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数字化电厂技术条件

关键词: 电流信息化 DCS PLC

在过去十几年里,国内外在电流信息化方面,已经从不同的角度,提出了很多方案,也做了大量工作,包括“机炉辅电”一体化、控仿一体化、管控一体化等方案,这些工作为全面实现数字化电厂打下了基础。

(1)DCS功能的扩展

在生产过程方面,从横向的角度看,DCS的功能已经得到很大发展,已经在控制运算、数据处理和通信等各方面完全采用计算机完成了,并且具有了更强的计算存储能力、专业化的复杂控制算法、大规模的数据处理能力以及远程通信能力等方面。特别是在通信方面,发电厂二次仪表已经完全实现了数字化处理,特别是在过去十年里,随着现场总线(FiledBus)技术的推广,一次仪表也开始具备了数字化处理的能力,基于现场总线的控制系统已经开始在电厂中少量应用。网络已经可以延伸到生产现场。

从纵向的角度看,DCS自身的技术进一步“向上”和“向下”拓展。所谓“向上”,是指对DCS收集的现场数据,利用先进的数据库技术、通讯技术,结合用户的工艺实际作进一步的深度加工,从而为用户提供更大的增值作用。现在各家DCS通常采用的有以下几种途径:一种是提供针对某些工艺流程的优化软件,可以使用户提高生产效率;另一种是增加功能,例如增加设备维护功能,更加细致地分析设备的热应力,机械故障状态,通过监测设备的运行状态来判断设备是否需要维护,减少意外停车,提高设备的利用率;还有一种方式就是与用户的管理结合起来,参与用户的全厂信息系统。例如提供SIS(实时监控信息系统)、MIS(管理信息系统)和ERP(企业资源计划)等系统,帮助用户提高管理水平。

所谓“向下”,是指结合当前现场总线技术的发展和具有现场总线通讯功能的现场仪表不断涌现的趋势,开发出针对各种现场总线通讯协议的现场接口。这时,DCS与现场仪表之间不是仅仅测量数据的传输,而且还要传输大量表达仪表状态、参数、管理等方面的信息,甚至要把简单的控制功能也“向下”到现场仪表中去。为此,DCS要增加大量与现场总线技术有关的通讯软件和组态软件。

现场总线技术已经被许多工业部门所重视,例如,中国华能集团就计划建立FCS(现场总线控制系统)示范电厂,该示范电厂将尽可能的使用现场总线控制系统和智能前端设备(变送器、执行机构)。

(2)PLC

在电厂各辅控车间广泛使用的PLC(可编程控制器)也发生了深刻变化,PLC已经从孤立的控制设备发展成为可以协同控制的网络化监控系统,同时PLC已经具备了强大的连续量计算能力,可以说PLC与DCS的控制器之间的差别已经越来越小,甚至在很多情况下可以互换。

(3)NCS

在发电厂升压站等电厂电气方面,经过多年的发展,已经形成了成熟的NCS(网络监控系统)技术,其硬件软件基础已经与DCS相去不远,DCS的计算速度已经完全可以满足电厂电气系统的需要,电厂电气所需要的一些特殊数据的采集装置也已经完全数字化,因此现在的DCS只需略作改进,就可以实现电厂电气系统控制的全部功能。实际上,现在一些DCS已经具备了一定的电厂电气系统控制功能。

(4)基于DCS激励式仿真机

基于虚拟DCS的激励式仿真技术是仿真技术与DCS技术发展到一定阶段相结合的产物,是这两项技术沿着各自不同的发展路线不断融合的结果,是一种崭新的仿真模式。控仿一体化是今后仿真技术的发展趋势。

与传统的全仿真相比,激励式仿真更能够复现实际机组的DCS系统,并与实际系统的逻辑结构相同,没有传统的全范围仿真中逻辑关系上的混乱与逻辑环节的缺失。传统的全仿真将控制算法与模型连接在一起,只是实现了DCS外观功能的仿真,对于工程师站的组态仿真则无能为力,仿真培训对象只能局限于运行人员,缺乏对热控人员的培训功能。而基于虚拟DCS的激励式仿真系统能够很好地弥补这一缺点,是节省投资、缩短开发周期、获得最高逼真度和最多应用功能的理想技术方案。

当前,一些专业仿真机公司和DCS厂家已经开始致力于基于虚拟DCS的激励式仿真系统的开发,预计5年内火电站仿真系统市场将主要以基于虚拟DCS的激励式仿真系统为主。

(5)三维信息技术

利用三维信息技术的模型建立一个与工厂信息数据一致的虚拟工厂,这在国际上已经开始广泛推行,但在国内还是处于起步阶段。通过三维模型这个直观的展示工具,将MIS等信息系统的数据和信息与三维虚拟电厂有机结合起来,实现数据的立体化和直观化。这样仅仅在电脑上就可以漫游全厂,并且随时点击感兴趣的设备或管道,搜寻所关注信息。随时可以点击任何设备或者管道来查看它的相关属性信息、设备生产日期、安装日期、维修记录、厂家信息、设计图纸等等。

(6)KKS码

为了实现上述系统的有效运行,有必要建立有效的数据交换机制,为此,需要建立统一的关键词词库。关键词词库是联系各类数据的纽带,可以保证数据的完整性、唯一性、一致性、可交换性、可互访性,该词库应该成为所有数据库的统一标准。目前,已经在许多发电厂推广使用的KKS编码就是这样的关键词词库。KKS编码对各类设备的工艺(过程)相关标识、安装地点标识、位置标识等进行了描述。集团公司可以据此建立完善的发电厂关键词词库,并作为标准推广,为全面实现数字化组好准备。

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