火力發(fā)電廠熱工保護(hù)定值在線管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

葛巖 王剛 魏永利

摘 要：發(fā)電廠熱控保護(hù)定值清冊是熱控專業(yè)與整個(gè)電廠極其重要的資料，關(guān)系到保護(hù)控制系統(tǒng)乃至整個(gè)電廠的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行。為做好超（超）臨界機(jī)組的熱工保護(hù)定值精細(xì)化管理工作，設(shè)計(jì)一套基于SIS系統(tǒng)的熱工保護(hù)定值在線管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)功能具有滿足調(diào)試與運(yùn)維期間對(duì)保護(hù)定值的在線監(jiān)督、匯總管理和修編工作等需求，以及在機(jī)組運(yùn)行中通過在線管理系統(tǒng)采集的保護(hù)定值的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和保護(hù)評(píng)估，發(fā)揮線上系統(tǒng)的數(shù)據(jù)計(jì)算優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)可靠、安全、經(jīng)濟(jì)的機(jī)組保護(hù)整定，更好的保證人身和設(shè)備的安全。

關(guān)鍵詞：SIS系統(tǒng);熱工保護(hù)定值;在線管理系統(tǒng);設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.168

0 引言

本文是對(duì)某一火力發(fā)電廠研究熱工保護(hù)定值在線管理的方法，設(shè)計(jì)開發(fā)適用于運(yùn)維期的熱工保護(hù)定值在線管理功能，并為核查與評(píng)估熱工保護(hù)定值的合理性提供數(shù)據(jù)支撐，為熱工保護(hù)定值的監(jiān)督、核查與修編工作提供幫助。結(jié)合數(shù)據(jù)融合、工藝系統(tǒng)分析和數(shù)據(jù)挖掘，分析不同工況下熱工保護(hù)定值的適用性，檢驗(yàn)與評(píng)估系統(tǒng)現(xiàn)有保護(hù)定值在運(yùn)維過程中應(yīng)用效果，實(shí)現(xiàn)可靠、安全、經(jīng)濟(jì)的機(jī)組保護(hù)整定。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)

熱工保護(hù)定值在線管理系統(tǒng)采用B/S方式，作為依托超（超）臨界機(jī)組SIS系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)與部署，嵌入SIS系統(tǒng)中作為一個(gè)子系統(tǒng)運(yùn)行，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)層次如圖1所示。

1.2 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

硬件環(huán)境：服務(wù)器端基于SIS系統(tǒng)平臺(tái)，Intel Xeon E3 V3及以上CPU，8G及以上內(nèi)存，500G及以上硬盤，100/1000M網(wǎng)絡(luò)?？蛻舳?，P4及以上CPU，1G及以上內(nèi)存，40G及以上硬盤。

軟件環(huán)境：操作系統(tǒng)，服務(wù)器端基于SIS系統(tǒng)平臺(tái)，支持WINDOWS SERVER2008及以上，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫支持國內(nèi)外主流的OSI PI、Aspen Infoplus.21、Honeywell PHD、 Wonderware Historian等，關(guān)系數(shù)據(jù)庫支持SQL SERVER2008及以上、Oracle 11g及以上、mySQL、PostgreSQL等。

1.3 系統(tǒng)熱工保護(hù)定值數(shù)據(jù)匯總

按照設(shè)備制造商給出的設(shè)備說明書、設(shè)計(jì)院的設(shè)備設(shè)計(jì)文件、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、參考相似機(jī)組設(shè)備的熱工保護(hù)、聯(lián)鎖、報(bào)警項(xiàng)的定值進(jìn)行收集，初步形成最初的熱工保護(hù)定值數(shù)據(jù)、并匯總成系統(tǒng)開發(fā)所要求的可導(dǎo)入的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表格的形式，并導(dǎo)入進(jìn)熱工保護(hù)定值在線管理系統(tǒng)，建立初步的熱工保護(hù)定值數(shù)據(jù)庫。

2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)模塊布局

熱工保護(hù)定值在線管理系統(tǒng)針對(duì)發(fā)電廠熱工保護(hù)定值精細(xì)化管理要求設(shè)計(jì)開發(fā)，并按照保護(hù)定值的在線監(jiān)督、匯總管理和修編工作等需求，完成對(duì)熱工保護(hù)定值精細(xì)化管理方面的研究功能，按照系統(tǒng)模塊式的方法進(jìn)行，其中系統(tǒng)的模塊如圖2所示。

2.2 熱工保護(hù)定值展示

將機(jī)組建設(shè)初期的設(shè)備說明書及設(shè)計(jì)文件形成的設(shè)備保護(hù)設(shè)計(jì)值、聯(lián)鎖值、報(bào)警值或者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的相關(guān)保護(hù)定值通過系統(tǒng)開發(fā)的數(shù)據(jù)采集功能，將這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入進(jìn)系統(tǒng)，導(dǎo)入時(shí)按照一定的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)所形成的數(shù)據(jù)表格整體采集。然后對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類整合，在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行存儲(chǔ)并建立保護(hù)定值項(xiàng)相關(guān)數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)自動(dòng)生成初始的熱工保護(hù)定值數(shù)據(jù)清冊，并且系統(tǒng)內(nèi)的熱工保護(hù)定值項(xiàng)數(shù)據(jù)庫還具有模糊查詢功能、生產(chǎn)系統(tǒng)篩選功能、SIS系統(tǒng)工藝流程圖畫鏈接功能，方便運(yùn)維人員及時(shí)了解保護(hù)定值的數(shù)據(jù)情況。

（1）模糊功能查詢。相關(guān)技術(shù)管理人員或者運(yùn)維人員通過輸入設(shè)備描述、KKS編碼、或者保護(hù)定值項(xiàng)名稱等查詢選項(xiàng)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行查詢，并從數(shù)據(jù)庫中羅列需要查詢的相關(guān)的設(shè)備詳細(xì)保護(hù)定值清單，方便用戶的查看。

（2）生產(chǎn)系統(tǒng)篩選功能。相關(guān)技術(shù)管理人員或者運(yùn)維人員可以輸入按照設(shè)備所屬系統(tǒng)進(jìn)行查詢，如查詢汽輪機(jī)凝結(jié)水系統(tǒng)相關(guān)的保護(hù)定值，系統(tǒng)將自動(dòng)羅列該系統(tǒng)相關(guān)的保護(hù)、報(bào)警、聯(lián)鎖等保護(hù)定值項(xiàng)內(nèi)容，方便用戶的查看。

（3）SIS系統(tǒng)工藝流程圖畫面鏈接功能。相關(guān)技術(shù)管理人員或者運(yùn)維人員在查看SIS系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝流程畫面過程中，通過流程圖中的相應(yīng)設(shè)備測點(diǎn)右鍵點(diǎn)擊查看選擇其中的保護(hù)定值選項(xiàng)，系統(tǒng)自動(dòng)鏈接進(jìn)入熱工保護(hù)定值在線管理系統(tǒng)查詢界面，羅列出該測點(diǎn)相關(guān)的保護(hù)、報(bào)警、聯(lián)鎖保護(hù)定值項(xiàng)內(nèi)容，方便用戶的查看。

例如汽機(jī)低加系統(tǒng)圖。

2.3 熱工保護(hù)定值智能分析

基于SIS系統(tǒng)平臺(tái)的熱工保護(hù)定值在線管理系統(tǒng)通過導(dǎo)入的保護(hù)定值標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表采集過來的保護(hù)定值及相關(guān)設(shè)備測點(diǎn)的信息進(jìn)行智能分析，利用查詢功能方便用戶進(jìn)行查詢。設(shè)備的熱工保護(hù)、報(bào)警項(xiàng)目動(dòng)作情況周期內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并記錄動(dòng)作發(fā)生的次數(shù)、動(dòng)作時(shí)間、保護(hù)、報(bào)警測點(diǎn)的動(dòng)作值，變化平均值周期內(nèi)統(tǒng)計(jì)的記錄并存儲(chǔ)在保護(hù)定值數(shù)據(jù)庫中，用戶查看時(shí)采用列表項(xiàng)或趨勢組的形式進(jìn)行。

（1）對(duì)于熱工重要保護(hù)項(xiàng)和重要報(bào)警項(xiàng)的動(dòng)作情況在線管理系統(tǒng)智能分析模塊調(diào)用本系統(tǒng)運(yùn)算模板進(jìn)行組態(tài)算法校核，對(duì)動(dòng)作不正常的情況給予發(fā)出報(bào)警提示信息。例如磨煤機(jī)出口風(fēng)粉溫度高保護(hù)智能分析，如圖4所示。

（2）設(shè)備的熱工保護(hù)、報(bào)警定值項(xiàng)目動(dòng)作情況周期內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并對(duì)周期內(nèi)未發(fā)生動(dòng)作的設(shè)備重要保護(hù)、報(bào)警各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行記錄，并計(jì)算周期時(shí)間內(nèi)設(shè)備保護(hù)、報(bào)警等相關(guān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)的極值，變化值平均值以及極值出現(xiàn)的時(shí)間，列出變化值區(qū)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并存儲(chǔ)在保護(hù)定值記錄數(shù)據(jù)庫中，以列表的形式供用戶查詢查看。在統(tǒng)計(jì)動(dòng)作次數(shù)過程中通過判定條件進(jìn)行剔除不正常動(dòng)作，判定條件為機(jī)組停機(jī)工況，設(shè)備停運(yùn)條件，機(jī)組異常工況。

（3）對(duì)設(shè)備的熱工保護(hù)、報(bào)警定值項(xiàng)目經(jīng)過周期內(nèi)的記錄情況的數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行升降排序，分別按照不同的設(shè)備等級(jí)進(jìn)行升降排序。例如在設(shè)備的保護(hù)方面，按照保護(hù)動(dòng)作的次數(shù)、保護(hù)動(dòng)作的發(fā)生時(shí)間進(jìn)行排序，反應(yīng)周期內(nèi)設(shè)備熱工主保護(hù)動(dòng)作的大致情況，并提供給查詢用戶進(jìn)行參考調(diào)用。

2.4 敏感保護(hù)功能事件管理

在火力發(fā)電機(jī)組的熱工保護(hù)項(xiàng)中，主要敏感保護(hù)事件發(fā)生的概率是非常大的，為了更好的掌握保護(hù)動(dòng)作具體情況，校核評(píng)估保護(hù)定值的合理性，提高機(jī)組的安全性和可靠性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了敏感保護(hù)功能事件管理功能。主要對(duì)機(jī)組發(fā)生的整個(gè)敏感保護(hù)事件過程都有準(zhǔn)確的監(jiān)測和統(tǒng)計(jì)，建立保護(hù)事件相關(guān)測點(diǎn)趨勢組，記錄保護(hù)功能的動(dòng)作記錄并統(tǒng)計(jì)分析配置參數(shù)發(fā)生的越限、不同步等信息，展示動(dòng)作時(shí)的測點(diǎn)趨勢組、統(tǒng)計(jì)信息，對(duì)保護(hù)動(dòng)作后一系列相關(guān)設(shè)備的跳閘和動(dòng)作情況進(jìn)行監(jiān)視，并對(duì)整個(gè)保護(hù)事件的動(dòng)作發(fā)生過程進(jìn)行保護(hù)可靠性測評(píng)，給出保護(hù)可靠性測評(píng)結(jié)果。按照指定條件（不同負(fù)荷、不同時(shí)間）情況進(jìn)行敏感保護(hù)管理模塊統(tǒng)計(jì)下的保護(hù)定值項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行查詢，查詢保護(hù)事件的整個(gè)動(dòng)作情況。包括（動(dòng)作值，動(dòng)作時(shí)間，動(dòng)作極值持續(xù)時(shí)間，相關(guān)測點(diǎn)動(dòng)作后重要曲線，動(dòng)作次數(shù)，保護(hù)可靠性指標(biāo)）。

2.5 熱工保護(hù)定值更新

熱工保護(hù)定值更新模塊主要包括了對(duì)設(shè)備的熱工保護(hù)、聯(lián)鎖、報(bào)警項(xiàng)的新增、修改、刪除等方面的設(shè)計(jì)。上述操作都是依托在周期內(nèi)的保護(hù)定值數(shù)據(jù)項(xiàng)的動(dòng)作情況智能分析和相關(guān)技術(shù)方案設(shè)計(jì)，并嚴(yán)格按照熱工保護(hù)定值的管理流程進(jìn)行的，并在管理流程審批完成的情況下由相關(guān)授權(quán)人員進(jìn)行的，保證對(duì)熱工保護(hù)定值的及時(shí)更新，符合現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)際情況，更好的為機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行服務(wù)。

（1）新增功能設(shè)計(jì)：為了滿足發(fā)電企業(yè)新的發(fā)展需求或者設(shè)備技術(shù)升級(jí)，新增設(shè)備的熱工保護(hù)、聯(lián)鎖、報(bào)警項(xiàng)也會(huì)相應(yīng)的增加。新增的熱工保護(hù)定值數(shù)據(jù)項(xiàng)，經(jīng)過批準(zhǔn)和授權(quán)，按照可導(dǎo)入的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行導(dǎo)入，對(duì)系統(tǒng)的熱工保護(hù)定值數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲(chǔ)更新，更新后對(duì)新增的熱工保護(hù)定值數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行相關(guān)的功能應(yīng)用。

（2）修改功能設(shè)計(jì)：為了滿足發(fā)電企業(yè)設(shè)備的技術(shù)改造，以及通過機(jī)組的運(yùn)行周期內(nèi)對(duì)熱工保護(hù)定值項(xiàng)目運(yùn)行的具體情況，結(jié)合系統(tǒng)給出的智能分析數(shù)據(jù)，滿足設(shè)備的熱工保護(hù)定值項(xiàng)目的修改需求，系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的熱工保護(hù)、聯(lián)鎖、報(bào)警項(xiàng)的定值進(jìn)行修改，修改時(shí)嚴(yán)格按照熱工保護(hù)定值的管理流程進(jìn)行的，系統(tǒng)生成保護(hù)定值修改界面，并經(jīng)授權(quán)的用戶進(jìn)行操作，修改后系統(tǒng)對(duì)保護(hù)定值的修改記錄做出存儲(chǔ)。

（3）刪除功能設(shè)計(jì)：由于設(shè)備的升級(jí)改造或者技術(shù)進(jìn)步后淘汰的落后設(shè)備，以及設(shè)備的安全性能改變等原因，使原有的設(shè)備的熱工保護(hù)、聯(lián)鎖、報(bào)警項(xiàng)的定值不再使用，系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的熱工保護(hù)、聯(lián)鎖、報(bào)警項(xiàng)的定值進(jìn)行刪除，刪除時(shí)嚴(yán)格按照熱工保護(hù)定值的管理流程進(jìn)行的，系統(tǒng)生成保護(hù)定值刪除界面，并經(jīng)授權(quán)的用戶進(jìn)行操作，修改后系統(tǒng)對(duì)保護(hù)定值的刪除記錄進(jìn)行存儲(chǔ)。

2.6 系統(tǒng)輔助功能

（1）熱工保護(hù)定值的報(bào)表生成功能。此功能為了方便用戶在使用熱工定值在線管理系統(tǒng)中的所需分析數(shù)據(jù)、計(jì)算結(jié)果、保護(hù)定值項(xiàng)目單等進(jìn)行報(bào)表生成。

（2）熱工保護(hù)定值的打印功能。系統(tǒng)對(duì)所有生成的各種類型的生成報(bào)表、各種操作記錄、計(jì)算數(shù)據(jù)等都具有可打印的操作選項(xiàng)，用戶可以根據(jù)自己對(duì)系統(tǒng)的使用情況自行進(jìn)行打印。

（3）用戶權(quán)限管理。用戶權(quán)限納入SIS系統(tǒng)中統(tǒng)一管理，對(duì)系統(tǒng)管理員、高級(jí)用戶、一般用戶分別賦予不同的權(quán)限和使用方式。

（4）模板管理。由系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)管理，該系統(tǒng)所配置的模板主要分為組態(tài)算法模板、趨勢組模板、數(shù)據(jù)表模板。組態(tài)算法模板主要是以邏輯算法、延時(shí)運(yùn)算、模擬量運(yùn)算、特殊運(yùn)算等形式進(jìn)行導(dǎo)入，趨勢組模板按照SIS系統(tǒng)趨勢組應(yīng)用形式進(jìn)行顯示，數(shù)據(jù)表模板采用EXCEL2007/2010表格形式進(jìn)行。

3 結(jié)論

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)使熱工保護(hù)定值的管理首次實(shí)現(xiàn)了線上智能管理方式，充分發(fā)揮了SIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)計(jì)算能力，并進(jìn)一步豐富了數(shù)字化電廠的應(yīng)用功能，減輕了生產(chǎn)管理人員的熱工保護(hù)定值使用和管理的工作量，發(fā)揮線上系統(tǒng)的數(shù)據(jù)計(jì)算優(yōu)勢，結(jié)合數(shù)據(jù)融合、工藝系統(tǒng)分析和數(shù)據(jù)挖掘，分析不同工況下熱工保護(hù)定值的適用性，檢驗(yàn)與評(píng)估系統(tǒng)重要保護(hù)動(dòng)作情況，保證了熱工保護(hù)定值的準(zhǔn)確性的應(yīng)用，使熱工保護(hù)定值更加合理可靠，不斷提高機(jī)組的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于火電行業(yè)同類機(jī)組都有極大的借鑒示范作用。

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作者簡介：葛巖（1981-），男，河南開封人，本科，工學(xué)學(xué)士，工程師，研究方向：熱工控制。