数字化电厂设计中的关键问题分析

高青 孙华东

摘 要 数字化电厂就是将电厂运行中的各种信息数字化，并在网络技术的支撑下实现电厂信息的顺利输送和信息的实时共享，数字化电厂的设计受到了高度关注与重视。文章对数字化电厂设计中的关键问题进行了探讨。

关键词 数字化;电厂;设计;关键问题

1 数字化电厂内涵及构成

数字化电厂是一个复杂的体系，主要包括以下内容：①对象数字化。电厂数字化的对象是工程，它能够将二维系统、三维模型以及各种成品文件或者设备资料等有机地联系起来，从而形成统一的数字化信息系统，保证电厂信息化建设的顺利进行;②工程设备与装置的数字化。在电厂工程设备和装置数字化的过程中，工作人员要将现场总线技术、智能型仪表与各种配电装置有效结合起来;③过程控制的数字化。这主要是指厂级和机组级的过程控制的数字化;④生产经营与管理的数字化。这主要指电厂各种业务处理的数字化，通过对各种基础数据的加工、分析和研究，得出有利于生产经营的决策。数字化电厂的运行需要多种关键技术作为支撑。文章对我国数字化电厂的关键技术进行分析[1]。

2 数字化电厂的关键技术分析

在本部分中，文章从分散控制系统技术、监控信息系统技术和现场总域控制技术等方面进行分析。

2.1 分散控制系统技术

从总体上说，分散控制系统的控制能力较强，而操作技能简单，能够被普通技工所掌握，技术可靠性较高。就当前来说，我国大部分中型或小型发电厂大都应用分散控制系统，从而及时获取火力发电厂的实时数据，促进监控信息系统和总线控制系统作用的发挥。但是，就目前来说，在分散控制系统技术的应用过程中也存在不少问题：系统收集的数据有限，难以满足大型发电厂生产管理工作的有序开展，不利于发电厂自动控制作用的发挥。同时，这也会造成电力资源的浪费。加之，每个电厂的分散控制系统无法实现相互兼容，数据传输不通畅。

2.2 监控信息系统技术

作为电力系统的自动化系统，厂级监控信息系统是运用计算机形成的网络平台，它实时监测数字化电厂的优化控制与生产管理过程等。它具有很多系统无法比拟的优势：运行速度快、空间容量大，提高了電力系统的可靠性。厂级监控信息技术能够分析厂级设备，能够对电厂设备机组运行过程中的故障进行诊断和管理，并有效地预算机组设备的寿命等。当然，目前厂级监控系统的运行过程中还存在很多不完善之处：系统的价格较高，影响电厂的经济效益;软件的应用不够成熟，作用不能充分发挥出来。随着社会经济的不断发展，电厂监控信息系统技术也在不断完善，这是个循序渐进的过程。相关工作人员要积极吸收有益经验，促进厂级监控信息系统的完善发展。

2.3 现场总线控制系统技术

现场总线是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互连的通信网络，是现场通信网络与控制系统的集成。国际电工委员会IEC对现场总线的定义是“安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线”。运用现场总线技术控制设备，目前纳入现场总线控制范围的主要设备有测量仪表和控制装置，其中测量仪表主要包括：压力变送器、差压变送器、流量仪表、液位仪表、分析仪表等所有就地测量仪表;控制装置包括：电动机、电动执行机构、电动阀门、电磁阀和气动执行机构等。数字化电站建设将在保证系统安全运行的基础上合理扩大现场总线应用范围[2]。

3 数字化电厂设计中的关键问题

在数字化电厂的设计过程中必须注意数据的积累和数据传输网络的设计。

3.1 数据积累

大部分发电厂在设计时多为各个专业独立设计完成，并通过提供资料的方式实现信息共享，数据的积累和共享方面存在很多问题。因此，在设计过程中，发电厂要注意建立完整统一的数据库，并将各种数据都输入其中，从而将各种有益数据都积累起来，例如可以将SQL软件或ORACLE软件等应用其中。另外，要积极开发软件接口，将二维图像、三维模型与相关设备参数等有效地结合起来，从而实现数据信息的快速查询。要加强不同电厂或者部门的专业协同设计，保证数据的唯一性。

3.2 重视数据传输网络的设计工作

首先，要做好现场总线控制系统的设计。就当前来说，锅炉、发电机的控制系统等都已经采用了分散控制系统，但现场中还存在大量的模拟量信号，加之设备中还有很多诊断性的信息无法及时有效地传达到控制系统中，给电厂的实际运行造成了不便。现场总线控制系统的应用不仅能够高效地进行现场数据的采集，还能用于部分单回路系统中，应用范围在逐渐扩大;其次，做好计算机网络的合计。数字化电厂中高层数据的传输主要是通过计算机网络进行的，这也是数字化电厂实现的主要技术手段。在设计过程中，工作人员要做好全面规划，整合数据或者视频网络等，合理布线;再次，要重视二次开发利用。数字化电厂的设计过程中要高度重视数据的二次开发利用，要优化软件，并积极规划更高级的软件系统;然后，要优化软件的设计过程。设计人员应该积极参与软件优化开发过程，要先确定现场优化软件所需要的相关信息，并保证这些信息能够准确上传到数据库之中，建立有效的数据模型;最后，管理层要做好总体规划设计。数字化电厂的生产经营与管理活动都是由专业的ERP软件公司完成的。要保证数字化功能的完整性，做好总体规划设计是十分重要的。

总之，数字化电厂的设计是一个复杂的工作，需要工作人员做好前期策划，而后按照规划有步骤地实施，才能够取得预期目的，这也是每个电厂设计过程中面临的重要任务之一。

4 结束语

数字化电厂的运行从本质上解决了火力发电厂管理粗放、能耗高、污染严重以及水平低下的问题，有利于实现发电厂运营和管理的现代化，提升电厂的经济效益。同时，数字化电厂的建设还可以提高电力资源的利用率，对于实现经济的长远可持续发展具有重要的意义。数字化电厂的设计是一项复杂的工作，需要发电厂建设单位、设计人员和各种信息化软件公司的协调与配合。在设计前期相关人员要做好准备工作，要重视各种关键技术的利用，完善数据传输的网络，努力实现数据积累与共享;要重视数据的二次利用，推动电厂全面数字化与信息化的实现。只有这样，数字化电厂的设计才能收到预期的效果。

参考文献

[1] 汤李婷.数字化电厂设计集成平台的设计与实现[D].上海：上海交通大学，2013.

[2] 冯柳.数字发电厂电气设计软件工具的设计与实现[D].沈阳：东北大学学报，2013.