SIS数据范文（精选7篇）
SIS数据 第1篇
SIS系统属于厂级生产过程控制自动化的范畴,电厂SIS系统以分散控制系统DCS(Distributed Control System)为基础,集发电实时生产过程监测、优化控制、实时生产过程管理为一体,具有厂级实时生产过程监控、厂级负荷优化调度、厂级及机组性能计算、经济指标分析及诊断、优化运行操作、设备寿命管理、主机和辅机故障诊断等功能,其作用是提高机组运行的安全性和经济性, 提供在线分析和指导,并为管理决策服务。
2 SIS发展现状
SIS的概念是由时任中国电力规划设计总院(目前已更名为中国电力工程顾问集团公司)专家委员会委员、行业知名专家侯子良先生提出,众多行业专家、企事业单位共同补充、完善而来。目前经过10余年的发展,SIS在火电厂中发挥了重要作用,主要体现在以下几个方面:
(1)统一了全厂数据采集平台,为系统间互联、发电集团及环保部门的监控管理提供了有力的保障;同时,为电厂各层人员实时监视运行提供了良好的平台。
(2)突破了单元级管理,使公用系统的单位能耗得到有效分配、控制;
(3)实时地计算分析了厂内大、小指标,便于管理层对运行人员进行考核、激励;
(4)通过长期的运行,保存下了大量宝贵的历史数据(包含故障期间数据、机炉启动数据等),为故障分析、数据挖掘提供了宝贵的素材单元机组DCS系统,以处理速度为较高优先级,其数据保存的密度大,但时间短,常规仅能保存1个月左右;而SIS系统采用专用实时数据库,利用高效压缩算法,其存储周期往往在3年以上。
3 SIS系统功能简述及运行情况
3.1 SIS的定位
火电厂厂级监控信息系统(SIS系统)是主要为火电厂全厂实时生产过程综合优化服务的生产过程实时管理和监控的信息系统。它介于DCS与MIS系统之间,应划归为安全Ⅱ区,属于“实时、非控制区”[1]。
3.2 SIS的结构
根据国标DL / T 924-2005的要求,SIS在实际使用过程中,其实体主要包含三大部分内容:系统硬件、系统软件、网络集成。
3.2.1 系统硬件
本部分是系统软件运行的载体,主要包括:数据采集接口机、后台服务器、各功能站、交换机、外围设备(如打印机、离线存储等)等。这些设备根据电厂规模不同、投资规模大小,其具体配置差别较大,档次高低也有较大差别。
3.2.2 网络集成
SIS中所涵盖的网络规模,主要包含两部分内容:系统间远距离光路通讯、SIS机房内网络通讯。按国标DL / T 924-2005的要求,其骨干网及服务器出口网络速率,目前要求不低于1000M,功能站、客户端之间,不低于100M。
系统硬件及网络集成后,为各模块奠定了运行的基础,其基本架构如图1所示。
3.2.3 系统软件
国标DL / T 924-2005对SIS的软件功能进行了规定,其主要包含三个层次的内容:数据采集及存储层、基础功能应用层和高级模块应用层。
其中,全厂生产过程监控模块,属于数据采集及存储层。本层是整个系统的基础,主要包含接口软件、实时数据库软件、组态软件、数据C/S、B/S展现软件、报表软件等。
基础功能应用层主要包括:机组级及厂级性能分析、耗差分析、运行优化、运行调度、绩效考核等模块,其主要内容是根据采集的“生数据”,根据发电企业的实际情况,计算各类指标,并进行统计、考核。
高级模块应用层主要包括:机组在线实验、负荷分配及负荷调度、主机和主要辅机故障诊断、设备寿命计算和状态分析、汽轮机振动分析、机组仿真实验等功能。
常规SIS产品的结构构成如图2所示:
3.3 SIS功能使用效果
目前,在SIS系统的使用过程中,大部分企业仅停留在数据采集、性能计算、耗差分析、统计报表、绩效考核等层面,这部分功能对企业掌握自身管控水平、横向对标等起到了积极的意义,但整体对生产运行优化的指导意义不明显。主要原因有以下几个层面:
3.3.1 部分功能模块尚不成熟
本类模块主要有:设备寿命监测和分析、设备状态监测和故障诊断。
设备寿命监测和分析模块通过实时监测机组主要设备的状态参数,如温度、压力、流量和负荷等,在机组启停过程和甩负荷等负荷激烈变化过程中,根据数学模型计算其机械应力和热应力,并根据交变应力转化为当前运行工况下的寿命损耗率,从而量化和评估锅炉、汽机等主要设备的寿命损耗,以达到维持机组运行可靠性、减少设备检修费用和延长使用寿命的目的。但本部分设备寿命分析的模型目前尚不成熟,同时,在发电企业的生命周期内,温度、压力、负荷的一次变化,对设备寿命的影响属于微量影响,目前尚没有具备足够的数据支撑来拟合模型,现场大部分仍需要实施单位的主观估计。
设备状态监测和故障诊断是由状态监测和故障诊断两部分组成。状态监测针对各种运行状态参数,结合其历史信息,考虑环境因素,采用专业的分析和判断方法,评估其是运行状态,并进行显示和记录,能够对设备潜在的故障进行预警,并给出处理方案。故障诊断方法目前一般是由多名专家在故障发生后,分析各系统中记录的事件、数据,分析故障根源,其判断方法中人为主观因素影响较大。
3.3.2 功能模块与企业调度模式不符
本类模块是指“厂级优化负荷分配”,该模块利用SIS数据库中的试验、测试数据、性能计算数据和MIS系统中的燃料价格、发热量、上网电价等数据,形成最新各种经济特性曲线,并通过读取网调或值长下达的负荷指令曲线,根据各机组的实际运行经济性,在安排出相应的备用容量后,计算输出电厂各机组的负荷分配结果及开停机计划,以等微增原理或动态规划法准确迅捷的分配到每一台机组。[2]
该模块是在多因素下求最优解,以全厂发电最低成本为目标,以电网调度负荷为数据来源,将发电负荷分配到机组。但很多发电企业与电网之间建设有AGC系统(Automatic Generating Control自动发电控制系统),AGC系统能够直接调度到机组级别,无须电厂自行分配。所以,在新建机组时,建议企业根据自身的调度模式,对SIS的功能模块进行取舍,避免资金的浪费。
3.3.3 SIS计算结果对运行值班指导性弱
目前实际的SIS功能模块在使用中,会遇到如下问题:
(1)发电企业的变工况运行(变负荷、变煤种)时,各指标基准发生变化,尤其在近几年,煤炭资源紧缺,导致电厂煤种变化剧烈,往往通过系统计算后的数据,与实际偏离很大,一旦有不准确的结果混入,运行人员无法判断数据的可靠性,数据不再具有指导意义。
(2)运行优化操作模式无法固化,目前仍以运行人员的经验传递为主要方式;
(3)节能降耗效益无法量化;
(4)管理层与运行人员之间缺少有效的沟通手段,导致管理仍以粗放型为主。
4 基于SIS平台的功能探讨
4.1 功能介绍
为解决变工况、变负荷的实际运行情况,本文提出数字锅炉平台的概念。数字锅炉利用煤炭元素分析法,抛弃常规工业分析法,将煤炭成分在入炉之前进行数字模拟分析,判定碳、氢、氧、氮、硫等元素含量。在实际运行中,数字锅炉依靠实际采集数据驱动。当负荷、煤种等工矿变化时,其锅炉、汽机的热力参数均有一定的滞后性,而依靠目前的计算处理速度,已能够超前的计算出系统最优状态。数字锅炉是一台虚拟的锅炉,其背后是根据锅炉实采数据、依靠大量模型支撑的设备,与实际锅炉进行实时对比,对于偏差大的可控参数,值班人员能够方便地观测到理论优化数据。数据为厂级指标参数,如:发电负荷、厂用电率、发电煤耗、供电煤耗等主要指标;通过筛选,将与大指标紧密相关的指标分解到锅炉设备(目前尚未纳入汽机指标),利用同步数字锅炉作为基准,对于偏差数据,以套色显示。目前,锅炉主体设备的核心参数,均列两列,一列为实际数据,一列为理论优化数据,值班人员对于偏离数据可进行调整。
数字锅炉的优势体现在以下几个方面:
(1)运行管理水平的提升。
使电厂能够从锅炉设计者的角度,进行质量把关、经济分析、操作指导、安全预测;
(2)运行节能水平的提升。
根据实际锅炉运行情况,为运行人员提供动态经济优化基准;
(3)运行操作水平的提升。
数字锅炉为实际锅炉运行操作,全面提供动态校核目标参数,提供自动调整目标参数。
4.1.1 状态吹灰
在所调研的发电企业中,锅炉吹灰均采用固定时间间隔的吹灰法,即:值班人员轮值时,按规定的时间间隔进行吹灰,每12小时进行一次长吹,每6小时进行短吹(吹灰间隔根据燃烧煤种不同,间隔不同),而吹灰之后的效果也是靠经验来判断。实际运行中,锅炉过吹或欠吹均会影响企业效益:锅炉过吹,不但会增加锅炉金属壁的磨损,还浪费了高品质蒸汽;锅炉欠吹,又会影响锅炉换热,严重的还会造成炉管爆裂,导致严重事故。
在数字锅炉同步计算的基础上,首先满足“预热蒸发过热再热”的热量分配比例偏差不超过10%,以锅炉效率为判定依据,对锅炉灰污染情况进行全面监视,当实际值与理论值偏差过大时,安排吹灰,避免过吹和欠吹现象。吹灰之后,锅炉效率马上提升,效果十分明显。
4.1.2 动态寻优
为解决运行优化模式无法固化的问题,使用动态寻优的方式。在实际运行过程中,对比单位能耗,总有零星的数据点,其单位能耗较其他模式低(运行模式好),而操作人员是无法捕捉并重复这类行为的。
企业发电煤耗的历史数据散点,其单位煤耗较高和较低的点出现概率低,大部分集中在中间段。如果能重复较低煤耗的操作,并逐步改进,可逼近发电企业的理论经济煤耗值。利用可配置的参数进行选择,将优化操作模式在历史数据中分离出来,使得在一段时间之内,较优化的操作模式能够展现出来,转变为运行人员的经验,再转变为运行人员的行为。同时依据此方法,可逐步改进。
5天内典型工况分析得到的主因素关联示例:
发电负荷1MW 0.285t/h入炉标煤量(150 < N < 240MW)
入炉标煤1t/h 0.74A磨煤机电流(150 < N < 240MW)
发电负荷1MW 3.273t/h入炉总风量(2.12 t/h二次风量)
总风量1t/h 0.049A送风机电流
发电负荷1MW 2.87t/h锅炉出力;2.32t/h凝结水量
给水量1t/h 0.95A给水泵电流
凝结水1t/h 0.15A凝泵电流(115.3A循泵电流)
主汽压力1MPa 57.1A给水泵电流(150 < N < 240MW)。
依靠以上方法,能够给运行人员提供明确的操作方向和指标。
4.2 使用效果对比
经过试验数据对比发现,该项目在实际使用过程中对企业的节能降耗起到了积极的作用。
试验方法:通过机组在试验全过程中,发、供电煤耗连续变化对比,定性、定量说明系统在运行优化、节能降耗中的作用,利用SIS系统的实时数据库,对试验过程进行连续统计,通过降耗差值法对降耗效果进行定量评价。
定性评价:连续监视正平衡标准煤耗变化,以趋势为依据,参考数值。如图3所示。
定量评价:单指标耗差分析,用反平衡标准煤耗进行校验,校验以偏差为依据,参考数值。管理降耗对比试验表明:
(1)试验前后,入炉煤低位发热量偏差-0.16MJ/kg,热值煤耗影响0.13g/kWh。
(2)4月平均环境温度为13.06℃;5月平均环境温度为14.69℃,上升1.63℃,因此,排烟温度应加入环境温差修正。
(3)发、供电煤耗统计偏差为5.81g/kWh和6.47 g/kWh;控制指标单项耗差统计结果为6.13g/kWh和6.65 g/kWh。校验偏差2.71%,小于5%。
(4)试验阶段,背压2.78的降耗,来自于节能技改 。排污率0.16降耗,也不属于管理降耗内容。管理降耗量 = 6.65 – 2.78 – 0.16 + 0.13= 3.84g/kWh
技能降耗对比试验表明:技能降耗量 = 1.78g/kWh
试验前后,负荷、发热量基准一致,参控指标耗差校验偏差<5%,排除非相关因素后,试验管理降耗量为3.84g/kWh,技能降耗量为1.78g/kWh,总降耗量5.62g/kWh。
5 结语
本文对目前SIS的现状进行了了解,并在同一个范畴内,提出了更靠近生产层面的业务方向。以数字锅炉模型为基础,提出了“动态寻优”、“状态吹灰”、“实时绩效”等模块,在此基础上,可进一步开发、完善出更多更具实效的模块。实现了“指标分解反馈纠偏”的工作闭环,实现了“执行问题反馈技能提升”的问题闭环,给企业管理人员提供了充分的管理手段和依据,能够量化系统经济效益,使企业做到责、权、利分配相对合理。
参考文献
[1]侯子良.再论火电厂厂级监控信息系统[J].电力系统自动化,2002,26(15):1-3.
[2]崔岩.火电厂厂级监控信息系统的设计与实现[J].郑州大学学报(工学版),2009年12月,30(4):112-115.
[3]周勇,张德成,郭强,等.厂级实时监控信息系统实施[J].发电设备,2004(z1):61-64.
SIS数据 第2篇
目前普遍认为,监控信息系统(SIS)是处于电厂分布式控制系统(DCS)与管理信息系统(MIS)之间的一套厂级实时信息系统,以机组的经济运行为主要目的。尤其近年来,电煤供应紧张,发电成本明显增加,如何挖掘电厂自身潜力,通过优化生产降低煤耗,在有限的资源条件下尽可能多发电,成为电厂迫切关心的问题,也为SIS提供了较大的市场需求。
同时,随着电厂规模的扩大,单元机组正朝着大容量、高参数和高自动化方向发展,为了保证机组安全发电,对单元机组运行人员现有专业知识、操作技能和排除故障应变能力的要求越来越高,加强对运行人员理论和操作的培训对于电厂安全运行起到至关重要的意义。因此,电站仿真系统目前已经在电厂中广泛普及,为电厂的安全运行保驾护航。
既要安全又要经济,亦即安全经济运行是电厂追求的最大目标。因此,很多电厂同时配备了机组仿真系统和SIS,这在物理上为电厂SIS与电站仿真系统提供了二者结合的可能,仿真机系统开发人员需要利用SIS数据快速逼真地进行调试开发,而培训人员也迫切需要实际电厂运行数据能在仿真机系统中与仿真数据进行对照和数据分析及演习。如何把SIS与仿真机有机结合,对SIS数据进行最大限度的利用,辅助仿真机开发并提升仿真系统的功能,成为仿真系统研制人员的探索之题。
1 SIS与电站仿真系统硬件的连接
SIS与电站仿真系统的连接包括硬件连接和仿真机SIS接口软件。硬件结构如图1所示。
SIS为每个控制系统提供独立的接口工作站,接口工作站一般装置双网卡,分别连接控制系统和局域网,负责控制系统的数据采集并向厂网开放。接口工作站具备一定的数据缓存功能,能在生产数据网故障情况下暂时将控制系统数据存储到本地,待故障恢复后将数据转移到实时数据库服务器中。
SIS与仿真服务器接口主要通过功能站及SIS接口相应软件实现通信。功能站一般装置双网卡,分别连接电厂局域网和仿真机局域网,负责实时/历史数据的采集、与仿真机主机的通信、历史事件回演的控制。功能站具备一定的数据缓存功能,可将从实时数据平台采集来的数据存储到本地,从而减小实时数据库服务器的负荷。
SIS实时数据平台与仿真机局域网之间使用硬件或软件防火墙进行隔离,在防火墙的配置方面,遵循最小最适用原则,仅打开必要的端口,封闭所有无关端口,以提高SIS实时数据平台的安全性。
2 SIS与电站仿真系统软件接口的实现
2.1 SIS接口应用软件结构设计
由于电厂生产过程数据海量、无序,并且精度要求高、带有时标,比较常见的是使用实时/历史数据库。实时数据库可以采用如InSQL和PI等实时数据库系统,能提供方便易用的客户端程序和通用的数据接口。目前市场主流系统主要提供3种接口方式:世界多数著名DCS厂家专用接口、基于过程控制对象链接与嵌入(OPC)标准的通用接口、基于应用编程接口(API) 开发的特殊接口。
目前在国内SIS中应用较多的是美国OSI Software 公司的PI 实时/历史数据库,这里以PI为例,首先在功能站安装PI客户端应用及接收SIS数据库的网络通信软件和与仿真主机通信的网络通信软件,这样,功能站就实现了同时与SIS和仿真系统连接的功能,然后在此基础上可以开发SIS接口应用软件。结构如图2所示。
2.2 系统组成
SIS接口软件系统由数据读取、数据发送、点表管理、数据管理4个部分组成。SIS接口软件主要实现现场数据历史回演功能。软件作为SIS与仿真系统连接的桥梁,通过专门的SIS软件接口从SIS服务器获取历史数据或实时数据,然后在仿真机上运行。
1)数据读取:
读取实时数据时只读取数据和状态显示、趋势和报警等必需的数据,以减少数据量,提高数据提取速度;读取历史数据时应具备按时间段读取和解压缩功能,并将数据缓存于本地数据库或本地文件中。
2)数据发送:
按照点表顺序成块地将数据拷贝到数据共享区,供仿真系统使用;数据发送可加速和减速。
3)点表管理:
对每个画面配置一个点表,目的是降低读取画面所需数据的时间,读取实时数据时由点表管理子系统根据当前调用的画面决定使用哪个点表,读取历史数据时使用总点表,以便将所有数据都读到数据缓冲区。
4)数据管理:
通过数据管理子系统分配数据缓冲区大小,以及添加、删除数据缓冲文件。
2.3 实际连接
步骤如下:
1)从现场获取DCS的PI测点库,包括标签、描述、类型等。
2)为了连接SIS与仿真服务器,必须创建PI测点库和DCS变量的映射表,映射表字段通常包括标签、标签描述、模型变量名、数据类型等。
3)启动PI接口程序,连接PI服务器,登录PI服务器。
4)连接PI服务器成功后,接口软件可提供选择实时读取PI服务器的数据或者按时间段来读取PI服务器的数据,可以是几分钟、几小时的数据,也可以是几天甚至几个月的数据,接收到的实时数据或历史数据存储在仿真机上,然后发送至仿真服务器,仿真服务器再广播到各个操作员站,期间可以选择加速或减速,可以实现运行冻结或回放等功能。
3 SIS数据在仿真机中的应用
3.1 调试仿真系统
完整的仿真系统包括设备特性的数学模型和参数,应与实际系统高度一致,同时,仿真DCS逻辑和相应控制参数应足够精确,这样的仿真系统才具有实时、逼真、临场感的特点[1]。由于各种类型的设备特性和参数在各电厂运行情况会有不同的表现,为了真实反映其实际情况,要从SIS取得现场实际数据作为参考。因此,在仿真系统的调试过程中,通过现场数据与仿真数据的比较,不断地调整仿真系统数据的数值,如可以通过开关阀门或泵改变其工作状态、调整PID 参数和动态特性等方法使其与现场数据尽可能接近,这样使得系统的数学模型和逻辑参数达到与实际系统的高度一致,仿真效果也将更加接近实际。通过比较数学模型与SIS的运行参数和状态,可以动态地校验数学模型的正确性,调整数学模型的参数和系数[2]。
3.2 提高培训工况逼真度
仿真培训时,学员可以选择各种工况的初始条件装入,进行有针对性的培训练习,所以存储好各种工况的初始条件非常重要,初始条件的好坏将影响培训的效果[3]。如果在调试某个工况过程中,运行SIS接口软件,把SIS数据导入仿真系统,当模型运行稳定时,把仿真系统当前的运行参数存储为该工况的标准的初始条件。由于这些初始条件更接近于现场的运行参数,因而进一步提高了仿真的逼真度。从冷态到满负荷的各个关键阶段,都使用该方法进行调试和存储初始条件。
3.3 分析现场事故
SIS与仿真系统连接后,现场发生故障或事故时,可将SIS上的数据导入仿真系统,对事故过程进行重演和回放。由于在仿真系统中可以对重演过程进行控制,如加速或慢放,因而可以仔细分析事故发生的过程,同时找出操作失误之处。对新上岗人员来说,以前没有处理或碰到此类情况,现在可以随时找出这些数据进行分析或学习,以提高今后进行应急处理的能力。
3.4 预测实际机组运行
在运行人员培训过程中,如果想知道实际机组在目前条件下今后一段时间内的运行情况,可以在仿真机上进行实验。导入当前SIS数据进入仿真系统并设置部分关键参数,就可以模拟和预演电厂机组的各种可能的运行工况,预计实际机组一定时间内的运行状况,并采取措施以消除可能的故障隐患,从而保证电厂安全和经济运行。
4 结语
目前已经在台山及萧山等多个电厂进行了SIS与仿真机的连接,并利用SIS数据进行仿真机功能的扩展利用,结果得到客户的高度认可。目前,传统仿真已经进入成熟阶段,随着SIS的广泛应用,仿真系统也应该与时俱进,为客户提供更高质量的技术和服务,并促进仿真技术的进一步发展,为大型发电厂安全、经济运行提供一种数字化保障。
参考文献
[1]高叔开,纪连恩,高磊.火电机组DCS仿真新思路.电力系统自动化,2005,29(10):73-75.GAO Shukai,JI Lian en,GAO Lei.Newtrain of thought aboutthe DCS si mulation of the thermal power generating units.Automation of Electric Power Systems,2005,29(10):73-75.
[2]段新会,姜萍,彭峰.DCS组态文本自动映射电站控制系统仿真模型软件开发.计算机仿真,2003,20(1):102-105.DUAN Xinhui,JI ANG Ping,PENG Feng.Development ofDCS configuration text automatic correspond to control systemsi mulation model software used in power station.ComputerSi mulation,2003,20(1):102-105.
基于SIS的电厂运行可控指标优化 第3篇
自发电厂监控信息系统SIS(Supervisory Information System of plant)的构建思路被提出后,已开发了很多应用功能,如生产过程监控、性能计算、运行优化等[1,2,3,4,5,6]。如何利用SIS实时/历史数据库平台、强大的数据传输与运算功能,找到一种简单易行、可操作性强、易分解责任的指标动态优化模型是SIS功能由监控型向管理型转变的需要。
本文提出的运行可控指标管理方法是基于过去开展小指标劳动竞赛发展起来的一种管理方法。其实现是在SIS的基础上,对运行各值的监控参数值按值进行分段处理,以平均值、最大值及发生时间、最小值及发生时间、各区段中的运行时间等指标来反映运行参数在范围内的波动状况,并和各工况运行的优化值进行比较。并按运行班值来进行数据统计,从而达到全面反映机组运行状态、增强运行人员的责任感、充分调动其积极性、提高运行效率和经济性的目的。其操作简单,易于实现,便于运行人员理解应对,在实际运用中起到了很好的效果。
1 SIS的构成与功能
1.1 SIS的构成
在一般火电厂中,SIS处于信息化控制和管理的中间层,它是介于MIS及DCS的中间层。SIS的系统建设一般包括实时/历史数据服务器、数据采集前端、过程管理功能站和客户机等硬件以及建立在数据服务器基础上的各种应用软件[7]。
实时/历史数据服务器是整个SIS的核心。它用来保存生产过程中的实时和历史数据。按照实时数据库的内核来划分可分成2类:采用专用内核的实时数据库与采用关系数据库内核的实时数据库。前者的典型代表为AspenTech公司的InfoPlus以及OilSystem公司的PI;后者的典型代表为Wonderware公司的Fac2torySuite2000及Honeywell公司的生产产品[8]。
由于生产过程数据量大,精度要求高,而且带有时间标签,专用内核的实时数据库是面向工业过程开发的产品,故系统的响应速度、可靠性、容量在面向过程应用的支持方面有极大的优势。因此,国内外类似系统建设一般都采用专用的实时/历史服务器,如西塞山发电厂采用的是美国OSI Software公司的PI数据库[9,10]。
数据采集前端:根据SIS建设的需要,在电厂原有控制系统基础上增加部分软、硬件用于与实时/历史数据库的通信。二者的通信方式可以很多,目前电厂SIS建设主要采用分布式数据采集前端,即前置机的解决方案。
SIS网络的通信:SIS的通信特点是信息量大,要求数据通信能力强,并拥有各种网络接口,与机组DCS、水网、脱硫网、灰网、煤网、辅助车间监控系统、SCADA系统以及MIS等都存在对应接口。以太网(Ethernet)因其组网的灵活性和方便性,已经成为网络技术的主流。以太网可以采用多种拓扑结构,一般有星型、环形、总线型3种。
SIS的功能站和客户机:功能站用于完成SIS所定义的各种功能,从SIS实时数据库中取得数据并进行计算和分析,然后将分析结果存入数据库中,供其他系统调用。客户机作为SIS的终端设备安放于各使用部门,用于访问与数据库相连接的Web服务器,以画面、趋势图、棒状图等形式显示锅炉、汽轮机、发电机以及全厂辅机系统的运行状态、参数和系统图等。客户端分为C/S结构体系和B/S结构体系,目前因后者维护方便,不需要在客户端安装专门的软件,在实际中较多采用这种体系[11]。
西塞山发电厂的SIS是为火力发电厂建立全厂生产过程实时/历史数据库的平台,是为全厂实时生产过程综合优化服务的实时生产过程监控和管理的信息系统,属厂级生产过程自动化范畴。以DCS为基础,以安全经济运行和提高电厂整体效益为目的,是实现从DCS到管理信息系统MIS的桥梁[12]。其典型的系统配置如图1所示[13]。
1.2 SIS的功能
SIS以网络和计算机软件技术为基础,一方面,将面向机组的DCS、NCS和面向全厂的煤、灰、水、RTU等自动化系统互联,建立统一的实时数据库和应用软件开发平台[14];另一方面,系统与MIS、ERP系统互联。架设起控制系统与管理系统之间的桥梁,实现生产实时信息与管理信息的共享。在此基础上,通过计算、分析、统计、优化、数据挖掘手段,及图形监控、报表,Web发布等工具,实现发电厂生产过程监视、机组性能及经济指标分析、机组优化运行指导、机组负荷分配优化、锅炉吹灰优化、设备故障诊断、寿命管理等应用功能。从而,在更大的范围、更深的层次上提高生产运行和生产管理的效率,为企业经营者提供辅助决策的手段和工具。最终提高发电企业的综合经济效益。其与MIS及DCS技术区别如表1所示[15],其中,数据流向为DCS?SIS?MIS。目前,在保证SIS与DCS数据传输安全的前提下,少量的SIS数据可以反向传输到DCS,如负荷优化分配及燃烧优化分配的数据。
2 基于SIS平台的可控指标优化问题
2.1 可控指标的选取
火电厂所监测的热经济性指标很多,主要分为对热经济性产生影响的一次参数和经过分析计算得出的二次参数[16]。
对热经济性直接产生影响的一次参数包括:主蒸汽温度、主蒸汽压力、再热蒸汽温度、给水温度、凝汽器真空、再热减温水量、过热减温水量、锅炉排烟温度、锅炉排烟氧量、飞灰可燃物含量等。
反映热经济性的主要二次参数包括:排烟热损失、机械不完全燃烧热损失、锅炉效率、汽轮机效率、汽轮机热耗率、汽轮机汽耗率、高中压缸的效率、各加热器端差、凝汽器端差、发电煤耗率、供电煤耗率、厂用电率等。
影响热经济性且以“量”和“率”体现的相关的主辅机参数包括:主汽蒸汽量、再热蒸汽量、各级抽汽量、汽轮机排汽量、锅炉耗煤量、发电机功率和发电量、吸风机耗电量和耗电率(或单耗)、送风机耗电量和耗电率(或单耗)、制粉系统耗电量和耗电率(或单耗)、循环泵耗电率等。
上述指标可分为可控指标与不可控指标。可控指标是通过参数调整和运行方式的改变可以减小耗差得以优化的指标。主要包括主汽温度、主汽压力、再热温度、过热器减温水流量、再热器减温水流量、运行方式、加热器疏水端差、预热器入口氧量、排烟温度、送引风机总电耗、制粉系统总电耗等。而不可控指标是由于环境、设计、制造偏差、设备运行中出现的改变所引起的,其相关参数主要包括给水泵焓升、加热器给水端差、高压缸效率、中压缸效率、再热压降、送风温度、空气预热器漏风率等。
为提高运行人员的积极性,选取指标应以调动运行人员调整操作的积极性为目的,故本文选取发电量、厂用电率、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热汽温、制粉电耗、燃油量、飞灰可燃物、排烟温度、真空、端差和补水率作为可控指标进行优化评价。
可控指标的基准值选取目前有5种常规方法确定[17]。
a.采用制造厂提供的设计值。如主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度等。
b.采用最佳运行试验的方法。在进行设备消缺后,进行若干工况的试验,确定应达值,如排烟温度、烟气含氧量、汽水损失等。
c.采用变工况热力计算结果。如汽机真空、给水温度等。
d.采用历史数据的统计值。对一段时间内机组运行指标数据进行分析、统计,得到某些指标的应达值。
e.自动寻优确定。各工况在不同的边界(如循环水温、大气压力等)有不同的应达值曲线,曲线由系统自动统计机组的最佳运行状态而形成。
上述5种方法各有优缺点,采用何种方法确定基准值应当依据实际情况选取。
2.2 可控指标分解方法
当统计某个值在一段时间(如某个月)内的运行业绩时,需要使用一种算法来确定该班值的在岗时间和轮休时间,以利于完成对该班值的统计。以五班四倒为例,来说明这种计算机算法。如果要知道某天的值班次序,通常以人工方式查阅电厂运行值班表,由于考虑到闰年闰月等因素,SIS必须准确统计各值参数,由于值班次序按每5天循环,根据火电厂运行值班表,将5天的值班次序做成一张表,并将表中每月第一天作为值班起始时间,以后任意一天的值班次序均可由此推算出来。
3 可控指标优化模型的建立
运行可控指标考核标准分大指标考核和单项小指标考核2项。大指标考核包括发电量、厂用电率2个方面的内容[18]。
3.1 发电量及厂用电率数学模型
3.1.1 发电量
发电量的考核以机组实际负荷和调度负荷的差值来考核,5个值按该值大小排名,开停机及异常情况扣除,评价模型为
其中,Δρ为发电负荷偏离度,Psj为实际负荷,Pdd为调度计划负荷;0.03指调度规定各发电厂实际运行负荷可在调度负荷的±3%左右运行,为达到发电厂最大运行效益,发电量考核以调度负荷的+3%来评价,超过3%则不符合调度要求,为不合格电量。
3.1.2 厂用电率
厂用电率考核包括每台机给水泵、循环水泵、送风机、引风机、一次风机及制粉系统厂用电率总和,5个值按从小到大排名,单项指标加入制粉系统厂用电率考核。数学模型为
此处各风机、水泵的厂用电率均为折算到发电量下的比率。
3.2 小指标数学模型
单项指标考核包括主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热汽温、制粉电耗、燃油量、飞灰可燃物、排烟温度、真空、端差和补水率。
3.2.1 主蒸汽压力
主蒸汽压力以优化运行试验数据为参考值,主蒸汽压力偏离定滑定优化曲线进行考核。数学模型为
其中,P是实际主蒸汽压力值,pyh是根据不同负荷对应的优化运行压力,依次可以计算出运行中偏离额定参数的大小。
通过机组优化运行试验,机组选择滑压运行的经济性较好,其试验结果汇总于表2。试验表明,机组滑压运行时,相应的高压缸效率基本保持在82%以上,高压调门的开度为1、2、3号基本全开,4号调门开度范围为15%～55%。这样,在不同负荷下,通过选择不同的运行方式,结合高压调门开度的变化,就能够使得机组在变工况下保持较高的经济性。
由上述试验数据,可得出机组的定、滑压运行曲线(见图2)。通过试验,确定机组主辅机安全、经济合理的运行方式,得出机组在变工况运行时最佳的定、滑压曲线,为电厂经济运行和在线监测提供试验依据和指导。
3.2.2 主、再热蒸汽温度
每值偏离540℃时进行积分统计,数学模型为
主蒸汽温度按照机组设计值(540℃)进行统计,这样能够获得最大的经济效益。超温按照安全运行值考核。
3.2.3 飞灰可燃物
考核月度平均值,数学模型为
其中,ht表示时间t内的飞灰含碳量。
飞灰可燃物按SIS月度统计为准,按照各值最小的数据排名,均值低于计划值免于考核。
3.2.4 排烟温度
考核月度平均值,数学模型为
排烟温度控制在120～130℃之间的免于考核,低于120℃加大考核。每月SIS月度统计值根据当月负荷曲线折算到额定负荷下进行排名考核。
注:顺序阀指高压调节气门根据主汽压力与负荷依次开启至100%。
3.2.5 真空
考核月度平均值,数学模型为
其中,pzk是机组实际真空值,pdq为当前大气压力值,Δpzk是机组的真空度。
高于计划值免于考核。每月SIS月度统计值根据当月负荷与真空曲线折算到额定负荷下排名考核。
3.2.6 凝汽器端差
考核月度平均值。每月SIS月度统计值根据当月负荷与端差曲线折算到额定负荷下进行排名考核。
3.2.7 制粉电耗
考核月度平均值。每月SIS月度统计值排名考核。排名考核,低于计划值免于考核。
3.2.8 补水率
考核月度平均值。每月SIS月度统计值排名考核。排名考核,低于计划值免于考核。
3.3 应用实例
西塞山发电厂以SIS为技术平台实行可控指标的管理方法后,运行人员的指标意识大为加强,本文是按取台330 MW机组在同一天且机组负荷比较相近的情况下对指标进行比较。如表3、4所示。
由表3和表4的对比可看出,对于机组发电量、厂用电率、汽机侧主汽温、机侧再热汽温、汽机侧主汽压力、飞灰含碳量等相关机组参数,采用大指标和单项小指标作为可控指标进行优化考核时,在采用平均值、最大发生时间、最小发生时间、各区段中的运行时间等各种条件进行考核的情况下,上述参数各运行班值内的统计数值和波动状况都远优于不采用可控指标的情况。说明采用可控指标进行优化,可以全面反映机组运行状态,充分实现提高运行效率和经济性的目的。图3～4分别是主、再热蒸汽对比曲线图和飞灰含碳量对比曲线图。
4 结论
本文通过对火电厂热经济性指标进行分类,找出可控指标并按值进行分解,所建立的动态指标优化模型,可较好地反映机组运行状态,所建立的分析模型紧密结合生产实际,同时充分利用SIS平台这一电厂通用的管理软件可以很容易实现优化模型。运行可控指标管理在SIS平台上的应用,实现方法简单,可操作性较强,方便运行人员找出提高运行可控指标的管理手段,还具有模拟操作和分析功能。相比较耗差分析、供电煤耗分析等方法,因不用复杂的分析手段,更有利于运行人员落实责任,更有效地调动运行人员的积极性。通过在西塞山电厂应用,取得了明显管理效果。可控指标优化功能的应用也是SIS功能的一大突破,使SIS功能从监控型、分析型向管理型模式转变,此种简单易行的方法值得推广。
摘要：为了更加有效地利用火力发电厂厂级监控信息系统(SIS)平台上的大量数据,根据火电厂经济指标的特性将其分为可控指标与不可控指标。建立了动态可控指标的优化模型,选取发电量、厂用电率和单项指标等可控指标进行优化评价,并在SIS平台上建立了基于神经网络模型的动态优化策略在运行轮班内进行评比。以某发电厂的SIS应用为例,通过采用优化可控指标作为各值监控参数,基于SIS数据所建立的动态指标优化模型,能够较好地全面反映机组运行状态,基于神经网络模型的动态优化策略优于传统的指标评价体系的管理效果。
SIS数据 第4篇
上世纪末,随着电力市场的开放,很多发电企业从生产到管理实现了全程自动化,尤其是信息技术的应用,使管理模式发生了质的变化[1]。厂级监控信息系统(SIS)构建了一个全厂统一的实时生产信息数据平台,并在此平台上完成经济性、安全性等特性的保障优化。
SIS对生产管理过程遵循信息决策控制的模式,SIS依靠计算机网络系统在统一的时标下采集全厂生产运行实时数据,通过计算机对所采集的大量的、复杂的数据进行计算、分析,求得综合的技术经济指标,最后以技术经济指标为基础,评价全厂运行生产经济性、分析经济效益偏差点、产生对运行调整有指导意义的方案。
本研究主要探讨电厂SIS监控信息系统的分析与设计。
1 SIS的结构和功能
1.1 SIS系统总体结构
系统包括实时监控、厂级负荷分配、实时性能计算、运行分析优化指导、主辅机状态检测、设备寿命计算和状态分析、系统故障诊断和其他优化软件等,它们都是建立在分布式实时数据库平台之上的,应用实时数据来自生产现场DCS、PLC和其他工程控制系统(PCS)。实时数据库通过各种数据采集接口从现场收集大量的实时生产数据,并保存起来,同时其又可以通过通用接口从管理系统中获得管理数据以指导生产管理。另一方面,SIS系统提供开放的接口为MIS系统提供实时/历史数据和SIS系统计算/分析后的数据,为管理层的决策提供支持。整个SIS系统的总体结构如图1所示。
1.2 SIS的功能
(1) 提供完整统一的数据服务[2,3]。摒弃传统的专业壁垒,实现全面的、充分的信息共享,形成“全厂生产过程一体化”的概念,SIS实时信息可用于对电厂日常生产的各种实时信息进行综合管理,为实现安全、稳定、经济的系统运行提供完整、统一的决策支持信息。
(2) 统一的实时运行信息。SIS接收DCS、PLC等通过网络提供的实时数据,以统一的标准时标,在线监测设备运行参数、运行状态,并通过相应的计算,形成能表征发电过程的参数和指标,定期对计算结果进行存储,形成SIS历史数据库,该数据库可为运行操作、设备检修、电力市场经营提供必要的信息。
(3) 完整的经济技术指标。SIS以发电厂整体能量平衡计算、各个设备及系统性能分析、热力性能试验为基础,对发电厂整体能量系统的经济性进行实时监测,分析主要设备(如锅炉、汽轮机、发电机及相应辅机)运行过程中各项技术经济指标,最大限度地考虑灰、煤、水等公用系统,绘制全厂能流图,全面、合理地分析全厂的经济性,形成涵盖厂级性能计算、主要设备运行状态监视、运行经济性分析的知识库,该数据库支持全厂经济运行决策。
(4) 评价设备运行经济性。通过对控制层所采集的实时数据进行综合整理,为厂级生产过程的监控和管理提供技术支持,SIS实时监视发电厂的整体经济状态及各个设备的技术经济指标,并从综合指标出发分析各类参数的合理性、偏差因素、大小及其位置,分析参数的变化趋势,评价运行的经济效益。
(5) 生产设备的安全性评价。生产设备的安全运行是电厂生产的主要任务之一,SIS系统通过分析计算存储了全厂生产设备必需的安全运行信息,例如设备运行状态信息、设备寿命信息、设备故障信息等,为全厂的安全运行提供了必要的保证。
(6) 进行全厂能量审计。考虑整个发电厂的出力,从发电的能耗及各种综合技术指标出发,尽可能完善地分析各个系统及其参数的运行状况,汇总设备的各项技术指标并计算各类能耗,找出发电厂不合理利用能量的原因、查出损失的部位所在,并进行实时的“能量审计”、经济性故障诊断,考核运行质量,以提高发电厂的运行管理水平,有效地节约能源,降低机组发电成本。
2 SIS系统的分析与设计
2.1 硬件配置
SIS系统主干网基于交换式快速千兆以太网,网络协议以TCP/IP协议为主,采用结构化的综合布线,支持3层交换功能,具有完备的自诊断功能和极高的安全性。
2.1.1 网络拓扑结构
SIS网络系统在实现上必须做到网络交换机、计算机网卡、通讯线路等全冗余连接[4,5],并完成自动切换,这样才能保证在网络系统的任意设备或线路出现故障时实时数据不丢失。SIS网络连接电厂的DCS控制系统和其他控制系统,SIS系统中的实时数据库服务器、功能站、值长站、系统维护站以及办公大楼内的客户终端,形成一个统一的数据传输网络系统,整个网络系统的拓扑结构如图2所示。
2.1.2 网络可靠性和安全性
在网络系统的安全性及可靠性方面,本研究按以下几点对网络进行优化:
(1) 采用2台核心交换机,以GigaEthernetChannel技术构成具有高度冗余结构的核心数据交换平台,两台中心交换机之间互为备份,任何一台设备出现故障,都不会出现通讯中断,保证了数据通讯及SIS网络系统最大的可靠性。
(2) 采集子交换机采用两台交换机,互为备份,它与核心交换机采用双路光纤全网结构互连,任何一台设备出现故障,都会自动切换至备用设备及线路继续通讯,保证数据传输的不中断。
(3) 网络连接的冗余设计可以保证在任意两台网络设备之间存在两条链路,当一条链路出现故障的时候,另一条链路仍然可以保证交换机之间的连接,为网络数据传输提供保证。
在安全性方面,为了保证只有合法的计算机可以在SIS系统上进行信息访问及数据传输,本研究在交换机内配置访问控制列表,通过设置过滤器以保证:只有经过授权认证的值长站、功能站、服务器系统及客户终端等才能在SIS内部网络上接收或发送数据,而不在控制列表内的设备,则拒绝进行数据通讯传输,并予以封锁,以保证SIS内部网络的绝对安全。所有的交换机都设置口令,只有合法的系统维护人员才能修改传输控制指令。
在整个通讯网络上,各计算机服务器与功能站均运行TCP/IP协议,该协议具有错误检测与重发功能,当数据在通讯系统中出现差错时,目的站的TCP/IP协议根据数据包的序列号和校验位可立即作出错误判定,同时向源的站发送该数据包的序列号和重发指令,源站根据序列号会再次发送该数据包。这个过程可自动重复多次,直到目的站接收到正确的数据包为止。如果经过多次(可配置)重发无效后,则源站和目的站都出现错误日志并报警,同时所在路径的交换机会自动向网络管理系统发送错误信息,网管系统也会自动弹出错误信息并报警,由系统维护人员处理。
在本研究中,采用防火墙隔离,通过设置不同层次的授权传输权限,以确保SIS内部数据与外部传输的安全性,既保证了内部数据的完整性和安全性,也保证系统避免受到外部不确定因素的攻击。
2.1.3 SIS工作站
SIS工作站包括过程管理计算分析站、值长站和工程师站。
(1) 过程管理计算分析站。
系统设置过程管理计算分析站以完成所有核心的计算分析功能,包括:接收AGC指令和其他生产调度指令,以及SIS服务器传送来的全厂实时经济指标与实时成本核算信息,通过对上述信息的分析处理,结合本厂主、辅机系统和设备运行状况,完成经济负荷的分配功能;在各机组性能计算的基础上进行全厂性能计算,并对全厂运行工况进行经济性评估,分析经济指标,进行操作指导。
另外,过程管理计算分析站设置有软件保护密码,以防其他人员擅自改变程序和设定值等。
(2) 值长站。
系统配置了2台值长站,为全厂运行总值长专用。值长站是连接生产与管理的纽带,值长站享有功能使用的最高权限,值长站上不仅可浏览全厂工艺过程参数、进行机组操作指导及负荷分配管理,还可对各功能站的计算分析结果进行调用。
工作站上产生的优化运行建议和电厂领导的运行指令可以显示到值长站上,作为值长向运行人员发出指令时的参考。
值长站具有对负荷调度的决定权,值长可以依据状态分析、能量审计等进行工艺系统运行情况分析、决定负荷分配、下达调度指令。
值长站设置软件保护密码,以防一般人员擅自改变指令。
(3) 工程师站。
系统设置工程师站一台,通过该站对SIS网络和数据库服务器进行管理、维护、开发和故障诊断,统一管理SIS各功能模块所需的各类模型、参数,对模型和参数进行修改、补充,并可进行二次开发。
工程师站也设置软件保护密码,以防一般人员擅自改变程序和设定值等。
2.1.4 接口
SIS功能的实现基于全厂数据的收集,因此SIS必须与厂内其他系统有安全、可靠的网络联接,以实现SIS对下层控制网络(如DCS、辅助车间控制网、电网控制系统NCS等)进行实时数据的收集等操作。与SIS一样,厂内其他系统(如DCS、MIS等)均具有一定的独立性,SIS网络网关的功能首先要保持一定的隔离以防系统数据传输的混乱。
本系统为每一个DCS系统和各辅助系统的SIS接口配置一台接口机,以保证数据传输的安全性和准确性。SIS系统的数据来源于机组DCS和辅助车间控制系统。并且将生产过程实时数据和经过计算的经济性指标数据传输给MIS系统。
DCS系统与SIS的接口方式如图3所示。
辅机网与SIS的接口方式如图4所示。
SIS系统接口软件通过VIEW软件读取冗余服务器的数据,接口机分别与辅机网的两台交换机相连。
MIS系统与SIS系统的接口方式如图5所示。
SIS向MIS传送的实时点均在5 s内刷新其中开关量和变化较快的模拟量点,刷新周期为2 s,接口程序支持例外报告形式。
除上述硬件设备以外,还要考虑电源、环境、接地及抗干扰等因素。
2.2 系统软件平台
SIS系统具有两大基础平台:①数据通讯网络平台;②统一数据平台。网络平台为SIS系统数据共享提供保障,没有网络系统的支持,整个电厂就是一个个孤立的“自动化孤岛”;而统一数据平台作为SIS系统收集、存储、处理数据的中心,采用开放的分布式结构提供与各种系统在数据共享以及功能共享上的无缝集成。整个数据平台如图6所示。
从图6中可以看出整个数据平台分为3个层次:最下层的是数据采集层,负责从各种形式的数据源采集各种格式的数据,并将这些数据存入平台中一个分布式实时/历史数据库系统中;中间是数据库系统,负责存储大量的数据,并保持平台内部分布式实时数据库的数据共享,这是整个数据平台的核心;最上层是数据应用接口层,负责向基于数据平台的应用提供标准接口和与关系数据库的数据格式转换。
火电厂是典型的流程型生产企业,操作与控制的实时性都很强,生产过程的工艺数据是连续变化的,而且数量比较大。企业要获得生产过程的所有数据并加以集成和利用,就需要一个实时/历史数据库系统来提供支持。实时数据库平台的恰当选择对于火电厂SIS的建设显得尤为重要,统一的数据库平台可以简化各个应用软件的开发实施,避免系统的数据过度冗余和不一致性,减轻数据维护的工作量。实时数据库平台的选择可以结合以下几方面进行考虑:
(1) 数据存储效率和最大采集标签点数;
(2) 系统访问结构;
(3) 二次开发能力、开放性;
(4) 接口技术;
(5) 数据缓冲功能和容错功能;
(6) 已有的应用软件;
(7) 数据备份和安全机制;
(8) 可移植性和可扩展性。
本系统采用了美国OSI公司开发的PI数据库作为整个SIS的实时数据库平台。
PI数据库系统是一套适用于全厂范围内的信息监测和分析的软件系统,用于电厂数据的自动采集、存储、处理和监视,它是一种大型的实时数据库和历史数据库,能够以原始数据的形式长期在线存储工厂的所有生产数据,满足快速、高效地进行数据采集、存储和显示的要求,其保存数据的时间精度可达微秒级,具有智能和开放的结构、高效的存储方式,便于实施和维护。PI数据库还提供了清晰、精确的操作情况画面,用户既可浏览电厂当前的生产情况,也可回顾过去的生产情况,同时,PI为最终用户和应用软件开发人员提供了快捷高效的工厂信息,实现了信息共享[6]。
PI是基于服务器和客户端C/S结构的系统,规模从一千点到数十万点,伸缩性大、结构灵活,支持的平台环境广泛,如Microsoft Windows系列,Open VMS,Solaris,Unix,Linux等。PI的服务器模块集中存储和管理所有的实时数据,分布式数据采集接口采集现场的数据,客户端软件对数据进行显示和应用。
3 结束语
该系统成功应用于徐州华美热电厂生产运行综合管理系统[7],为企业管理层提供生产现场的实时数据,管理层根据运行数据对电厂运行数据进行分析,可以对运行设备的运行状况进行了解和掌握。徐州华美热电厂有5台锅炉,每台锅炉及其相关的现场设备都由独立的监控系统或仪表完成实时数据监控,本研究利用所开发的SIS系统,将不同的监控系统之间连接起来,使各个数据孤岛形成信息网,实现数据在不同的监控系统中能共享。
摘要：针对电厂各控制系统之间信息无法实现共享的问题,设计开发了厂级生产管理监控信息系统(SIS)。按照SIS的设计思想进行了总体结构和功能设计;根据安全性和经济性原则,从网络结构、工作站、接口等方面对SIS系统硬件配置进行了分析与设计。阐述了软件平台实时数据库的选择原则、PI实时数据库的特性。系统现场运行结果表明,系统软硬件配置合理,完全实现了预期的各项功能,达到了设计要求。
关键词：监控信息系统,网络结构,配置
参考文献
[1]武彦峰.企业信息化管理技术的发展和应用[J].研究与设计,2002(1):21-22.
[2]裴俊峰.发电厂厂级实时监控信息系统(SIS)的探讨[J].华中电力,2003,16(5):68-70.
[3]周勇,张德成,郭强,等.厂级实时监控信息系统实施[J].发电设备,2004(z1):61-64.
[4]张志刚,牛玉广.SIS系统的工程应用与实践[J].电力信息化,2004,2(5):61-64.
[5]宋云鹏,张晓梅.厂级监控信息系统的设计[J].吉林电力,2003(2):54-56.
[6]李蔚,陈坚红,盛德仁,等.火电厂的SIS建设及实时数据库平台的选择[J].浙江大学学报:工学版,2003,37(5):574-550.
SIS数据 第5篇
SIS(火力发电厂厂级监控信息系统)是集发电实时生产过程监测、优化控制、实时生产过程管理为一体,具有厂级实时生产过程监控、厂级负荷优化调度、厂级及机组性能计算、经济指标分析及诊断、优化运行操作、设备寿命管理、主机和辅机故障诊断等功能,其作用是提高机组运行的安全性和经济性,提供在线分析和指导,并为管理决策服务[1]。
性能计算与分析模块基于PI、eDNA、iHistorian等实时数据库平台,是SIS的基础应用模块之一,运行在应用服务器上。
最初的建模方式没有采用模块化的建模思想,这就不可避免地带来这样一个问题:由于模型具有极强的针对性,一个系统的模型无法用于其它系统的描述。但是实际的电站热力系统在基本组成及工作原理上有很大的共性,只要对传统的计算机模型在代码组织上作些合理的调整就可以增强计算机模型的可移植性。为了整个系统设计、调试和维护的方便,整个系统的软件设计均采用高度模块化的软件设计方式,即按照系统中各个设备的功能将其划分为不同的功能模块,通过集成这些功能模型就可以完成整个系统的功能。
2 性能计算模块功能描述[2]
(1)及时准确地计算、分析、评价全厂及各机组热力设备的技术经济指标,反映电厂运行的经济性,为运行管理人员提供技术经济参数;
(2)在此基础上、利用机组优化试验的结果,通过对机组热耗、煤耗有直接关系的各项参数进行连续的监督、分析,将机组运行各个参数实际值与基准值进行比较,计算出因两者偏差对热耗、煤耗的影响;
(3)能够充分利用实时/历史数据库中存储的海量数据,进行数据挖掘、分析,进行电厂实际的能损分析和能量审计工作,做到实时计算、实时分析,为优化运行和控制提供操作指导。
(4)为SIS其它应用模块提供基础数据。
3 性能计算项目及实现流程
3.1 计算项目
性能指标在线计算包括全厂、机组和设备三级计算功能,计算模型主要以美国ASME[3]、GB[4]为标准,凝汽器部分的计算符合美国HEI标准,水和水蒸气热力性质计算公式采用国际水蒸气性质会议确认的工业用IFC97公式。图1为性能指标计算项目。
3.2 实现流程
性能计算与分析模块通过计算平台(安装在应用服务器,一般在内网)从SQL Server关系型数据库(安装在集群)中读取机组、设备参数的配置信息,根据这些基本信息从实时/历史数据库(内网数据库服务器)中取得计算所需的数据,经计算平台进行一系列的计算、分析后,结果存储到实时/历史数据库中(内网数据库服务器)。结果则由BS发布平台(WEB服务器)从实时数据库(镜像服务器)中直接读取数据完成展示,如图2所示。
4 生产实时监视页面
4.1 性能监视页面
4.1.1 机组性能
机组性能主要实时显示机组级的技术经济指标,包括机组有功功率、机组负荷率、厂用电率、补给水率、机组发电标准煤耗、机组供电标准煤耗、热耗率、汽耗率、汽轮发电机组热效率、循环热效率等。
4.1.2 锅炉性能
锅炉技术经济指标主要包括:正平衡锅炉热效率(GB、ASME)、反平衡锅炉热效率(GB、ASME)、GB各项损失(排烟热损失、化学未完全燃烧热损失、机械未完全燃烧热损失、散热损失、灰渣物理热损失)、ASME各项损失(灰渣中未燃尽碳热损失、干烟气热损失、入炉燃料中水分引起的热损失、氢燃烧生成水分引起的热损失、空气中水分引起的热损失等)、锅炉热负荷、锅炉主蒸汽流量、锅炉主蒸汽压力、锅炉主蒸汽温度、锅炉再热蒸汽压力、锅炉再热蒸汽温度、锅炉给水温度、送风温度、煤粉细度、过量空气系数、排烟温度、锅炉氧量、飞灰含碳量、锅炉排污率、过热器减温水流量、再热器减温水流量、再热器压损、再热蒸汽压损率。
4.1.2. 1 锅炉性能(一)
锅炉性能(一)如图4。
4.1.2. 2 锅炉性能(二)
4.1.3 汽机性能
汽机主要技术经济指标包括:高压缸相对内效率、中压缸相对内效率、低压缸相对内效率,绝对电效率、汽轮机主蒸汽流量、汽轮机主蒸汽压力、汽轮机主蒸汽温度、汽轮机再热蒸汽流量、汽轮机再热蒸汽压力、汽轮机再热蒸汽温度、汽轮机各段抽汽流量、最终给水温度、最终给水流量、汽轮机轴封漏汽量。
4.1.4 空预器性能
空预器主要技术经济指标包括:空气预热器漏风率(GB、ASME)、烟气侧效率、空气侧流动阻力、烟气侧流动阻力、一次风温升、二次风温升。
4.1.5 凝汽器性能
凝汽器主要技术经济指标包括:凝汽器热负荷、凝汽器端差、凝汽器水侧阻力、凝汽器汽侧阻力、凝汽器真空、凝结水过冷却度、总体传热系数、冷却水温升、冷却水流量、冷却水流速、冷却管清洁系数。
4.1.6 加热器及除氧器性能
加热器及除氧器主要技术经济指标包括:加热器上端差、加热器下端差、除氧器端差、加热器进汽流量、除氧器进汽流量、除氧器进水流量、加热器温升、高压加热器投入率、加热器效率。
4.1.6. 1 高加及除氧器性能见图9。
4.1.6. 2 低加性能
4.1.7 给水泵及小机性能
给水泵及小机的技术经济指标包括:给水泵扬程、给水泵输出功率、给水泵效率、电动给水泵单耗、电动
给水泵耗电率、小汽轮机汽耗、小汽轮机效率。
4.2 能损分析
能损分析是在机组在线性能计算的基础上、利用机组优化试验的结果,通过对机组热耗、煤耗有直接关系得各项参数进行连续得监督、分析,将机组运行各个参数实际值与基准值进行比较,计算出因两者偏差造成对热耗、煤耗得影响。主要工作:一是完成机组可控耗差参数和不可控耗差参数的基准值计算;二是采用等效焓降法和热偏差法分析这些参数偏离基准值运行对机组煤耗或者热耗的影响。
耗差分析参数分为可控耗差与不可控耗差,可控耗差可以用于机组的经济性诊断,是提高机组运行经济性的主要源泉,不可控耗差是进行设备状态诊断的依据。
可控耗差包括:主汽压力、主汽温度、再热蒸汽温度、锅炉排烟温度、烟气含氧量、飞灰含碳量、汽泵用汽量、厂用电率、凝汽器真空、最终给水温度、各加热器端差和温升、过热器和再热器减温水流量;
不可控耗差包括:再热器压损、燃料发热量、辅汽用量、机组补水率、凝结水过冷度、轴封漏汽量。
5 结束语
通过对电厂性能计算模块化的设计,再经过编写计算逻辑表(PER)完成静态调试、挑选测点编写预处理表(CALCLIB)、数据库部署(建库、建表、建点)、安装计算平台、修改配置、动态调试等一系列的实际应用,并且在EDPF平台上直观的展示了各性能指标计算结果初步实现了SIS模块化的实际应用,效果良好。
摘要：本文对SIS性能计算的模块化进行了阐述,同时在EDPF平台上展示了国电四川某发电有限公司生产实时数据监视页面。
关键词：性能计算,模块化,经济指标
参考文献
[1]侯子良.新时期火电厂自动化的目标,火电厂厂级监控信息系统论文选[C].(2006,3):1.
[2]厂级性能计算与分析模块用户使用手册[Z].(北京国电智深控制技术有限公司),2007,3.
[3]ASME PTC 4.1[Z].2007,(3).
浅析发电厂对SIS系统的有效应用 第6篇
近几年的高科技发展, 用电量需求的增大, 投入生产的发电厂数量正在不断扩大。对于一个发电厂能不能有效地管理, 许多厂商在建立初期就考虑到了SIS系统, 因为这个系统是新提出的概念, 发展时间不长, 各方面技术还未显成熟, 所以, 对于SIS系统的投资与建设, 我们需要做一个全方位的合理化解析。
1 SIS系统设计的原则和理念
作为各个生产控制系统和管理信息系统的桥梁, SIS系统的关键性不容小视。鉴于SIS系统的不成熟性, 我们对于SIS系统的设计方案, 应该放在一些成熟先进的主流产品上, 以此来检测SIS系统设计的合理性。遵循的原则如下:
1) 以标准的衡量尺度来设计。设计时遵循国家相关标准、国际标准和行业标准。
2) 运用先进的现代化技术, 以市场为方向标, 以经济效益为中心, 建立一套以信息共享、高度密集、互联互通、安全可靠的信息化管理系统, 为发电厂企业做好建设、生产、科技等技术手段和相关的技术服务。
3) 设计的时候要高标准, 严要求。有效地将先进性、可靠性、经济性、安全性几方面的因素结合在一起, 利用最先进的计算机技术, 最大限度地满足不断变化的业务需求。
2 SIS系统开发的重要意义
SIS系统的建设, 对于发电厂的有效运作有着不可忽视的意义。
1) SIS系统的实施, 可以填补生产管理和DCS之间的信息鸿沟, 对于生产管理可以提供决策的最佳方案。因为MIS系统的不足, 在生产的时候不能有效地将生产实况反馈给指挥中心, 还有一些决策性的数据更是无法提供。
2) 企业信息化的高速建设需要SIS系统的支持。因为发电厂是一种典型的技术密集、数据量大、资金密集型产业的特殊产业。要在第一时间, 生产出优质高效的电能, 离不开安全的设备, 也离不开高级技工的操作。
3) SIS系统具有一定的时间倒退功能。它可以使所发生的事故再次上演, 也可以提供仿真级别的培训, 具有一种非常强大的特点。
4) SIS系统的资源共享能力非同一般。它可以实现所有控制系统之间的数据共享, 还可以优化出现的问题及时修正。目前在国内, 各个电厂之间的控制系统都是完全独立的。在一定程度上, 如果出现事故、数据整合分析、性能检测等方面都会带来极大的不便。
5) 经济效益相当可观。SIS系统在提高设备运行水平、维护检修和节能方面, 都是非常有利的保障。因为目前在国内一些大型的发电厂, 实时数据已经有DCS、PLC等方法有效地控制在系统之中, 再利用SIS系统整合这些数据, 进行统计、分析、发现一些规律, 可以在很大程度上提高机组的运行效率。
3 全球领先的PI实时数据库管理技术
PI数据库, 是美国OSI公司生产的一个产品系列, 这个系列总称就是PI数据库。它的存在, 直接决定了SIS系统的成败。下面是PI数据库的特点:
1) 系统采用多种防护网和防护手段, 对重要的数据进行360°的维护, 防止数据意外丢失。
2) 采用多层、多分布的开放式管理系统, 对于数据库系统的伸缩性提高了很多。
3) PI实时数据库, 对于保存历史数据上, 采用了世界领先的“旋转门”, 可以使历史数据长时间保存不会丢失。
4) 完美的“三防”保护。PI实时数据库为了防止来自管理网的恶意攻击, 保护整个网络的安全性, 采用从网络层、应用层、物理层三个层面全方位保护整个系统的安全, 大大提高了系统的可靠性。
5) 利用PI-Datalink技术将数据直接传送到管理层电脑中的Excel文档中进行使用和编辑, 这也说明了PI实时系统强大的报表系统。
4 全方位的监控技术
全面的技术需要和全面的材料进行配合, 才能发挥到极致。对于全厂生产过程中的数据采集和管理, 首先明确的就是外接口技术和SIS系统的配合效果。因为SIS系统所需要的数据都是从下层管理处统计出来, 所以需要在全厂每个管理处的电脑提供可控制的网络接口, 接口点的位置在网关。这个时候, 与全厂的DCS和其他控制系统进行联网, 这样就实现了生产过程的信息共享, 可以为发电厂每个管理层的电脑提供有效的决策。通过负荷的分配和调度功能, 可以在计算分析厂级性能的基础上, 在全厂运行总值固定的情况下, 根据AGC的指令结合本厂系统和设备的运行情况, 再行决定各个机组的负荷分配。负荷分配作为提高电厂的经济效益的重要手段, 在SIS系统和AGC指令完全配合的情况下, 实现通过高级管理层下达到各个电厂的SIS系统的指令, 经济合理的分配每台机组的负荷情况。这样缜密的联网配合下, DCS、网络控制系统、电网调度系统和BOP控制系统都可以通过SIS系统与接口的工作站进行全方位的监视了。
5 后期的维护工作
当技术逐渐完善的时候, 数据库的实时维护也很重要。为了方便SIS系统的维护, 配置网络系统维护站点, 用来对SIS系统实时数据库和网络系统进行维护、诊断和管理。对于一些想利用网络进行访问的外来用户, 在网络权限的设置上加以管理, 防止资料外泄, 对网络的安全进行全方位的监视。
6 结语
SIS系统管理技术, 是一个时代发展到一定阶段的新产物。它的作用已经超过了目前国内的其他技术。无论它的系统控制性, 还是全方位监控性, 都在一定程度上领先于国内技术。不过SIS系统的技术尚未成型, 通过不断地实践和发展, 必定会成为发电厂所青睐的一项新技术。
摘要：SIS系统的有效应用, 对于整个发电厂来说, 起着很重要的作用。一方面, SIS系统作为MIS系统和DCS系统之间的纽带, 发挥着至关重要的作用;另一方面, SIS系统的有效运转对于发电厂的效益起着把握命脉的作用。
关键词：SIS系统,开发意义,建设
参考文献
[1]石钢.PI实时数据库在电厂SIS系统中的应用[J].现代冶金, 2010 (2) :4-6.
[2]郑瑞波, 万定生.塔式太阳能电厂SIS系统研究与应用[J].舰船电子工程, 2010 (15) :12-13.
[3]席忠.厂级监控信息管理系统在电厂的应用[J].电力安全技术, 2010 (2) :8-9.
[4]张堃.openPlant实时数据库在电厂SIS中的应用[J].南通大学学报:自然科学版, 2008 (7) :17-19.
SIS数据 第7篇
“SIS”战略的核心基础理论源自CIS系统, 而CIS系统的理论核心就是以高效的规律化、制度化、程序化的操作为抓手, 建立健全长效机制, 科学、合理运筹每个系统环节, 最大限度的提升区域经济、文化品牌效应。此核心理论的最大亮点就是以整体性、持续性的战略思想为指导, 规律化、规范化、标准化、程序化操作各系统环节, 强调目标性原则、针对性原则、实效性原则、简洁性原则、通俗性原则, 是校园建设领域文化建设、制度建设的最佳指导纲领。“SIS”战略是指带有重大的、全局的、长远的谋划。
1.“SIS”战略强调自身机制与外部环境的结合;
2.“SIS”战略由最高决策层控制;
3.“SIS”战略具有长期性;
4.“SIS”战略着重于总的概括性谋略。
“SIS”战略主要包括理念识别系统 (MI) 、行为识别系统 (BI) 、视觉识别系统 (VI) 和环境文化规划系统 (EI) , 各识别系统相互依存、相互配合却又分工明确、各司其职。
理念识别系统 (MI) 是“SIS”战略的核心要件, 它掌控系统内各识别系统的战略思想。
学校理念识别系统的规划设计是学校文化建设的核心要件。学校理念是学校最高层次的思想和战略系统, 是学校形象定位与传播的原点, 它包括办学宗旨、办学精神、办学目标、发展战略、治学方针等, 对内可以激励师生为学校的办学目标而奋斗, 对外可以展示学校锐意进取的追求。
行为识别系统 (BI) 是“SIS”战略的基础要件, 它掌控系统内各识别系统的行为规范。
学校行为识别系统的规划设计是学校文化建设的基础要件, 是实践学校理念与创新的办学运行模式, 是对学校办学、行为方式进行统一规范的动态识别系统。它以学校理念为基本出发点, 规范着学校的教学、科研和育人活动, 对内建立完善的组织制度、管理规范、行为规范;对外进行学校宣传, 交流活动等, 使学校理念和学校行为保持统一和完整, 通过学校的行为特征来识别学校。
视觉识别系统 (VI) 是“SIS”战略的视觉要件, 它掌控系统内各识别系统的视觉识别规范。
视觉识别系统是学校文化建设中最外在、最直观的部分, 是以校徽、标准字、标准色为核心的系统, 将学校理念、文化特质、价值取向、整体建设、办学特色、学校规范等抽象语意转化成具体符号的概念, 通过个性化、标准化、系统化的视觉方案, 体现学校的办学理念和精神文化, 营造独特的学校视觉新形象。视觉识别系统包括学校标识、象征图案、标准色、标准色等40个方面160个基本因素。
环境规划设计 (EI) 是“SIS”战略的硬件设施建设要件, 它掌控系统的硬件设施建设规范。
学校环境是学校文化建设的基础工程。环境育人, 作为学校文化教育的隐性教育因素, 主题突出的走廊文化、教室文化、办公室文化和个性鲜明的人文景观等对学生起到“润物细无声”的影响。
“SIS”战略是指带有重大的、全局的、长远的谋划, 强调自身机制与外部环境的结合。由学校最高决策层控制;“SIS”战略具有长期性, 着重于总的概括性谋略。带有明显的全局性、方向性、指导性、长期性、抗衡性属性特征。
“SIS”战略的思维模式具有抽象性和转换性:“SIS”战略是一个思维过程, 对内容、对象的理解也应从具象角度转换到抽象角度, 但最终还是要靠具象的思维和形式为载体。“SIS”战略的思维模式具有受制约性和被限制型:“SIS”战略从属于校园文化建设工程, 这也就注定了它不能是随心所欲的, 它必然要受到一些因素的影响和制约, 比如:教育政策法规法的约束、公众态度的影响与制约、自身的局限、环境因素 (地理因素、历史因素、文化因素等) , 都将对“SIS”战略产生制约与影响。“SIS”战略的思维模式具有策略的指导性:“SIS”战略的核心任务是以高效的规律化、制度化、程序化的操作为抓手, 建立健全长效机制, 科学、合理运筹每个系统环节, 是一切系统要件的战略部署和行动指南!
“SIS”战略能在学校文化建设系统工程中, 以其独特的战略视角, 科学、规范的系统规划, 更加有效的运行自身各个系统环节, 以统筹兼顾的战略思想, 提高自身系统环境的运行效率, 科学、合理的分配系统资源, 有效利用时间、空间, 提高系统资源的利用率;有效提升校园空间布局的视觉舒适度, 科学系统规划校园导视系统, 提高校园基础设施视觉流程的规范性与标准化, 更好地进行信息传达。
“SIS”战略的导入, 在传达的过程中增强了人性化因素, 起到了以情动人的作用, 增加了校园文化建设的心理冲击力, 更好的达到传承区域文化的目的;“SIS”战略的导入, 就是主观的思想、感情、意念等和客观的生活、景物的统一与结合, 讲究神形具备的境界。可以更好的提升学校的公众形象, 更好的增强自身形象魅力, 增强区域经济文化的品牌效应, 真正做到服务区域经济文化建设;“SIS”战略的导入, 强化了校园文化氛围, 在科学规范之中, 透露出文化艺术气息, 以抽象相结合具象的思维模式, 使校园文化建设在理性与感性之间得到最佳的平衡比例, 规范操作、规划布局、提高效率、传承文化、陶冶情操!
摘要：“校园”是一个永远也离不开文化二字的特殊公共空间, 校园文化建设也越来越被提到一个前所未有的高度, 校园文化系统设计简称“SIS”战略, 即校园识别系统。SIS战略是以CIS系统基础理论模式, 经过在教育体系内不断的实践应用发展而来。主要包括理念识别系统 (MI) 、行为识别系统 (BI) 、视觉识别系统 (VI) 和环境文化规划系统 (EI) 。
