电厂辅机设备运行管理系统研究与开发.doc

电厂辅机设备运行管理系统研究与开发引言    大型火电机组特别是调峰机组的运行工况经常变化，使辅机设备启停十分频繁，易造成同类辅机运行时间不平衡，最终导致个别辅机运行时间过长，使用寿命缩短。发电厂迫切希望能根据运行表计参数显示和观察到的现象，通过自动或人工逻辑推理，对各辅机的启停次数、运行时间进行记录统计，以便合理分配辅机的运行时间，确保辅机在经济安全的工况下运行。    目前辅机设备的启停统计管理是离线或半离线的，并需要人工输入原始数据，在每日或月末进行考核，是一种典型的事后管理方式。本文开发设计的电厂辅机设备管理系统采用B/S模式，构建基于Web的动态交互式模型，在线统计并显示出各种工况下电厂重要辅机的启停次数、运行时间，及时指导运行人员调整辅机的运行情况。该系统作为电厂自动化系统的重要模块，在现场应用中运行稳定，有效提高了机组运行的安全经济性。一、系统设计1.1 系统数据流程和控制流程    本文设计的电厂辅机设备运行管理系统的数据流程和控制流程如图1所示。            数据采集模块从电厂分散控制系统(DCS)、厂级监控信息系统(SIS)或管理信息系统(MIS)中采集实时数据，数据经数据处理模块预处理后进入实时计算模块，经过对实时数据的计算判断，将计算结果存入指定的数据库中。查询用户通过Web浏览器向数据库提出查询申请，系统自动将数据处理结果提交给客户端，并显示在Web浏览器上;系统管理人员可通过Web浏览器对系统各种约束条件进行修改，以控制后台程序的运行方式，后台程序采用叫巨重启模式"来更新各模块的运行方式。1.2 系统功能 1.2.1 数据采集    数据采集模块实现与实时数据源的连接，并按数据库中的采集规范，从电厂DCS、SIS或MIS中采集辅机设备运行状态实时数据。数据预处理模块将采集的实时数据按数据库中的处理规范转换为实时计算所需要的格式，并对错误数据迸行辩识和剔除，以保证实时计算的准确性。计算时采用双精度数据类型，在测点数据准确的基础上保证性能指标的可信度和准确性。1.2.2 辅机设备运行状态检测    辅机设备运行状态检测是整个系统的核心部分，实现辅机设备运行状态判断、状态存储等功能，主要内容包括按数据库中的算法规范，在线统计出各种工况下电厂重要辅机的启停次数、运行开始时间、停运时间、每班运行总时间、每天(月)运行总时间等信息，并将结果写入结果数据库。1.2.3 数据库管理    该系统所需的数据库主要由两大部分组成:(1)计算结果记录集。(2)采集模块、计算模块所需的各种属性配置表，表中包括采集规范、处理规范、算法规范、存库规范等。为提高数据库的安全性，管理员通过Web浏览器进行数据库数据的修改与删除、复制与备份的管理和维护操作，而不是直接对数据库进行操作。1.2.4 Web浏览器查询    Web浏览器查询功能包括:(1)辅机设备实时运行状态查询。如指定辅机是否启动，最后一次运行开始时间、停运时间，辅机电流、电压值。也可分系统对系统中所有辅机的运行状态进行列表显示。(2)辅机设备运行状态历史查询。查询方式有多种:按辅机查询，即查询指定辅机在指定时间内的启停次数、每次启动的运行开始时间、停运时间、每次运行持续时间及总运行时间;按系统查询，即查询指定系统在指定时间内系统中所有辅机的启停情况，包括启动辅机台数最大值、最大值开始时间和持续时间、运行时间最长的辅机、运行时间最短的辅机等;按班值查询，即查询指定辅机在每班的运行时间，提供按天、月、年的查询方式。二、系统实现2.1 规范条件设定    规范条件是系统各模块运行时的依据。系统事先在数据库中设定各种约束条件，这些约束条件尽可能包含各种可能发生的情况。    (1)数据采集规范:用来指定要采集的数据个数及每个被采集数据的属性。属性包括数据编号，数据采集频率，数据在数据平台中的对应位号、中文描述等。    (2)数据处理规范:规定了对采集的数据进行处理的方式。a.是否要对数据进行过滤处理，如当机组负荷大于一定值时才认为数据有效，否则将被过滤掉。这就要设定过滤方式、过滤器的上下限及过滤器在实时系统中的对应位号、中文描述等。b.设定判断辅机运行状态时所必需的辅机电流设定值。    (3)算法规范:决定了计算中使用的判断逻辑。设定多种辅机设备运行状态判断逻辑，可适应各种不同工况的需要，当要求由一种判断逻辑变为另一种判断逻辑时，只需将数据库中开关量设为代表该逻辑的值即可，后台计算程序会自动读取开关量并更新算法，不需要修改程序代码。    (4)写库规范:设定系统对计算结果的操作，包括数据库服务器位置、库名、表名、用户名及密码等基本信息。2.2 辅机设备运行状态实时检测    辅机设备运行状态的实时检测和判断是整个系统的核心。实时判断流程分为4个步骤:实时数据采集、实时数据处理、辅机启停状态判断、结果存储。辅机设备运行状态判断流程如图2所示。             首先，后台程序按指定周期读取有关的实时数据，对实时数据进行数据辩识并剔除错误数据，若选择过滤器，则要根据过滤器的设置对数据进行过滤，得到符合要求的数据。然后，通过比较当前辅机启停状态与上一次记录的辅机启停状态，判断辅机的运行状态是否发生了改变，若其状态由停运变成了启动，则向数据库写入辅机的启动时间;若其状态由启动变成了停运，则向数据库写入辅机的停运时间、运行持续时间。为避免测点数值不正常波动造成的影响，应用了"时间死区"概念，即辅机设备启动状态持续一定时间才算启动，否则视为"伪启动"，将不予以记录。    对于辅机启停状态的判断，可根据不同要求采用以下3种判断逻辑之一。    (1)辅机运行信号与电流同时满足要求。只有当辅机电流大于设定值并且辅机运行信号为True时，才认为该辅机当前的状态为启动，其他情况均视停运状态，其逻辑图如图3a)所示。    (2)辅机运行信号满足要求。当辅机运行信号为True时才认为该辅机当前的状态为启动;当辅机运行信号为False时视为停运状态，其逻辑图如图3b)所示。    (3)辅机电流满足要求。当辅机电流大于预先设定的阀值时，就认为该辅机当前为启动状态;当辅机电流小于预先设定的阀值时视为停运状态，其逻辑图如图3c)所示。          2.3 基于B/S模式的系统参数设定和结果发布    系统参数设定采用基于B/S模式的动态交互式模型，系统接受客户端通过浏览器传递来的请求，向客户端返回辅机启停配置修改页面，通过该页面可对计算中用到的一些参数进行修改。当页面提交修改后，系统将按修改的内容对数据库中的相关表进行更新，同时将预先设定在数据库中的更新信号置为1，后台计算程序会定时读取这个信号，当读到更新信号为1时，后台程序会重新读入配置信息，更新内部变量，同时将更新信号置为零。这样就实现了系统的在线更新，方便了系统管理，提高了系统的稳定性。查询结果发布方式采用B/S结构，用户查询界面完全通过Web浏览器实现，查询结果在页面上以表格形式显示，并提供输出到Excel文件的功能。使用这种发布方式简单、方便，可使该系统与Intrant/Internet系统有机地融于一体。        三、应用实例    该系统已先后在国内几台300MW机组上安装并投入运行。图4为某电厂辅机设备管理系统的查询结果(2005年4月)。图4a)为对辅机进行月统计的查询结果，可比较同类辅机在1个月内的总运行时间和启停次数;图4b)为查询辅机在某天中每1班的运行时间;图4c)为查询指定辅机在指定时间内的启停次数，每次启动的启动时间、停运时间及每次运行持续时间。    现场应用实践表明，该系统能使管理人员随时掌握机组辅机的运行状况及存在的问题，有的放矢地指导运行及设备维护。同时也使运行人员进一步明确了本岗位的效益和责任，促使其改进运行方式，优化操作调整。该系统投资少、实用性强、运行高效稳定、在线计算量小，可与各类DCS相连，满足了当前各电厂对节能降耗的迫切要求。四、结语    (1)本系统掘弃了辅机设备运行事后管理方式，采用在线监测方法，实时统计各种工况下电厂重要辅机的启停次数、运行时间，使辅机设备管理与运行管理同步，及时指导运行人员合理分配辅机运行时间，并充分考虑了现场可能出现的各种情况，提高了系统的实时性、实用性。    (2)将程序需要的各种约束条件放在数据库中，实现了算法逻辑与后台计算程序的分离。采用基于Web的管理模式，通过Web浏览器对数据库中的约束条件进行修改、删除，而不是直接对数据库进行操作，后台程序采用在线重新读取配置的方式，减少了由于重新启动程序带来的数据损失，提高了系统的稳定性和准确性。