōu)化 運(yùn)行，以降低供電成本，減少能耗為目的。電廠(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控信息系統(tǒng)( s i s 系統(tǒng)) 的核心功能模塊就是要對(duì)整個(gè)電廠(chǎng)進(jìn)行運(yùn)行優(yōu)化，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。 1 4 國(guó)外s i s 系統(tǒng)研究、應(yīng)用現(xiàn)狀 為了迎接新技術(shù)革命的挑戰(zhàn)，2 0 世紀(jì)8 0 年代以來(lái)，人們把推進(jìn)企業(yè)的信息 4 浙江大學(xué) 程碩士學(xué)位論文 化和管理的現(xiàn)代化作為推進(jìn)企業(yè)升級(jí)、增強(qiáng)其核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。 美國(guó)電科院( e p r i ) 研究了對(duì)鍋爐控制的優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)技術(shù)包括燃料分配、優(yōu)化 整定、高級(jí)燃燒器控制技術(shù)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等。信息化與自動(dòng)化一方面改善了機(jī) 組運(yùn)行的靈活性，更加適應(yīng)負(fù)荷波動(dòng)及燃料特性變化，同時(shí)還幫助有關(guān)人員更好 地管理生產(chǎn)過(guò)程，并致力研究開(kāi)發(fā)快速運(yùn)行決策支持系統(tǒng)。 通用物理在其優(yōu)化運(yùn)行和狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)e t a p r o 中提供了對(duì)電廠(chǎng)各個(gè)部件的 計(jì)算和分析。包括性能計(jì)算引擎、可控參數(shù)診斷模塊、鍋爐清潔度模塊、凝汽器 性能模塊、給水加熱器性能模塊、汽輪機(jī)性能模塊、風(fēng)機(jī)性能模塊、泵性能模塊、 空氣預(yù)熱器性能模塊、設(shè)備性能診斷模塊、運(yùn)行工況預(yù)測(cè)模塊、混煤模塊、冷卻 塔性能模塊、負(fù)荷分配模塊等運(yùn)行管理人員根據(jù)這些輔助信息來(lái)及時(shí)調(diào)整電廠(chǎng) 的生產(chǎn)過(guò)程。 p e g a s u s 公司利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法優(yōu)化燃燒過(guò)程。通過(guò)對(duì)過(guò)程變量的歷史學(xué)習(xí) 來(lái)建立燃燒模型，并能夠根據(jù)煤質(zhì)、設(shè)備性能及環(huán)境條件進(jìn)行快速調(diào)整。 a b b 公司推出了其優(yōu)化控制系統(tǒng)o p t i m a x 。包括過(guò)程信息管理模塊( p i i “s ) 、 性能計(jì)算模塊( p e r f o r m a n c e ) 、電廠(chǎng)負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度軟件模塊( p o w e rf i t ) 、鍋爐清 潔模塊( b o i l e rc l e a n l i n e s s ) ，鍋爐壽命管理模塊( b o i l e rl i f e ) 、汽機(jī)壽命管理 模塊( t u r b i n el i f e ) 、基于模型的診斷專(zhuān)家系統(tǒng)( m o di ) 、電廠(chǎng)設(shè)備測(cè)試模塊 ( e q u i p m e n t t e s t ) 、調(diào)整數(shù)據(jù)模塊( d a t ar e c o n c i l i a t i o nw i t hv a l i ) 、維護(hù)管理 模塊( m a i n t e n a n c e m a n a g i e e n tw i t ha p i ) 等。 西門(mén)子公司的集成信息系統(tǒng)s i e n e r g y 由許多不同的模塊組成，通過(guò) s i e n e r g y 管理器進(jìn)行統(tǒng)一的管理和協(xié)調(diào)，以實(shí)現(xiàn)電廠(chǎng)信息的全面集成。其中既 有對(duì)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化控制的模塊，如p r o f i 軟件中的新機(jī)組協(xié)調(diào)控制模塊n u c 、負(fù) 荷裕度計(jì)算機(jī)控制模塊p l m ，凝結(jié)水節(jié)流控制模塊c o t ；o p t i p r 。軟件中的s r 2 可以實(shí)現(xiàn)全廠(chǎng)的能量管理與負(fù)荷分配；s r 4 可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的效率優(yōu)化計(jì)算；t d y 可實(shí)現(xiàn)汽機(jī)故障檢測(cè)和診斷。 s i e n e r g y 也有對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理的模塊，如工廠(chǎng)數(shù)據(jù)管理模塊b f s - p d m 、維修 管理模塊b f s 一涮、文檔管理模塊b f s d m 、備件管理模塊b f s - s p m 、工程管理模 塊b f s p m 、環(huán)保管理模塊b f s - e m 與基本系統(tǒng)共同組成b f s + + 管理系統(tǒng)。c o c k p i t 軟件則是基于前述軟件基礎(chǔ)之上的實(shí)現(xiàn)全廠(chǎng)經(jīng)營(yíng)計(jì)劃管理、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、報(bào)價(jià) 5 浙江大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 支持等功能的一個(gè)高層軟件。 另外，h o n e y w e l l 公司、f o x b o r o 公司、h i t a c h i 公司等都提出了工廠(chǎng)信息 集成及優(yōu)化控制與管理的解決方案。 在我國(guó)，有關(guān)發(fā)電廠(chǎng)優(yōu)化控制與管理、故障診斷、預(yù)置性維修、經(jīng)濟(jì)性能計(jì) 算、操作指導(dǎo)等方面的研究受到了廣泛的關(guān)注，開(kāi)展了大量的理論與應(yīng)用研究， 也取得了一批有價(jià)值的研究成果。 1 9 9 6 年，原電力工業(yè)部頒發(fā)的電力工業(yè)信息化九五計(jì)劃與2 0 1 0 年建設(shè)綱 要指出，電力工業(yè)信息化的指導(dǎo)思想是：( 1 ) 加速實(shí)現(xiàn)電力工業(yè)信息化，推動(dòng) 電力工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)由粗放型向集約型方向轉(zhuǎn)變。( 2 ) 以經(jīng)濟(jì)效益為中心，運(yùn)用現(xiàn) 代化手段為電力工業(yè)從規(guī)劃、建設(shè)、生產(chǎn)、交換到消費(fèi)等全過(guò)程的經(jīng)營(yíng)活動(dòng)提供 優(yōu)質(zhì)服務(wù)，為電力工業(yè)的科學(xué)決策提供服務(wù)。( 3 ) 以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，適應(yīng)電力 工業(yè)體制改革的需要，逐步為完善和發(fā)展中國(guó)電力市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制提供必要的技術(shù) 基礎(chǔ)。綱要為我國(guó)電力工業(yè)信息化的進(jìn)程指明了方向。 1 9 9 7 年，我國(guó)專(zhuān)家首選提出了火電廠(chǎng)廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)( s i s ) 的概念和實(shí) 現(xiàn)框架，明確工作的主要任務(wù)和目標(biāo)。2 0 0 0 年，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委頒發(fā)的火力發(fā)電 廠(chǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程( d l s 0 0 0 - - 2 0 0 0 ) 規(guī)定：“當(dāng)電廠(chǎng)規(guī)劃容量為1 2 0 0 m w 及以上， 單機(jī)容量為3 0 0 m w 及以上時(shí)，可設(shè)置廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)。”由此，在我國(guó)展開(kāi)了 s i s 的研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的局面。 1 5 國(guó)內(nèi)外火電廠(chǎng)廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)( s i s ) 對(duì)比 從發(fā)展時(shí)間上，我國(guó)s i s 系統(tǒng)的發(fā)展稍遲于國(guó)外。在國(guó)外，從上世紀(jì)九十年 代中期開(kāi)始，德國(guó)、美國(guó)和英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家因提高老電廠(chǎng)安全經(jīng)濟(jì)效益的迫切需 求，促進(jìn)了一些熟悉實(shí)時(shí)過(guò)程監(jiān)控和管理的廠(chǎng)商紛紛著手開(kāi)發(fā)并向發(fā)電廠(chǎng)推銷(xiāo)廠(chǎng) 級(jí)實(shí)時(shí)過(guò)程監(jiān)控和管理系統(tǒng)，如p i 、e d n a 等。國(guó)內(nèi)電力行業(yè)s i s 系統(tǒng)發(fā)展開(kāi)始 于上世紀(jì)九十年代中后期，雖然發(fā)展時(shí)間上稍落后于國(guó)外電力行業(yè)s i s 的發(fā)展， 但發(fā)展速度上已經(jīng)超過(guò)了國(guó)外同行業(yè)的發(fā)展。目前我國(guó)的發(fā)電企業(yè)在s i s 的推廣 和應(yīng)用上取得了不俗的成果。 s i s 系統(tǒng)作為一種實(shí)時(shí)生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)有著自身的特點(diǎn)和要求，這一點(diǎn)國(guó)內(nèi)外 的情況基本一致。但在s i s 可以實(shí)現(xiàn)的功能上，各個(gè)廠(chǎng)家以及研究機(jī)構(gòu)對(duì)s i s 的功能有各種不同的認(rèn)識(shí)而有所差異；功能的不同決定了s i s 軟件的開(kāi)發(fā)工作不 6 浙江大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 一樣。國(guó)內(nèi)目前大部分將s i s 的功能定位于實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)提高發(fā)電機(jī)組 的熱經(jīng)濟(jì)效益上，同時(shí)針對(duì)具體的發(fā)電廠(chǎng)的實(shí)際情況利用常用的工業(yè)組態(tài)軟件進(jìn) 行s i s 的開(kāi)發(fā)，因而也具有局部的故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測(cè)的功能。國(guó)外更多的引入 了人工智能以及專(zhuān)家系統(tǒng)等功能，使s i s 不僅具有實(shí)時(shí)監(jiān)控的作用而且可以根據(jù) 各類(lèi)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)安全性分析、故障壽命診斷、狀態(tài)檢修、經(jīng)濟(jì)成本計(jì)算分 析以及竟價(jià)上網(wǎng)等功能。 作為一個(gè)決策支持系統(tǒng)，s i s 的發(fā)展還具有很大的潛力可挖，尤其是數(shù)據(jù)庫(kù) 和聯(lián)機(jī)分析處理技術(shù)的興起，將會(huì)給s i s 帶來(lái)新的生命力。各類(lèi)模型庫(kù)、數(shù)據(jù) 信息庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、管理庫(kù)、o l a p 以及專(zhuān)家系統(tǒng)的綜合應(yīng)用將使s i s 成為一個(gè)綜 合決策支持信息系統(tǒng)，各子系統(tǒng)相互補(bǔ)充、相互影響發(fā)揮各自的輔助決策支持優(yōu) 勢(shì)，將會(huì)成為今后s i s 發(fā)展的新趨勢(shì)。 從實(shí)際應(yīng)用上來(lái)看，s i s 系統(tǒng)與d c s 等電力一次自動(dòng)化系統(tǒng)緊密相連，甚至 在將來(lái)?xiàng)l件成熟后，s i s 系統(tǒng)極有可能將優(yōu)化運(yùn)行等計(jì)算后的的指導(dǎo)數(shù)據(jù)直接反 饋給d c s ，由d c s 系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行優(yōu)化，因此s i s 系統(tǒng)屬于電力二次系統(tǒng)。s i s 系 統(tǒng)安全防護(hù)的重點(diǎn)是確保s i s 本身及d c s 的安全，目標(biāo)是抵御黑客、病毒、惡意 代碼等通過(guò)各種形式對(duì)系統(tǒng)發(fā)起的惡意破壞和攻擊，特別是能夠抵御集團(tuán)式攻 擊，防止由此導(dǎo)致一次系統(tǒng)事故或大面積停電事故及二次系統(tǒng)的崩潰或癱瘓。由 此，隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，如何防止網(wǎng)上病毒、病毒通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接或存儲(chǔ)介質(zhì)對(duì)電力 二次系統(tǒng)進(jìn)行破壞，也成了一個(gè)重要課題。 1 6 電力系統(tǒng)二次防護(hù) 電力系統(tǒng)二次防護(hù)就是采取措施保護(hù)電力二次系統(tǒng)的安全。為了提高電力二 次系統(tǒng)的安全防護(hù)水平，保證電力系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行，國(guó)家及地方電力監(jiān) 管或運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)相繼發(fā)布了有關(guān)文件，如電監(jiān)會(huì)5 號(hào)令電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī) 定、浙江電力調(diào)度通信中心制訂的浙江電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案等， 來(lái)指導(dǎo)發(fā)電企業(yè)或電網(wǎng)公司的電力二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全管理，以提高系統(tǒng)運(yùn)行的 可靠性、穩(wěn)定性。典型的電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1 1 示： 7 浙江大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 線(xiàn)路加密設(shè)備 圖1 1 典型的電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 電力二次安全防護(hù)將發(fā)電企業(yè)或電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)公司的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分為四個(gè)安全 工作區(qū)：安全i 區(qū)( d c s 控制系統(tǒng)、n c s 網(wǎng)控系統(tǒng)等) 、安全i i 區(qū)( s i s 系統(tǒng)、 電力市場(chǎng)報(bào)價(jià)系統(tǒng)等) 、安全i i i 區(qū)( 電力市場(chǎng)輔助報(bào)價(jià)決策系統(tǒng)、s i s 系統(tǒng)發(fā) 布系統(tǒng)等) 、安全i v 區(qū)( 管理信息系統(tǒng)) ，并對(duì)各個(gè)安全區(qū)采取了安全隔離措施， 特別是加強(qiáng)了安全i i 區(qū)與安全i i i 區(qū)之間的安全防護(hù)工作，保證安全i 區(qū)、安 全i i 區(qū)的安全運(yùn)行。 相對(duì)于國(guó)內(nèi)的電力二次安全防護(hù)管理方面的各項(xiàng)嚴(yán)格規(guī)定，國(guó)外的發(fā)電企業(yè) 或電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)公司則沒(méi)有提出相應(yīng)的整體安全管理方案及嚴(yán)格地進(jìn)行此方面的安 全管理工作。 1 7 論文主要工作 本文在闡述銳拿產(chǎn)生背景、火電廠(chǎng)運(yùn)行特征與發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，深入探討 了s i s 的構(gòu)成、功能要求、1 網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。結(jié)合蘭溪發(fā)電有限公司4 x 6 0 0 m w 燃煤機(jī)組工程s i s 系統(tǒng)項(xiàng)目的特點(diǎn)，作出了詳細(xì)的規(guī)劃方案，并針對(duì)i h i s t o r i a n 數(shù)據(jù)庫(kù)在大數(shù)據(jù)量前提下的運(yùn)行和二次系統(tǒng)安全防護(hù)進(jìn)行了詳細(xì)分析。 論文的主要左作有： r 浙江大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 ( 1 ) 分析廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)的背景、意義，發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)特征，以及我國(guó)發(fā) 電企業(yè)的現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)外s i s 應(yīng)用研究的現(xiàn)狀。 ( 2 ) 闡述蘭溪發(fā)電有限公司機(jī)組概況及監(jiān)控信息系統(tǒng)的概念、功能等。 ( 3 ) 研究針對(duì)電廠(chǎng)監(jiān)控信息系統(tǒng)相關(guān)的安全防護(hù)設(shè)計(jì)以及蘭溪發(fā)電有限公司廠(chǎng) 級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，提出了設(shè)計(jì)原則和目標(biāo)。 ( 4 ) 提出蘭溪發(fā)電有限公司廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。 ( 5 ) 分析蘭溪發(fā)電有限公司廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的需求及實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)庫(kù)的工作原理，提出了蘭溪發(fā)電有限公司廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)。 ( 6 ) 綜述s i s 系統(tǒng)的應(yīng)用功能，并提出了蘭溪發(fā)電有限公司s i s 系統(tǒng)的應(yīng)用功 能設(shè)計(jì)。 ( 7 ) 對(duì)蘭溪發(fā)電有限公司s i s 系統(tǒng)的實(shí)施進(jìn)行了展望，對(duì)實(shí)施過(guò)程中的難點(diǎn)進(jìn) 行了分析，并對(duì)s i s 系統(tǒng)在蘭溪發(fā)電有限公司的應(yīng)用進(jìn)行了展望。 9 浙江大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第二章監(jiān)控信息系統(tǒng)概述 2 1 機(jī)組概況 蘭溪發(fā)電有限公司4 6 0 0 m w 燃煤機(jī)組工程由4 臺(tái)1 9 1 0 t h 燃煤機(jī)組、與之相 匹配的4 臺(tái)6 0 0 i v l w 汽輪發(fā)電機(jī)組及輔助系統(tǒng)組成。 2 i i 鍋爐和輔助設(shè)備 ( 1 )鍋爐由北京巴布科克威爾科克斯有限公司制造，超臨界參數(shù)變壓直流 爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié) 構(gòu)型鍋爐。燃燒器布置方式采用前后墻布置，對(duì)沖燃燒。前后墻上各布置3 層燃燒器，每層各有6 只燃燒器，總共3 6 只。 在鍋爐m c r 工況下的額定參數(shù)為： 主蒸汽流量： 1 9 1 0t h 主蒸汽壓力： 2 5 4 0 船a 主蒸汽溫度：5 7 1 再熱蒸汽流量：1 5 5 4 4 t h 再熱蒸汽壓力( 進(jìn)口出口) ：4 7 3 4 5 4 m p a 再熱蒸汽溫度( 進(jìn)n 出口) ： 3 2 4 5 5 6 9 給水溫度： 2 8 8 ( 2 ) 每臺(tái)鍋爐配有下列主要輔助設(shè)備： 2 臺(tái)5 0 9 6 容量、定速、電動(dòng)、動(dòng)葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)。 2 臺(tái)5 0 容量、定速、電動(dòng)、靜葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)。 2 臺(tái)5 0 容量、定速、電動(dòng)、動(dòng)葉可調(diào)軸流式一次風(fēng)機(jī)。 2 臺(tái)5 0 容量的三分倉(cāng)熱交換式空氣預(yù)熱器。 1 臺(tái)3 0 容量液力偶合的變速電動(dòng)鍋爐給水泵。 2 臺(tái)5 0 容量的汽動(dòng)鍋爐給水泵。 ( 3 ) 制粉系統(tǒng) 制粉系統(tǒng)采用中速磨直吹系統(tǒng)，每爐配6 臺(tái)磨煤機(jī)，b - m c r 工況下5 臺(tái)運(yùn)行， 一臺(tái)備用。每臺(tái)磨煤機(jī)供布置于前( 或后墻) 一層的燃燒器，燃燒器噴口數(shù)量與磨 1 0 浙江大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 煤機(jī)數(shù)量相匹配，前后墻各3 層，每層布置6 只。在煤粉燃燒器的上方前后墻各 布置1 層燃盡風(fēng)，每層有5 只風(fēng)口。 2 1 2 汽機(jī)和輔助設(shè)備 ( 1 )汽機(jī)是由東方汽輪機(jī)廠(chǎng)制造的超臨界、中間再熱、沖動(dòng)式、單軸、雙背 壓、三缸四排汽凝汽式汽輪機(jī)。 在汽機(jī)m c r 工況下的額定參數(shù)為： 主蒸汽壓力 2 4 2m p a ( a ) 主蒸汽溫度 5 6 6 中壓聯(lián)合汽門(mén)前壓力4 0 0m p a ( a ) 中壓聯(lián)合汽門(mén)前溫度 5 6 61 2 ( 2 ) 每臺(tái)汽機(jī)配有下列主要輔助設(shè)備： 熱循環(huán)包括7 級(jí)加熱器、1 臺(tái)除氧器。 汽機(jī)高低壓旁路系統(tǒng)采用兩級(jí)串聯(lián)旁路，高旁容量為在額定壓力和 溫度下的3 5 b - m c r 流量，低旁容量為4 0 9 6 b m c r 流量。 2 1 3 發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)為東方電機(jī)股份有限公司制造，采用靜態(tài)止勵(lì)磁系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)冷卻方 式為水一氫一氫。設(shè)備主要參數(shù)為： 額定功率 6 0 0 m w 最大功率 6 6 7 m w 額定功率因素0 9 ( 滯后) 額定電壓 2 2 k v 2 1 4 控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)包括分散控制系統(tǒng)( d c s ) 及輔助車(chē)間控制系統(tǒng)。 單元機(jī)組全部實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控。按爐機(jī)電統(tǒng)一的運(yùn)行管理和單元集中控制， 運(yùn)行人員在集中控制室內(nèi)通過(guò)操作員站和大屏幕顯示器實(shí)現(xiàn)機(jī)組啟停運(yùn)行的控 制、正常運(yùn)行的監(jiān)視、調(diào)整以及機(jī)組運(yùn)行異常與事故工況的處理。 在水處理集中控制室內(nèi)通過(guò)操作員站對(duì)水系統(tǒng)各輔助車(chē)間進(jìn)行監(jiān)控；在脫硫 控制室通過(guò)操作員站對(duì)脫硫系統(tǒng)和除灰渣系統(tǒng)各輔助車(chē)間進(jìn)行監(jiān)控：在輸煤綜合 控制樓中對(duì)輸煤系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。 浙江大學(xué)工程碩十學(xué)位論文 分散控制系統(tǒng)d c s 按照功能分散和物理分散的原則設(shè)計(jì)，選用北京 a b b b a i l y 公司生產(chǎn)的p g p 系統(tǒng)。d c s 通過(guò)高性能的控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)及控制 處理器、過(guò)程i 0 子系統(tǒng)、工程師站、操作員站和過(guò)程控制軟件等來(lái)完成鍋爐、 汽機(jī)、發(fā)電機(jī)及其輔機(jī)熱力生產(chǎn)過(guò)程的控制。 d c s 的功能包括數(shù)據(jù)采集( d a s ) 、模擬量控制( m c s ) 、順序控制( s c s ) 、鍋爐 爐膛安全監(jiān)控( f s s s ) 等功能。 接入d c s 公用網(wǎng)的系統(tǒng)包括：循環(huán)水泵房、壓縮空氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、集 中空調(diào)控制系統(tǒng)、電氣公用廠(chǎng)用電系統(tǒng)( 包括公用廠(chǎng)用電源系統(tǒng)、保安系統(tǒng)、啟 動(dòng)備用電源系統(tǒng)、照明電源系統(tǒng)、直流和u p s 系統(tǒng)等) 。 2 1 5 信息系統(tǒng) 信息系統(tǒng)包括全廠(chǎng)管理信息系統(tǒng)( i l s ) 與廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)( s i s ) 。管理信息 系統(tǒng)( m i s ) 包括企業(yè)資產(chǎn)管理( e 刪) 、生產(chǎn)輔助管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理、辦公自動(dòng)化、 檔案管理系統(tǒng)等功能。監(jiān)控信息系統(tǒng)( s i s ) 具有采集所有控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、 建立長(zhǎng)期存儲(chǔ)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)廠(chǎng)級(jí)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)視和管理、機(jī)組性能計(jì)算和 分析等基本功能，并向m i s 提供過(guò)程數(shù)據(jù)和計(jì)算、分析結(jié)果，自動(dòng)產(chǎn)生各類(lèi)報(bào)表 以滿(mǎn)足電廠(chǎng)對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程的要求，確保機(jī)組安全、高效運(yùn)行。 2 2 廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)的基本概念 2 2 1 廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)( s i s ) 的定義 廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)是為火電廠(chǎng)全廠(chǎng)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程綜合優(yōu)化服務(wù)的生產(chǎn)過(guò)程 實(shí)時(shí)管理和監(jiān)控的信息系統(tǒng)。s i s 以現(xiàn)有d c s ( 集散控制系統(tǒng)) 、p l c ( 可編程控制 器) 及其它數(shù)據(jù)采集控制裝置為基礎(chǔ)，以先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為平臺(tái)， 以若干運(yùn)行優(yōu)化軟件為支撐，在全廠(chǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)實(shí)時(shí)信息的共享，是生產(chǎn)管 理與經(jīng)營(yíng)決策的基礎(chǔ)，是提高全廠(chǎng)生產(chǎn)安全經(jīng)濟(jì)性的重要保證。 廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)( s i s ) 與機(jī)組( 車(chē)間) 級(jí)的監(jiān)控系統(tǒng)( 例如單元機(jī)組d c s ) 不 同： ( 1 ) 服務(wù)對(duì)象不同。s i s 主要為全廠(chǎng)綜合優(yōu)化服務(wù)，而d c s 等是為機(jī)組( 車(chē) 間) 級(jí)自動(dòng)化服務(wù)。 ( 2 ) 主要功能不同。s i s 功能是用于對(duì)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程的管理目的，只有少 量用于監(jiān)控目的( 例如負(fù)荷實(shí)時(shí)調(diào)度) ：而d c s 等則相反，主要是監(jiān)控功能，但也 浙江大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 同樣包括少量管理信息( 例如歷史數(shù)據(jù)存檔等) 。 廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)( s i s ) 與管理信息系統(tǒng)( m i s ) 也不同： ( 1 ) 服務(wù)范疇不同。s i s 是屬于實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程管理和監(jiān)控范疇，而m i s 是 屬于企業(yè)管理現(xiàn)代化的范疇。 ( 2 ) 實(shí)時(shí)性要求不同。s i s 實(shí)時(shí)性強(qiáng)，且不說(shuō)全廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程的綜合監(jiān)控需 要連續(xù)進(jìn)行( 例如負(fù)荷實(shí)時(shí)調(diào)度) ，就是生產(chǎn)過(guò)程的管理，也是屬于實(shí)時(shí)性管理， 許多問(wèn)題也必須連續(xù)不問(wèn)斷的處理( 例如，設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)和分析) ；相對(duì)而言，m i s 實(shí)時(shí)性要求就低一些，是屬于“離線(xiàn)”分析和管理的，一般也無(wú)需連續(xù)工作處理。 2 2 2s i s 在現(xiàn)代發(fā)電企業(yè)中的作用 s i s 是發(fā)電企業(yè)自動(dòng)化、信息化系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，在提高企業(yè)現(xiàn)代化過(guò)程 中起著重要作用。主要表現(xiàn)在以下幾方面： ( 1 ) 建立全廠(chǎng)統(tǒng)一的生產(chǎn)信息平臺(tái) 發(fā)電廠(chǎng)中有多套自動(dòng)化信息系統(tǒng)，由于各臺(tái)機(jī)組、各控制系統(tǒng)之間相對(duì)獨(dú)立， 致使信息不能共享，機(jī)組與機(jī)組之間、一臺(tái)機(jī)組的各個(gè)輔助系統(tǒng)之間存在信息孤 島。 s i s 為消除信息孤島問(wèn)題提供了完善的解決方案。全廠(chǎng)各臺(tái)機(jī)組和各輔助車(chē) 間的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口與監(jiān)控信息系統(tǒng)相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的完全監(jiān)視與長(zhǎng) 期保存。生產(chǎn)和管理人員能夠及時(shí)獲取各個(gè)機(jī)組和子系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，監(jiān)視設(shè)備 的運(yùn)行情況，提高電廠(chǎng)生產(chǎn)和管理的信息化水平。 ( 2 ) 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的深層次加工和提煉，便于快捷得到所關(guān)心的信息 現(xiàn)代大型發(fā)電廠(chǎng)每時(shí)每刻都在產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，充分利用這些數(shù)據(jù)隱含的有 用信息就是s i s 主要作用。 s i s 通過(guò)對(duì)設(shè)備( 系統(tǒng)) 原始數(shù)據(jù)的提煉、加工、處理，將其轉(zhuǎn)化為具有一定 意義的信息，如：當(dāng)前機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)；設(shè)備的安全余量和經(jīng)濟(jì)發(fā)電潛力；主要 設(shè)備部件壽命或進(jìn)行檢修維護(hù)；當(dāng)前運(yùn)行成本。 同時(shí)，s i s 還針對(duì)發(fā)電企業(yè)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了高效的信息發(fā)布系統(tǒng)，使使用者能 夠在最短的時(shí)間內(nèi)找到自己所關(guān)心的信息，且信息發(fā)布界面是可以按角色定制 的。 ( 3 ) 以提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性為目的的優(yōu)化操作指導(dǎo)系統(tǒng) 浙江大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 目前我國(guó)發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)運(yùn)行水平還不高，供電煤耗與世界先進(jìn)水平還有較大 差距( 2 0 0 m w 以上機(jī)組統(tǒng)計(jì)相差約6 0 克標(biāo)煤每千瓦時(shí)) ，節(jié)能潛力巨大。s i s 通過(guò) 機(jī)組及廠(chǎng)級(jí)性能計(jì)算與分析，實(shí)時(shí)找出引起當(dāng)前煤耗偏高的原因，如運(yùn)行參數(shù)調(diào) 整問(wèn)題，設(shè)備檢修問(wèn)題，系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題等等。并將其劃分為運(yùn)行可控、檢修可控 和不可控?fù)p失，以便針對(duì)性的給出運(yùn)行或檢修指導(dǎo)，從而大大提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì) 性。 ( 4 ) 快速分析設(shè)備故障，及時(shí)給出設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和智能預(yù)警 火電廠(chǎng)擁有數(shù)量眾多、類(lèi)型復(fù)雜的主、輔設(shè)備。保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行是 生產(chǎn)管理人員最關(guān)心、花費(fèi)時(shí)間和精力最多的問(wèn)題，但也是故障最多、處理起來(lái) 最困難的問(wèn)題。 s i s 采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備系統(tǒng)故障的快速導(dǎo)出、故障分析與診 斷、故障預(yù)測(cè)與預(yù)警； 若發(fā)生故障時(shí)，能夠快速導(dǎo)出其故障首出原因、保護(hù)動(dòng)作順序、相關(guān)參數(shù)越 限狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障進(jìn)行快速分析，縮短故障分析處理時(shí)間； 綜合分析故障前后相關(guān)信息，結(jié)合設(shè)備( 系統(tǒng)) 模型及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，給出故障原 因，指導(dǎo)故障維修； 設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和智能預(yù)警對(duì)設(shè)備系統(tǒng)存在的風(fēng)險(xiǎn)和隱患及時(shí)提醒，對(duì)設(shè)備發(fā) 生的劣化性提前預(yù)警，有效防止設(shè)備損壞和突發(fā)事件的發(fā)生，充分保障設(shè)備和機(jī) 組的安全性。 ( 5 ) 提高設(shè)備檢修水平，降低生產(chǎn)成本 引入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的設(shè)備動(dòng)態(tài)管理先進(jìn)技術(shù)，突破傳統(tǒng)點(diǎn)檢定修的概念，實(shí)現(xiàn)真 正意義上的設(shè)備狀態(tài)檢修，大大降低生產(chǎn)成本。 2 3 監(jiān)控信息系統(tǒng)功能概述 根據(jù)s i s 的概念，s i s 可以包括很多功能，例如：生產(chǎn)過(guò)程信息監(jiān)視、統(tǒng)計(jì) 和分析功能；全廠(chǎng)調(diào)度和機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化分配功能；廠(chǎng)級(jí)及機(jī)組級(jí)性能計(jì)算和分析 功能；設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)以及故障診斷和維修指導(dǎo)功能；機(jī)組壽命管理功能；遠(yuǎn)程監(jiān) 視及技術(shù)服務(wù)功能等等。但s i s 功能不只限于這些方面，它必將根據(jù)全廠(chǎng)實(shí)時(shí)生 產(chǎn)過(guò)程綜合監(jiān)控和管理的需要，以及開(kāi)發(fā)應(yīng)用的實(shí)踐，不斷充實(shí)和完善。以下將 s i s 目前的主要功能進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明： 1 4 浙江大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 2 3 1 生產(chǎn)過(guò)程信息監(jiān)視、統(tǒng)計(jì)和分析 生產(chǎn)過(guò)程信息監(jiān)視、統(tǒng)計(jì)和分析功能是s i s 應(yīng)用的基本功能，通過(guò)采集全廠(chǎng) 各生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)信息，對(duì)全廠(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理、統(tǒng)計(jì)分析，形成 全廠(chǎng)生產(chǎn)報(bào)表和曲線(xiàn)，使用戶(hù)可以在各終端上對(duì)各生產(chǎn)流程進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)視和查 詢(xún)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息的共享?？梢詫?duì)全廠(chǎng)生產(chǎn)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，通過(guò)生產(chǎn)模 擬圖、趨勢(shì)圖、棒狀圖和參數(shù)分類(lèi)表等多種監(jiān)視方式實(shí)時(shí)顯示各單元機(jī)組及輔助 車(chē)間的主要運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)。能對(duì)全廠(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理、統(tǒng)計(jì)分析， 形成全廠(chǎng)生產(chǎn)報(bào)表和曲線(xiàn)，并能監(jiān)視、查詢(xún)和打印，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)與考核。實(shí)時(shí) 信息可以c s 或b s 方式發(fā)布。 生產(chǎn)過(guò)程信息監(jiān)視、統(tǒng)計(jì)和分析功能的主要功能和要求： ( 1 ) 正確組態(tài)生產(chǎn)工藝流程的監(jiān)視畫(huà)面，監(jiān)視畫(huà)面能夠突出反映出各功能 特點(diǎn)；正確顯示生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)、報(bào)警狀態(tài)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、運(yùn)行指導(dǎo)等信 息；能夠以趨勢(shì)圖、棒狀圖、相關(guān)參數(shù)組等多種形式進(jìn)行畫(huà)面顯示；相關(guān)參數(shù)顯 示畫(huà)面能夠顯示實(shí)時(shí)值；在定義時(shí)段內(nèi)的最大值、最小值以及平均值；畫(huà)面布局 合理美觀。 ( 2 ) 在操作指導(dǎo)的監(jiān)視畫(huà)面上，同時(shí)顯示相關(guān)的實(shí)時(shí)工況和指導(dǎo)信息，指 導(dǎo)信息必須直觀、清晰，對(duì)容易引起安全問(wèn)題的操作指導(dǎo)信息應(yīng)給出醒目的提示； 在性能試驗(yàn)的監(jiān)視畫(huà)面上組織好各項(xiàng)性能試驗(yàn)項(xiàng)目的條件界面；給操作人員提供 在線(xiàn)幫助信息；對(duì)人工輸入內(nèi)容的合法性進(jìn)行判斷，并采取有效措施防止非正常 輸入情況下的死機(jī)和程序失控現(xiàn)象。 ( 3 ) 模擬圖及單畫(huà)面動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)量滿(mǎn)足監(jiān)視要求，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)刷新周期不超過(guò) 5 秒，畫(huà)面刷新周期不超過(guò)5 秒。畫(huà)面支持符合國(guó)標(biāo)的漢字編碼。其色標(biāo)必須符 合生產(chǎn)工藝流程常規(guī)要求。 ( 4 ) 系統(tǒng)具有形成整個(gè)企業(yè)所需要的各類(lèi)報(bào)表的能力，按照企業(yè)規(guī)劃生成 企業(yè)所需要的各類(lèi)報(bào)表，例如，時(shí)報(bào)表、值報(bào)表、日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表、小 指標(biāo)競(jìng)賽報(bào)表等。具體的報(bào)表按照實(shí)時(shí)性以及企業(yè)管理分工要求分別由d e s 、 s i s 、m i s 完成。支持在線(xiàn)圖表軟件m i c r o s o f te x c e l 等，以實(shí)現(xiàn)報(bào)表的拓展功 能。 ( 5 ) 系統(tǒng)具有報(bào)表打印輸出、畫(huà)面和趨勢(shì)曲線(xiàn)等顯示畫(huà)面硬拷貝功能。 浙江大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 ( 6 ) 用戶(hù)操作界面友好。 2 3 2 全廠(chǎng)調(diào)度和機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化分配 為了滿(mǎn)足不同運(yùn)行需求，廠(chǎng)級(jí)優(yōu)化負(fù)荷分配子系統(tǒng)的運(yùn)行方式包括：三種手 動(dòng)方式、9 6 ( 2 8 8 ) 點(diǎn)曲線(xiàn)方式和a g e 方式。電力負(fù)荷調(diào)度中，“調(diào)度到機(jī)”的a g e 方式是目前普遍采用的方式，隨著“廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”的來(lái)臨，為了提高電