信息化集成系统在余热发电远程监测中的应用

摘要：详细介绍了信息化集成系统在管理地域分散、数量多、规模小的余热电厂上的应用，分析了系统的架构，各种数据采集的技术原理、方法，重点阐述了各项功能应用及在余热发电管理中起到的效力与价值。

关键词：信息化;余热发电;远程监测;集成系统

0    引言

本系统是为中节能余热发电总部建设的一套远程监测集成系统，实现对10个分散的余热电厂的集中管理和经营分析。通过该系统，不仅能有效管理各电厂的生产、运行、维护等工作，还可根据经营需要自动获取各厂的各项生产和管理指标;同时也能为各电厂提供强有力的远程技术支持，解放劳动力，精简岗位配置，减少人员出差频率，改进现有工作模式和效率，提升电厂和总部的管理水平和运营效益。

1    系统主要功能

该系统主要功能是建立四大业务内容和支持性数据库。

（1）四大业务内容包括：1）宏观经营分析，便于高层对各厂的经营管理;2）流程图监测，包含生产流程演示及现场沟通;3）安全管理，风险提示及各类生产分析、指标分析等;4）经济运行管理，纵向、横向的经济运行指标分析。

（2）建立支持性数据库，以提供厂级性能的计算和分析。

2    系統架构

系统架构总图如图1所示。

2.1    系统总体架构

系统集中部署在余热发电管理总部（成都），下属电厂（分布在7省10个地方）仅部署数据采集站。

（1）总部部署及网络架构。总部集中部署冗余实时库服务器，通过防火墙/VPN接收来自各电厂采集站的OPC数据;集中部署关系数据库服务器，仅对服务器网段开放;集中部署应用服务器，供总部、各电厂的授权用户进行访问，实现实时数据监控分析以及综合管理业务。

（2）电厂部署及网络架构。各电厂通过中控IOserver采集机实现底层数据的采集，然后把数据统一转换成OPC数据，并以OPC的方式对外传送。电厂出口防火墙支持VPN功能，可使现场系统免受外网攻击，并与总部建立VPN连接。电厂的终端经过授权可通过总部系统访问各厂数据。电厂有三类底层数据：DCS系统、智能仪表、NCS系统。针对不同场景采用不同的采集方案：DCS与IOserver采用OPC通信，NCS与IOServer采用IEC104通信，智能仪表采用485串接Modbus/TCP与IOserver通信。

2.2    存储架构

系统有大量关键实时数据与业务数据需要存储，这些数据的可靠性、可访问性非常重要。根据信息的重要性，系统将实时数据库、关系数据库的重要数据存放在独立存储设备中。在常规配置基础上，存储配置使用双控冗余，容量达到10 TB，并支持后续扩展。

2.3    实时数据库规模

系统实时数据库为4万点的管理规模。

3    生产信息系统

系统涉及多个生产区域，分散在各地，互相之间通过网络连接，是基于分布式部署要求的技术架构，也是MES的基础开发平台，所有的MES模型、应用模块都在该平台上开发，模块之间具有良好的协作性，也为各个应用模块带来良好的兼容性和可扩展性。集成系统主要包括信息集成平台和工厂建模平台两部分。

3.1    信息集成平台

信息集成平台分为单位组织管理、权限管理、总分厂管理、菜单分组管理四大部分。

（1）单位组织管理。系统提供层级机构和用户组机构，满足机构复杂、灵活的矩阵式组织模型的管理要求。

（2）权限管理。系统通过设置各类操作权限和组织机构，来密切配合应用分工与业务权限管理功能。

（3）总部与分厂管理。总分厂管理是总部集成分厂信息的基础模块，包括数据源引用及流程图引用两块功能。通过远程WebService接口封装，枚举分厂画面，实现总部直接查看分厂画面的功能。

（4）菜单分组管理。菜单分组管理是对整个平台的所有菜单进行二次分组，允许管理员通过在线组态的方式，根据实际情况进行菜单的重组，包括新建子菜单、菜单分组、用户自定义分组。

3.2    生产管理应用

Web应用通过系统集成实现，是一个可以开发基于实时数据库和关系数据库的Web综合应用平台，主要功能包括流程图监测、趋势分析、数据查询、实时报警等。用户利用Web浏览器访问系统，可随时随地监测各电厂生产运行。

（1）数据采集。采集数据采包含10个电厂的10套DCS数据、10套NCS数据以及30套智能电表数据。

（2）流程图监测。总部集中监测各电厂流程图300幅，实现现场远程同步，便于远程数据分析、技术指导。

（3）趋势分析。用户可以在办公网上登录系统后对系统中任意一个位号的过程变量实时、历史趋势进行查询。可同时显示多条曲线，便于进行对比分析;可以自定义坐标，便于查看对比;可以放大曲线的任意区域，精确观察变化细节。

（4）报警管理。实时报警可以通过在流程图组态过程中进行报警组态，将报警的触发条件和参数，如高限、低限报警等输入到报警数据库中，然后将实际获取到的实时数据与报警设置参数进行比对，再根据比对的结果进行声光预警提示，告知管理人员生产出现异常。

（5）指标对比分析。在对比分析上，系统提供横向、纵向对比分析功能，实现对往年同期指标对比分析、各电厂之间对比分析、机组之间对比分析等。通过对比分析找出原因，分析差距，采取对应的措施，提高生产运行指标。

（6）能耗分析。能耗统计分析管理将系统采集的能耗数据进行归纳、分析和整理，结合运行计划和检修计划的数据，实现能效统计分析、运行和决策支持、考核及监察等管理应用，为总部提供综合信息查询分析手段，实现能源过程全面管理。

（7）经济指标分析。实现对企业的生产经营情况进行统计分析，主要包含发电量、供电量、生产重要指标、能耗指标、碳排放、折标煤等，对企业的用电等重要生产成本指标进行统计分析。

（8）报表管理。

1）统计报表。报表其数据来源于实时数据库，利用报表组态工具实现对生产数据的处理和分析，编制各种应用报表。用户可以通过Internet跟进权限实时掌握报表信息。

2）分析决策报表。提供报表分析工具以及相应的丰富展示界面（如棒图、曲线、堆积等），对系统内的各类生产与经济数据进行分析与展示，对于同系列数据支持横向、纵向对比;实现总部、电厂两级数据统计，用于管理层决策分析。

（9）事故分析。系統可对电厂各类安全事故取样、归档，真实、完整反演机电事故过程，即使系统已经发生了很大变化也能真实地反映当时情况。通过对事故历史数据的回放和查看，对事故发生时的数据分析，找出事故原因。在事故数据回放中，总部与电厂DCS数据一致，为事故分析提供原始数据。

（10）其他功能。系统具备Web发布、权限控制、手机访问、外围接入、模块扩展等功能。

4    系统配置

4.1    总部配置

数据库服务器2套;关系库服务器1套;应用服务器2套;磁盘阵列1套;光纤交换机1套;网络交换机1套;防火墙1套;KVM 1台;机柜1套;UPS 1套;操作站2台。

4.2    电厂配置

服务器10套;防火墙10套;串口服务器10套;网络交换机10套。

4.3    电厂数据接口

DCS接口：和利时3套;中控1套;ABB 2套;科远1套;AB 3套。NCS接口：南自1套;京能5套;许继4套。

5    系统集成的应用效果

5.1    实现效果

系统实现总部与各电厂信息集成、共享，实时掌握分厂现场运行数据及生产情况，实现生产数据的多维度统计分析。具有5个显著效果：数据实时化、监控可视化、信息集成化、管理远程化、统计系统化。

5.2    系统成效

办公：系统接入Internet，可满足多场景下的办公需求，支持移动应用，提高业务处理便捷性。

生产管理：提高生产异常信息获取的及时性、准确性，实施掌控生产经营情况，降低异常风险。

数据分析：数据整合减少信息孤岛，降低人员工作量，提高数据准确性，为管理决策提供支持。如图2所示，系统自动形成的各电厂经营分析趋势图直观、准确、高效。

6    结语

集成系统的应用改变了余热发电远程管理的方式，减少了岗位配置和差旅频率，从而降低了人工成本，提升了余热发电总部与各分厂的生产和管理效率。

[参考文献]

[1] 崔树银，钱虹.发电企业信息化[M].2版.北京：中国电力出版社，2014.

[2] 马永光，陆振国，林永君.基于Internet的电厂远程实时监控系统[J].电网技术，2007，31（2）：80-83.

[3] 张红先，曹一家，汪新秀.一种基于Web技术的远程监测系统[J].电网技术，2003，27（6）：33-35.

收稿日期：2020-02-22

作者简介：唐永强（1983—），男，四川安岳人，工程师，主要从事电气工程与余热发电相关的自动化、信息化工作。