发电厂设备实时监控决策系统

  仪器信息网 ·  2009-08-02 21:40  ·  3164 次点击
吴国斌
摘要:系统采用先进的布线、计算机网络和服务器系统平台,利用现代化信息处理技术,解决了电厂设备优化资源配置,可进行数据整合分析,完成机组数据的实时监视、运算、决策支持等任务,提高了设备运行可靠性和机组运行经济性。
关键词:网络;网络接口;DCS系统;组件;PI数据库;交换式以太网;OPC接口
中图分类号:TP273文献标识码:B
随着电力行业的市场化提高了电力系统对信息的及时性、准确性和数据共享的要求。采用计算机及网络技术作为企业管理运作方式,提高工作效率,以准确的数据经济分析辅助决策系统为发电企业参与电力市场化运营提供有效科学依据成为亟待解决的课题。
一、网络设计
发电厂网络采用高速交换式以太网。主干采用多模式光纤,分支为屏蔽式超五类双绞线,支持l00Mb传输速率,具有良好的抗干扰性。新建站点采用星型结构。为了适应复杂的网络环境、减少故障次数和缩短网络中断时间,系统采用如图1所示的网络设计。
系统构建以千兆以太网为基础的高速网络,并通过千兆出口与MIS网络连接。PI实时数据库服务器、应用服务器和二次开发服务器等以千兆速度接入网络,各数据采集点以百兆速度接入。网络结构利用现有厂局域网系统,作为系统运行的平台。
二、系统软件基本体系结构分析
系统总的分析设计示意图如图2所示。
系统涉及范围广、技术复杂,采用实时数据库系统PI实现数据服务,关系数据库系统作为系统的支持数据库系统。为了开发的条理化和控制的结构化,将整个系统按作用划分为计算机网络系统、数据采集、数据应用和数据发布四个层次。
以下介绍数据采集层结构设计思想。
1.设计流程图(见图3)
2.接口方法
数据采集层支持OPC接口,能与支持OPC接口的控制系统通信,具有高度的柔性、可靠性和安全性以及高速数据传送性能。
数据采集层通过下列方法解决接口不一致问题。
(1)对于已经支持OPC接口的控制系统,如3#、4#机组使用的西屋OvationDCS系统,通过与其自带的OPCServer通信,实现直接的OPC访问,获取相关数据。
(2)对于目前还不支持OPC接口的DCS系统,如1#、2#机组使用的新华XDPS-400系统进行分析,采用符合实际的方法实现通信。
1#、2#机组DCS系统通过共享文件方式与外界系统通信,通信文件格式有两种。数据采集层针对该通信方式开发访问文本文件的数据采集程序。
3.数据整合分析
(1)测点保持采集数据的同时性和完整性(包括热工测点和电气测点);
(2)利用机组的特性知识,完成对原始数据的数值滤波等预处理、剔除粗差和有效性检查工作;
(3)利用数据之间的耦合关联,完成对失效和缺失数据的修补工作。
三、系统功能的设计与实现
总体设计以实时数据采集、数据发布、实时信息监控与管理、机组厂级性能计算和过程优化系统、在线性能监视系统、运行指导和预测预防维护系统、负荷分析与经济分配系统等为重点,围绕经济分析与竞价上网辅助决策系统设计和开发展开。
由于系统需要采集大量数据并进行处理和逻辑分析,所以采用以数据库为核心的B/S结构形式,基本运行环境是企业内部网(Intranet)。采用统一的TCP/IP通信协议和基于Web浏览器的用户界面,集数据服务器(PI)与WWW服务器于一体,进行数据的收集、运算、处理及在线信息发布。用户使用相应的浏览器软件,即可访问文本、图形、语言、数据库等各种信息。系统体系结构如图4所示。
系统分为服务器和客户部分。服务器是系统的核心部分,系统管理和实施运行都在服务器上进行。人机交互界面、操作及运行结果显示在客户端。系统总体设计流程及相关的模块结构如图5。
实时数据平台是整个系统的核心和应用软件的开发平台。它为电厂提供实时生产过程数据管理功能,是各大功能模块的集成载体,同时提供功能扩展的标准接口和各种功能模块诊断管理工具,充分体现先进性、开放性、安全性、扩展性和实用性。
四、系统优点
本系统是面向生产过程的信息管理系统。它与DCS和其他辅助控制系统进行通信以实时采集数据并保存。在SIS系统的终端机上可实时显示DCS和辅助控制系统的所有信息。系统有如下主要优点。
1.B/S结构。系统采用纯B/S结构,无需安装和配置客户端,系统维护工作集中在服务器端,从而减轻了系统维护量,使用方便,从而提高了系统的使用率。
2.存储量大。利用RMES平台,能存储更多测点数,而将中间结果只保留在平台中,间接扩展了PI的点数,同时提高系统的处理性能,减轻PI数据库服务器的负担,有利于充分利用PI的特性。
3.扩展方便。系统模块采用平台标准接口方式,模块之间依赖性较小,可使模块逐步上线,对后续模块的开发上线提供支持。
4.单向传输。根据国家电力法规,电厂控制系统的所有数据只能使用单向传输方式,即由控制系统单向传输给其它系统。数据采集模块以单向方式运行,确保SIS系统运行,软硬件故障均不影响控制系统正常工作,可保证控制系统的安全性。
5.网络隔离。接口站通过使用不同的网卡分别连接控制系统与SIS系统,从而隔离了控制系统与SIS系统。
6.自动诊断。一旦出现网络中断或其他情况导致无法与系统连接,在监视模块的配合下,系统模块将自动尝试重新连接。
系统模块随着Windows的启动而启动,并自动开始工作。
7.接口开放。系统使用并支持各种开放接口,如OPC、ODBC、JDBC、API等。
8.数据压缩传递。数据传递时,采用批处理模式,传送前先压缩,以减少数据传送次数,降低网络流量,节省网络资源,提高系统效率和运行稳定性。数据的压缩比率可以调整以适应现场不同要求。
9.数据整合。数据整合分为数据预处理、检查和修补三个部分。
10.故障恢复功能。系统任何一部分出现断电或其它故障时,均能保证其它部分正常运行,并保证数据的完整性。
接口站应能自动判断实时数据库端的状态,服务器端出现故障或网络中断的情况下,应至少保证24h的数据本地存储,在故障恢复后自动上传。
11.状态监视模块。可以在网络任何位置监视各接口站、功能站的工作状态及查询数据点的来源。

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