湖南株洲电厂2×300MW机组厂级实时监控信息系统

一 前言    SIS系统是国家电力公司电力规划总院在2000年针对我国电力公司的体制改革、厂网分开、竞价上网及电力市场未来发展方向提出的一种规划，主要目的是在现有自动化控制水平的基础上，进一步拓展、提升IT技术在发电厂中的应用。SIS系统的概念提出后，新华集团根据用户需求和市场需要，瞄准国际先进技术，开发具有自主知识产权的火电厂厂级实时监控信息系统（Xinhua Supervisory Information System），简称XSIS系统。XSIS系统是国家发改委批准立项的重大攻关课题项目，对发电企业在提高机组效率、节约能耗、降低电力生产成本、提高企业综合经济效益等方面将产生巨大影响。特别是在“厂网分开，竞价上网”的电力市场运作模式下，发电企业需要建设适用于电力生产工艺过程科技含量高、实时性好的综合类高级应用管理系统，而XSIS系统正是满足了这种需求，通过对生产过程实时数据的有效监控、二次开发和综合利用，向发电企业提供科学、准确的经济性指标，指导机组的优化运行；帮助发电企业有效控制电力生产成本，科学合理分配机组负荷，真正做到管控一体化；实现发电企业稳定、安全、经济运行和整体效益最大化。    湖南株洲电厂依据自身发展的需要，在二期技改工程2�300MW火电机组中采用了新华厂级实时监控信息系统（XSIS）。目前，系统已经成功的投入运行，不仅解决了全厂生产实时数据进行存储和管理问题，而且为机组的安全经济运行和科学合理的决策提供了一定的依据。 二  实施方案    2.1 系统网络结构    株洲电厂XSIS系统网络采用1000Mbps光纤主干网，100Mbps到桌面，网络结构为冗余星型拓扑结构，图一为株洲电厂的XSIS系统网络配置图。    系统中，核心交换机3Com 4007与冗余的数据采集交换机3Com 4005采用千兆端口连接，与主、备数据库服务器、过程管理计算分析站和防病毒服务器均采用六类双绞线连接，主干网络传输速率达到1000Mbps。    分布在三地的水网系统接口通讯站、煤网系统接口通讯站、灰网系统接口通讯站及1#DCS接口通讯站、2#DCS接口通讯站、3#DCS接口通讯站、4#DCS接口通讯站、远动系统接口通讯站均通过网络与冗余的数据采集交换机相连，每台接口通讯站配置三块网卡，可实现通讯故障的自动切换。当数据库服务器故障时，接口通讯站能够对生产数据加以缓存，大大提高了数据的完整性、安全性、可靠性。    二台值长监视站及网络管理站、软件维护站作为系统客户端，与核心交换机相连，可方便的对系统进行监视、维护和管理。 2.2 系统硬件配置及功能 ●  核心交换机3Com 4007配备4个1000Base-T GBIC端口分别与四台服务器连接，9个1000Base-SX端口（其中4个与冗余的数据采集交换机光纤连接），36个10/100Base-T端口连接系统客户端设备。为了提高系统的可靠性，核心交换机配备冗余的电源，可实现供电自动切换。 ●  数据采集交换机3Com 4005配备4个1000Base-SX端口与核心交换机相连，16个10/100Base-T端口与分散在各地的系统接口通讯站相连。为了提高系统的可靠性，数据采集交换机配备冗余的电源，可实现供电自动切换。 ●  数据库服务器与磁盘阵列的连接采用全冗余方案，通过冗余通道光纤端口对磁盘阵列进行数据读写，有效地保障了数据访问的可靠性。其中数据库服务器采用Compaq Proliant ML570，配双Intel Xeon 700MHz处理器，1G RAM,冗余电源系统，安装Windows 2000 Advanced Server对磁盘阵列进行群集管理，安装实时数据库PI系统作为系统的数据库平台软件。磁盘阵列采用HP Proliant Cluster，内装5块36.4G SCSI硬盘，采用RAID5技术以提高数据库系统的容错性。 ●  防病毒服务器采用Compaq Proliant ML570，安装网络版防病毒软件，对整个系统网络扫描监控。 ●  过程管理计算分析站采用Compaq Proliant ML570，运行新华集团自主研发的性能计算分析软件、能损计算分析软件、负荷优化分配软件及数据统计管理软件。 ●  值长监视站作为系统的客户端配备Compaq Evo D510高性能商用机，21’纯平彩显，以满足值长的监控需要。 ●  网络管理站采用Compaq Evo D510高性能商用机，安装3Com网络管理软件，可对系统的网络实时监视，当网络设备出现故障时，监视画面对故障点报警提示。安装远程管理软件，可对分散在各地的接口通讯站远程管理，大大减小了维护人员的工作量。 ●  软件维护站采用Compaq Evo D510高性能商用机，配备CD-RW光盘驱动器，可定期对数据库服务器中的数据文件进行备份。 ●  接口通讯站采用工业控制级计算机，抗干扰能力强，性能安全可靠。计算机配置了三块网卡，其中两块网卡与冗余的数据采集交换机相连，另一块网卡与子系统交换机相连。    2.3 通讯接口    XSIS系统作为厂级的生产信息中心，是全厂生产实时数据和历史数据仓库。为了实现系统与机组DCS系统和各辅助系统之间的数据通讯，就株洲电厂目前的实际情况，新华集团自主研发了以下接口： ●  DCS系统与PI系统接口    株洲二期技改工程2�300MW机组采用新华公司一体化DCS系统，因此只需将接口通讯站挂接在DCS系统的C网上即可得到DCS、DEH系统在网上广播的数据。接口软件通过API函数接收XDPS系统广播的数据，再利用PI系统提供的API函数将这些数据写入实时数据库，实现DCS系统与PI系统接口。 ●  辅助系统与PI系统接口    辅助系统（水、灰、煤系统）均采用澳洲Citect工控软件作为其控制平台，由于该软件接口符合OPC通讯标准，提供OPC Server平台，因此新华集团利用其已有的XDPS OPC Client即可读取辅助系统的实时数据，再利用PI系统提供的API函数将这些数据写入实时数据库，实现辅助系统与PI系统接口。    2.4 软件功能    株洲电厂XSIS系统从功能上可以划分为三个组成部分：实时运行监视、运行操作指导和数据统计管理。下面从这三个方面对系统所实现的功能进行简要描述。    2.4.1实时运行监视    实时运行监视是XSIS系统的基本功能之一。作为面向生产的信息管理系统，系统监视范围涵盖了扩建二台300MW机组DCS系统和各辅助系统(水、灰、煤)的监控画面，实现了生产数据信息的集中监视。按照系统，实时运行监视划分为汽机系统、锅炉系统、FSSS系统、DEH系统、电气系统、辅机系统六大部分。图二为系统菜单之一，图三和图四为实时运行监视的画面示例，其中图二系统菜单中比较明了的反映了XSIS系统的基本结构。    2.4.2运行操作指导    运行操作指导是XSIS系统的重要功能，目的是为机组提供节能、降耗的途径。通过对单元机组和厂级性能计算以及运行机组的能损分析，找出导致机组能耗偏高的真正原因，指导运行操作并在此基础上实现机组的负荷优化分配，使机组在最优工况下运行。同时，将运行参数的实时值与目标值对比，并根据分析结果给出简明的运行操作指导。    运行操作指导包括机组经济指标与能损分布、机组节能诊断、设备性能分析和负荷优化分配四部分。 机组经济指标与能损分布项目中包括单元机组指标（各种消耗量、消耗率和效率指标）、机组运行小指标、辅机能耗、厂级性能指标、机组的能损分布和损失分类等。    机组节能诊断中，对热力系统中的设备进行节能诊断，包括：主要运行参数节能诊断、锅炉节能诊断、汽轮机通流部分节能诊断、高加及除氧器节能诊断、低压加热器节能诊断、凝汽器节能诊断和汽水损失和减温水节能诊断。    设备性能分析中，对热力系统中的主辅设备的主要运行参数及指标进行实时监视，包括锅炉效率、汽轮机通流效率、给水泵和风机性能、凝汽器运行性能、空预器运行性能等。    负荷优化分配主要实现了两项功能：一是负荷实时优化分配；二是负荷预分配优化。针对运行的机组，将现有的机组总负荷和中调的负荷指令在运行机组中进行分配，将各种分配工况的机组发电机功率、对应的机组供电煤耗率以及两台机组的总煤耗量在客户端对比显示，各种工况清晰的比较，为生产决策提供可靠的依据。    2.4.3数据统计管理    XSIS系统数据信息量大，数据种类繁多，系统运行时需要对各类数据进行管理，以保证系统计算结果的准确性。同时对数据进行分类统计，形成生产管理人员所熟悉的统计报表。数据统计管理包括数据录入、统计管理和报表统计三个部分。 三 结束语    XSIS系统作为新华集团根据国家电力公司电力规划总院的提出厂级监控信息系统的概念和规划及市场的需求研制的一个新产品，在株洲电厂的成功应用，标志了具有自主知识产权的、适合国情的SIS系统已正式步入市场。XSIS系统不仅解决了实时数据来源复杂而又分散和实时数据难以长期高精度存储的问题，而且在实时数据的基础上进行了相关的应用开发。在“厂网分开，竞价上网”的电力市场运作模式下，对发电企业在提高机组效率、节约能耗、降低电力生产成本、提高企业综合经济效益等方面都将产生巨大的影响。株洲电厂XSIS系统的投入运行，拓展了IT技术在发电企业中的应用，达到了相关的技术指标，并且开发出具有自主知识产权、适用于国内火电机组特性及发电企业经营管理和决策管理需求的多种高级应用管理系统功能软件，为XSIS系统的进一步市场开发和应用推广做好了充分的准备。    依据企业对SIS系统的功能需求及SIS系统的实施原则，目前株洲电厂XSIS系统的主要功能包括单元机组及厂级经济指标计算、单元机组能损分析、单元机组主辅设备性能分析、厂级负荷优化分配和调度和生产实时信息监控等。随着市场需求的不断发展和新华集团研发能力的不断提高，设备故障诊断系统、设备寿命计算和状态分析、设备状态维护管理系统等高级应用功能也将逐步纳入XSIS系统的范畴，丰富XSIS系统的功能，并在以后工程项目实施过程中逐步完善，形成系统化和系列化的XSIS产品。                   信息来源于：东方自动化