火電廠技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)研發(fā)

鄒 軍，譚 華，敖光輝，錢 闖

火電廠技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)研發(fā)

鄒 軍1，譚 華1，敖光輝2，錢 闖3

（1.國家電投集團(tuán)江西電力有限公司，江西 南昌 330000； 2.貴溪發(fā)電有限責(zé)任公司，江西 鷹潭 335000；3.武漢鑫越龍科技有限公司，湖北 武漢 430000）

為全面規(guī)范火電廠技術(shù)監(jiān)督工作，以貴溪發(fā)電有限責(zé)任公司作為試點(diǎn)單位，開發(fā)了適合國家電投江西公司管理模式的技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Web軟件開發(fā)，包括綜合性監(jiān)督管理模塊和專業(yè)監(jiān)督管理模塊，專業(yè)監(jiān)督模塊包含十二項(xiàng)專業(yè)監(jiān)督工作，且根據(jù)各專業(yè)監(jiān)督特點(diǎn)，增加了一些特色子功能模塊。該系統(tǒng)全面系統(tǒng)地規(guī)范了火電廠技術(shù)監(jiān)督工作，使得技術(shù)監(jiān)督工作信息化、專業(yè)化、智能化，為后面設(shè)備運(yùn)行分析及檢修提供了數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

火電廠；技術(shù)監(jiān)督；管理系統(tǒng)；智能化；信息化；監(jiān)測預(yù)警；軟件開發(fā)

隨著火電企業(yè)的安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保要求的不斷提高，技術(shù)監(jiān)督作為設(shè)備管理的重要手段，在發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行安全和運(yùn)行績效等方面發(fā)揮著重要作用。目前，多數(shù)發(fā)電企業(yè)技術(shù)監(jiān)督采用常規(guī)管控方式，利用臺(tái)賬管理，靠人工進(jìn)行信息的收集、分析。這種管控方式獲得的信息非常有限，且信息完整性和及時(shí)性不強(qiáng)。目前開發(fā)的一些技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能較簡單，如文獻(xiàn)[1]設(shè)計(jì)的技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)了各監(jiān)督專業(yè)報(bào)表管理的功能，文獻(xiàn)[2]只針對(duì)技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)預(yù)警功能進(jìn)行了重點(diǎn)分析，還沒有一個(gè)專業(yè)化、智能化、綜合性的技術(shù)監(jiān)督管理平臺(tái)。

國家電投集團(tuán)江西電力有限公司（江西公司）建立了自上而下的技術(shù)監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)體系，2018年以貴溪發(fā)電有限責(zé)任公司（貴電公司）為試點(diǎn)單位，開發(fā)了適合江西公司管理模式的技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)貴電公司技術(shù)監(jiān)督管理的信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，可為設(shè)備運(yùn)行分析及檢修提供數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，以安全生產(chǎn)為中心，以信息為紐帶，以工作流和任務(wù)推送為手段，要求體現(xiàn)江西公司和貴電公司技術(shù)監(jiān)督管理特色。

本文技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)分為江西公司上級(jí)層級(jí)和下屬發(fā)電公司層級(jí)2個(gè)層級(jí)。上級(jí)層級(jí)和下屬層級(jí)采用webservice技術(shù)互聯(lián)，下屬各層彼此不互聯(lián)。各個(gè)發(fā)電公司的技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)采用分布式架構(gòu)、運(yùn)用微軟.net技術(shù)框架、oracle數(shù)據(jù)庫開發(fā)，開發(fā)的原則為“保持共性、允許個(gè)性”。

2 系統(tǒng)功能

技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)包括綜合性監(jiān)督管理模塊和專業(yè)監(jiān)督管理模塊。其中，綜合性監(jiān)督管理模塊包含監(jiān)督體系、計(jì)劃與報(bào)表、例會(huì)與總結(jié)、二十五項(xiàng)反措、監(jiān)督預(yù)警、監(jiān)督檢查、實(shí)時(shí)監(jiān)控、量值溯源等功能模塊。專業(yè)監(jiān)督管理模塊包含十二項(xiàng)專業(yè)監(jiān)督，每項(xiàng)專業(yè)監(jiān)督包含監(jiān)督臺(tái)賬、專業(yè)報(bào)表、工作計(jì)劃、定期工作、監(jiān)督檢查評(píng)價(jià)、人員資質(zhì)等子模塊。各專業(yè)監(jiān)督管理模塊根據(jù)各專業(yè)特點(diǎn)，增加一些特色子功能模塊，如繼電保護(hù)定值管理、熱工定值管理、電量平衡分析等功能。系統(tǒng)主要功能模塊架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)主要功能模塊架構(gòu)

2.1 監(jiān)測預(yù)警

1）實(shí)時(shí)參數(shù)監(jiān)測預(yù)警 本文技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)從電廠集中監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）讀取大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并采用相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型對(duì)其計(jì)算分析。不同于文獻(xiàn)[3-8]僅采用SIS中各專業(yè)重要實(shí)時(shí)參數(shù)指標(biāo)加以監(jiān)測，系統(tǒng)在對(duì)指標(biāo)計(jì)算的基礎(chǔ)上，自動(dòng)生成相應(yīng)結(jié)果，形成關(guān)鍵指標(biāo)分析，如發(fā)電機(jī)定子溫差分析、發(fā)電機(jī)漏氫量分析、熱工自動(dòng)投入率統(tǒng)計(jì)等。

以發(fā)電機(jī)漏氫量分析為例，氫氣是發(fā)電機(jī)的冷卻劑，發(fā)生漏氫會(huì)引起發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓下降，冷卻效果變差，發(fā)電機(jī)各部分溫升增加，發(fā)電機(jī)漏氫量的大小直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行。所以對(duì)發(fā)電機(jī)組漏氫量的監(jiān)控非常重要，漏氫量計(jì)算模型為

式中，ΔH為24 h漏氫量，為測試持續(xù)時(shí)間，為發(fā)電機(jī)充氫容積，1、2分別為測試起始、結(jié)束時(shí)發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣壓力，1、2分別為測試起始、結(jié)束時(shí)發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣平均溫度，1、2分別為測試起始、結(jié)束時(shí)發(fā)電機(jī)周圍的大氣壓力。

技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)提取漏氫量相關(guān)關(guān)鍵參數(shù)并運(yùn)用數(shù)學(xué)模型自動(dòng)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)漏氫量的在線監(jiān)督。

2）電量平衡分析 火電廠電量平衡指發(fā)電與供電之間的平衡，是制定電力規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行計(jì)劃的重要組成部分。電氣管理系統(tǒng)在應(yīng)用中還未能實(shí)現(xiàn)電量平衡的管理[9-10]。本文技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)首次融合電量平衡分析功能，將電廠主接線圖制成模型圖，實(shí)時(shí)從SIS讀取各關(guān)口表計(jì)電量值并動(dòng)態(tài)展示在模型圖上，同時(shí)引入數(shù)學(xué)模型計(jì)算驗(yàn)證發(fā)變組、廠變、備變、線路關(guān)口表之間的平衡關(guān)系。點(diǎn)擊模型圖上各電量平衡點(diǎn)，可直觀反映該區(qū)域的電量損耗情況，當(dāng)損耗超出正常范圍時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，為管理人員提供實(shí)時(shí)的故障診斷依據(jù)。開展電量平衡分析可以對(duì)火電廠設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀作出客觀評(píng)估，也可以掌握企業(yè)電量損耗情況，查清企業(yè)節(jié)能潛力，從而采用有效的技能改造等措施提高火電廠電能利用率和設(shè)備運(yùn)行水平。電量平衡分析界面如圖2所示。

2.2 智能管理

1）繼電保護(hù)定值管理 隨著繼電保護(hù)技術(shù)迅速發(fā)展，日常運(yùn)行的定值單及其文檔管理工作越來越繁雜，同時(shí)工作流程中的定值單需經(jīng)過校對(duì)、審核、復(fù)審、批準(zhǔn)，各層數(shù)據(jù)信息冗余或不一致。本文技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)繼電保護(hù)定值管理模塊參考文獻(xiàn)[11]中定值計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)定值單的在線審批、流轉(zhuǎn)、執(zhí)行等過程。通過定值單集中式管理、流程化審批，確保定值單數(shù)據(jù)來源統(tǒng)一準(zhǔn)確，簡化了定值單數(shù)據(jù)更新、維護(hù)的過程。同時(shí)通過手機(jī)APP的配合應(yīng)用，提高了繼電保護(hù)定值管理的可操作性和及時(shí)性，實(shí)現(xiàn)了繼電保護(hù)設(shè)備定值工作精細(xì)化管理。繼電保護(hù)定值管理手機(jī)端界面如圖3所示。

圖2 電量平衡分析界面

圖3 繼電保護(hù)定值管理手機(jī)端

2）二十五項(xiàng)反措 二十五項(xiàng)反措細(xì)則是國家能源局發(fā)布的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》。本文技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了二十五項(xiàng)反措業(yè)務(wù)的全過程管控，其功能流程如圖4所示。

二十五項(xiàng)反措模塊以電子目錄形式展示二十五項(xiàng)反措全部條文，并建立案例解析庫。針對(duì)各項(xiàng)防止電力生產(chǎn)事故的要求，系統(tǒng)為每項(xiàng)細(xì)則條文關(guān)聯(lián)相關(guān)解析，并列舉具體事故案例。反措解析界面如圖5所示。

圖4 二十五項(xiàng)反措功能流程

圖5 反措解析界面

貴電公司根據(jù)實(shí)際情況，將二十五項(xiàng)反措內(nèi)容按月分解，每項(xiàng)條文和相應(yīng)責(zé)任人掛鉤，系統(tǒng)定時(shí)推送查評(píng)待辦消息，督促查評(píng)人員依據(jù)反措細(xì)則進(jìn)行查評(píng)。系統(tǒng)將查評(píng)中的不合格項(xiàng)自動(dòng)匯總成整改計(jì)劃表，包括存在問題、責(zé)任人、驗(yàn)收人、預(yù)計(jì)完成時(shí)間等。整改任務(wù)責(zé)任到人，以工作流的形式推送任務(wù)至責(zé)任人，同時(shí)可辦理延期申請，每步審批節(jié)點(diǎn)有據(jù)可查，實(shí)現(xiàn)了反措查評(píng)及整改閉環(huán)。

3）智能推送功能 本文技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)的智能推送有2種方式：一種方式是系統(tǒng)根據(jù)流程節(jié)點(diǎn)中的人名將任務(wù)直接推送到用戶待辦任務(wù)中，同時(shí)各專業(yè)上級(jí)監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)成員可以督辦下級(jí)網(wǎng)絡(luò)成員的待辦任務(wù)；另一種方式根據(jù)大數(shù)據(jù)技術(shù)的興起及其在電力行業(yè)廣泛應(yīng)用，技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)運(yùn)用大數(shù)據(jù)Spark技術(shù)、微軟.net編程技術(shù)，并結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)中的冪律（power law）分布規(guī)則和帕累托分布（Pareto distribution）特征，實(shí)現(xiàn)基于用戶關(guān)注的智能推送算法。系統(tǒng)記錄用戶使用痕跡，通過后臺(tái)大數(shù)據(jù)以及智能推送算法分析用戶使用習(xí)慣、關(guān)注的內(nèi)容等特征，系統(tǒng)自動(dòng)將用戶關(guān)注的指標(biāo)或數(shù)據(jù)推送給用戶。

3 結(jié) 語

貴電公司技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)平臺(tái)涵蓋技術(shù)監(jiān)督的全部業(yè)務(wù)，充分體現(xiàn)了“管（專業(yè)監(jiān)督）、控（實(shí)時(shí)監(jiān)控）、智（智能分析）”一體化的設(shè)計(jì)思路，各子功能模塊“低耦合高內(nèi)聚”，相互融合。

系統(tǒng)上線投用后，不僅實(shí)現(xiàn)了技術(shù)監(jiān)督業(yè)務(wù)信息化管理，滿足技術(shù)監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)化管理以及對(duì)信息質(zhì)量及速度的要求，同時(shí)完成了傳統(tǒng)的手工方式中難以完成的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、加工處理及分析等工作。此外，還建立了一套比較完整合理的大數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)系統(tǒng)，以供統(tǒng)計(jì)、查詢、分析使用。本系統(tǒng)將火電十二項(xiàng)技術(shù)監(jiān)督及防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求內(nèi)容全覆蓋，實(shí)現(xiàn)了工作業(yè)務(wù)推送和閉環(huán)管控模式。

［1］ 劉敦敏, 孫云蓮. 基于B/S模式的電力技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)[J]. 繼電器, 2003, 31(1): 58-60.

LIU Dunmin, SUN Yunlian. The supervisory management system of electrical technology based on B/S mode[J]. Relay, 2003, 31(1): 58-60.

［2］鐘世明, 邵銳, 張勝, 等. 基于實(shí)時(shí)預(yù)警的火電廠技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)[J]. 繼電器, 2005, 33(18): 61-66.

ZHONG Shiming, SHAO Rui, ZHANG Sheng, et al. Technical supervision management system based on real-time early warning[J]. Relay, 2005, 33(18): 61-66.

［3］ 馮慶東, 宋鵬飛. 發(fā)電廠廠用電DCS與ECSM技術(shù)的應(yīng)用[J]. 科技致富向?qū)? 2015(12): 1-6. FENG Qingdong, SONG Pengfei. Application of DCS and ECSM technology in power plant[J]. Science and Technology Enrichment Guide, 2015(12): 1-6.

［4］ 李蔚, 盛德仁, 陳堅(jiān)紅, 等. 火電廠SIS系統(tǒng)中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)的選擇[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2003, 23(12): 218-221. LI Wei, SHENG Deren, CHEN Jianhong, et al. Selecting the scheme of real-time database for SIS in a power plant[J]. Proceedings of the CSEE, 2003, 23(12): 218-221.

［5］ 劉進(jìn)雄, 劉滌塵, 王波, 等. 基于SIS的電廠運(yùn)行可控指標(biāo)優(yōu)化[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備, 2009, 29(12): 19-23. LIU Jinxiong, LIU Dichen, WANG Bo, et al. Optimization of power plant controllable indexes based on SIS[J]. Electric Power Automation Equipment, 2009, 29(12): 19-23.

［6］ 賴晨捷. 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)施[D]. 上海: 上海交通大學(xué), 2014: 22-52. LAI Chenjie. The application of data mining technology in power plant supervisory information system[D]. Shanghai: Shanghai Jiao Tong University, 2014: 22-52.

［7］ 邱振波, 張立杰, 胡偉, 等. 基于信息通信技術(shù)的燃?xì)廨啓C(jī)遠(yuǎn)程預(yù)警技術(shù)研究及應(yīng)用[J]. 熱力發(fā)電, 2019, 48(2): 120-125. QIU Zhenbo, ZHANG Lijie, HU Wei, et al. Research and application of ICT-based remote early warning technology for gas turbines[J]. Thermal Power Generation, 2019, 48(2): 120-125.

［8］ 葛新, 楊東, 王毅, 等. 面向電力企業(yè)的實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研究與開發(fā)[J]. 熱力發(fā)電, 2010, 39(4): 91-94. GE Xin, YANG Dong, WANG Yi, et al. Study on and development realtime/historic database system oriented to power industry[J]. Thermal Power Generation, 2010, 39(4): 91-94.

［9］ 高婷婷, 高利平. 廠用電氣管理系統(tǒng)（ECMS）在應(yīng)用中的典型問題與處理對(duì)策[J]. 裝備制造技術(shù), 2017(11): 208-210. GAO Tingting, GAO Liping. Typical problems and countermeasures in application of plant electrical management system(ECMS)[J]. Equipment Manu-facturing Technology, 2017(11): 208-210.

［10］ 張軍. 火電廠電氣控制與DCS系統(tǒng)[J]. 科技展望, 2016(21): 108-110. ZHANG Jun. Electrical control and DCS system of thermal power plant[J]. Technology Outlook, 2016(21): 108-110.

［11］ 謝俊, 石東源, 楊增力, 等. 基于多代理系統(tǒng)的繼電保護(hù)定值在線校核預(yù)警系統(tǒng)[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2007, 31(13): 77-82.

XIE Jun, SHI Dongyuan, YANG Zengli, et al. An on-line verification of relay settings and early warning system of protective relaying based on MAS[J]. Automation of Electric Power Systems, 2007, 31(13): 77-82.

Research and development of technical supervision and management system for thermal power plant

ZOU Jun1, TAN Hua1, AO Guanghui2, QIAN Chuang3

(1. SPIC Jiangxi Electric Power Co., Ltd., Nanchang 330000, China; 2. Jiangxi Guixi Power Generation Co., Ltd., Yingtan 335000, China; 3. Wuhan Xinyuelong Technology Co., Ltd., Wuhan 430000, China)

In order to fully standardize the technical supervision of thermal power plants, Guixi Power Generation Co., Ltd. was taken as a pilot unit to develop a technical supervision management system for SPIC Jiangxi Electric Power Co., Ltd. The system is developed by web software, and consists of comprehensive supervision and management module and professional supervision and management module. The professional supervision module includes twelve professional supervision works. Especially, according to the characteristics of each professional supervision, some special sub-function modules are added. The system systematically standardizes the technical supervision of thermal power plants, makes the technical supervision informationized, specialized and intelligent, and can provide data preparation for operation analysis and maintenance of the subsequent equipment.

thermal power plant, technical supervision, management system, intelligentialize, informatization, monitoring and early warning, software development

TP311.521；TM769

B

10.19666/j.rlfd.201906140

2019-06-07

鄒軍(1973—)，男，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榛鹆Πl(fā)電技術(shù)，zoujun@cpijx.cn。

鄒軍, 譚華, 敖光輝, 等. 火電廠技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)研發(fā)[J]. 熱力發(fā)電, 2019, 48(9): 90-93. ZOU Jun, TAN Hua, AO Guanghui, et al. Research and development of technical supervision and management system for thermal power plant[J]. Thermal Power Generation, 2019, 48(9): 90-93.

（責(zé)任編輯 杜亞勤）