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电厂监控信息(SIS)系统简介

作者：王 峰

来源：《硅谷》2010年第05期

摘要: 介绍电厂厂级信息监控系统的功能、作用、设计原则和一般结构,为SIS系统的应用普及做好铺垫。

关键词: 监控信息系统;功能;应用

中图分类号:TM7文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0310027-01 1 概述

电厂的厂级实时监控信息系统(简称SIS系统,Supervisory Informa

tion System)属于厂级生产过程自动化范畴,是电厂管理信息系统(MIS)与各种分散控制系统(DCS)之间数据交换的桥梁。厂级实时监控信息系统以分散控制系统为基础,以经济运行和提高发电企业整体效益为目的,采用先进、适用、有效的专业计算方法,实现整个电厂范围内信息共享。厂级生产过程的实时信息监控和调度为全厂整体效益的提高、信息技术的提升和稳定、经济运行打下了坚实基础。

2 厂级实时监控信息系统的功能

厂级实时监控信息系统对于电厂的安全稳定运行具有十分重要的意义。主要集中各单元机组的参数及设备状态信息、从厂级管理的高度对各机组运行工况进行监视、分析和判断,并做出决策,指挥机组运行。电厂SIS系统的主要功能:

1)监视、指导机组的运行,当机组在一定的负荷下运行时,各种参数存在着与负荷及其他运行条件对应的理想值,通常称之为目标值。这些目标值是根据设计、运行、热力实验等技术参数确定的,机组在运行过程中,如果这些参数偏离了目标值,就会造成热经济损失。因此SIS系统应具有监视机组的运行参数,在其发生偏离时,及时警告并对偏离进行分析计算,得出调整的操作方式,以指导机组的运行优化。

2)科学分配机组负荷,根据电网总调度下达的全厂发电总负荷,对各机组出力实施不同的合理分配。电厂SIS系统的负荷分配,在满足厂级总负荷时,以大偏差优先、小偏差负荷优化为原则,同时,根据各单元机组负荷响应性能,尽可能满足单元机组负荷优化操作条件,以获取整体的最大经济效益。

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3 SIS系统的应用举例

1)热力参数实时监测,现场实时数据可以图形(画面、曲线、棒图、趋势)显示形式,实时全面的显示全厂各热力系统的设备运行状态、运行参数、系统图,为厂级生产管理人员及其运行人员提供形象直观、界面友好、实时更新的数据信息,帮助了解整个系统的运行情况及各测点间的关系。

2)经济分析模块,给出电厂各机组处于稳态运行时在线性能计算结果、状况分析和优化指令。包括高压缸、中压缸、低压缸效率和整机效率、热耗、各加热器参数及性能分析、机组工作过程的热力过程线、计算值和设计工况的偏差值以及这些偏差值引起的能量损耗等等。据此评价运行的质量及机组设备的完好程度,对提高机组的管理和适时安排机组的检修具有重要意义。

3)寿命管理,模块寿命监测的主要功能是在汽轮机起停过程和甩负荷等负荷激烈变化过程中,在线计算和监测汽轮机转子由于受到交变热应力作用而产生的低周波疲劳损耗,该模块对保证汽轮机在役期内的安全、机组运行以及延长老机组的寿命具有重要的指导作用。

4)负荷最优分配模块,根据电厂各机组间热耗、升降负荷特性、设备寿命损耗和燃料价格等因素,对机组间的负荷进行优化分配(包括启停),使整个电厂可以在最低的成本下运行。 5)启动指导模块,将机、炉起停及负荷变化时的主要参数清晰地显示在屏幕上,并根据运行规程及运行经验,利用实测参数,对本次操作作出评价及对下一步操作作出提示。同时,对不符合操作规程的操作或寿命消耗记录下来,供分析故障时参考。该模块对用手动操作的或半自动操作的机组运行人员特别具有实用价值。

6)振动监测与故障诊断模块,本模块着重对汽轮发电机组的振动参数及相关参数引入计算站进行分析,对汽轮机采用热力参数诊断法进行诊断。对于高温、高压部件,其热应力是设备安全运行的一个重要指标,故温度、压力等值要设定严格的限值范围,一旦发生越限情况,系统便会发生报警。若发生报警,系统还会自动进入模糊故障诊断模块,进行引起该越限原因的诊断计算,从而判别可能发生的故障。

7)实时/历史数据处理模块,SIS系统可以对机组参数进行长期的监测和管理,采用实时数据库系统,为机组建立、保存运行和故障档案、保存机组运行的历史数据。必要时,可检索机组各类历史数据档案,进行分析、研究。 4 SIS系统的一般设计原则

1)网络合理规划,对电厂网络信息系统要进行总体的合理规划,避免重复设置,节约投资及工程量。设计时一般要求SIS系统做为桥梁连通电厂管理信息网(MIS)和DCS实时数据网(包括相关辅助控制系统数据网),既要保证单元机组网络运行的安全性,又要有利于网络间数据信息流的共享与交换。

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2)标准化全厂计算机系统的软、硬件接口,统一、规范的计算机接口,有利于系统的应用及开发。系统软件平台开放,能与第三方软、硬件兼容,实施时工作量小、安全性能高。

3)网络的安全要求,由于DCS系统直接面向生产过程,DCS系统网络故障可能导致整个机组的瘫痪,因此,在整个网络拓扑结构中起承上启下作用。SIS系统对网络安全的作用不容忽视,这一点在设计中要特别考虑。

4)合理选用软件功能,SIS系统功能的核心是应用软件。现场的实时数据资源、厂级管理信息资源集中到SIS系统,对数据进行收集、分析、处理直至产生优化控制指令。报警需要的是合理有效的处理软件,因此软件的适当与否是系统能否发挥效益的关键因素。 5 厂级实时监控信息系统的结构和要求

SIS系统通常和全厂网络系统采用一体化布局,其优点是:系统稳定、网络性能可靠、易于维护和应用功能扩充。网络结构一体化布局的基本设计原则:采用多层分布式C/S结构,最大限度的减少系统间的通讯转接,平衡服务器和不同客户机之间的数据流量,开发了服务器端和客户端应用软件包。

随着电力市场竞争的日趋激烈,电力企业的科学化管理逐步提高到一个新的层次,SIS系统以其先进的监控方式、科学的分析、诊断方法、良好的记录存储功能、满足了电力企业以效益为中心的管理理念,顺应了电力市场厂网分开、竞价上网的发展趋势,为电力企业的生产管理决策提供有力的支持。

参考文献:

[1]董张卓、秦红霞,采用面向对象技术和方法的电力系统网络拓扑的快速跟踪[J].中国电机工程学报,1998,18(3):178-181.

[2]马国华,监控组态软件及其应用,北京:清华大学出版社,2001. [3]张桂香、王辉,计算机控制技术,北京:电子科技大学出版社,1999.