数字化电厂建设关键问题研究

数字化电厂建设关键问题研究

毛少军康中山

江苏华电吴江热电有限公司215221

摘要：在计算机和网络技术的飞速发展下，数字信息技术推动了电力企业的发展，构建数字化电厂逐渐成为了自动化技术发展的一个必然要求。建设数字化电厂，能让电力企业在提高生产效率的同时实现节能减排和低碳环保，同时大幅度提高企业的核心竞争力。本文对数字化电厂的概念与意义进行了阐述，并分析相关的关键技术，最后对数字化电厂的发展前景进行展望，希望对当前的电厂建设提供一定的帮助。

关键词：数字化电厂；建设；意义；关键技术

1.引言

随着信息化时代的到来，建设数字化电厂，深化信息技术在电厂中的应用，成为了未来电厂技术的发展方向。顺应市场潮流，把握技术发展趋势，逐步实现电厂的数字化，构建一个全面的、真正意义上的数字化电厂，是电力事业在信息化发展过程中的重要任务。目前对于数字化电厂的认识尚存在较多的争议，由此对于数字化电厂的概念，还需要进一步的探究。

2.数字化电厂的概念与意义

2.1数字化电厂的概念

目前，数字化已成为了一个普遍的潮流用语，数字化的影子在日常生活中随处可见，比如数字化电视、数字化地图、数字化电影等等。尽管人们在生活中常常使用“数字化”这个词语，但是对于数字化的具体概念却知之甚少数字化，就是把外部复杂变化的信息，转变为数字和数据，以这些数字和数据为基础，通过建立数字化模型，将其转变为一系列计算机可识别的二进制码，将其引入计算机内部并进行统一的处理的整个过程。

数字化电厂所涉及的信息范围非常广泛，它既包括外围的情报信息，又涵盖内部的管理信息，其中，内部的管理信息包括了过程控制信息、电厂设计信息、资源信息、以及电厂生命周期中各阶段的信息。对所有信息进行数字化处理，是实现电厂数字化的必要基础。数字化电厂应该包括电厂设计的数字化、生产过程控制的数字化、电厂管理的数字化、现场设备级的控制数字化和电厂信息的高质量数字化。目前生产过程控制的数字化已完全实现，并且在自动化、信息化方面达到了较高的水平。

2.2数字化电厂的建设意义

从国内外成功实现数字化电厂的实例中可以看出，通过应用先进的软件，构建一个用于优化控制和数字化的综合平台，仅从经济效益的层面来看，每年就能为电力企业节省上千万的资金。在故障预测与诊断方面实现数字化，可以预防一些重大设备的损坏，避免一些不必要的非计划停产，综合提高了生产的安全性，若将这些因素考虑进去，数字化电厂产生的经济效益是十分可观的。

建设数字化电厂，实现计算机操作，能让生产的安全性和可靠性得到进一步的提高，从而减少运行的维护成本，降低工程耗费，符合现代化管理的要求。

3.数字化电厂建设关键技术分析

3.1应用分散控制系统，实现生产过程的自动化

分散控制系统（DCS）以其工作性能可靠，控制功能强大，人机交互界面易操作等优势，让其在大中型的火力发电机组的机炉主控领域中得到了广泛的应用。DCS组态，实现了锅炉炉膛的安全监控，以及汽轮机数字电液系统的控制，从而实现了DCS对机炉的系统和主要设备的统一监控和管理。DCS还能对电气系统进行监控，最终实现机、电、炉一体化控制。

随着分散控制系统技术的不断深入，还能为高层次的SIS和MIS的建立提供现场的实时数据。目前来说，DCS在火力发电厂中的应用已经比较成熟，其组态配置、设计思想、功能配置都已十分完善，DCS已经被广泛应用于火力发电厂控制系统中的各个领域。

尽管DCS在火电厂的应用已经比较成熟，但是它也存在着一些不足之处：DCS采集的数据量十分有限，不能满足大型电厂的需要；各厂家的DCS不兼容；硬接线方式还造成了资源浪费。

3.2运用FCS技术实现现场设备级的数字化

在自动控制装置与现场设备之间，进行的串行通信、双向通信、数字通信及多点通信的数据总线称之为现场总线。由现场总线和智能设备所组成的控制系统称之为现场总线控制系统（FCS）。将控制技术、现场智能设备、计算机和通信作为一个整体性的技术，称之为FCS技术。

FCS技术重点用于实现现场设备的数字化。FCS技术推动了智能仪表和现场智能设备的发展，也促进了DCS与PLC（可编程逻辑控制器）的融合，并且对于FCS的发展和应用起到了有效的推动作用。FCS的应用，解决了DCS不能对智能仪表的高级功能进行有效发挥的问题，真正实现了智能控制系统与现场仪表之间的数字通信。

目前，多数的火力发电厂都致力于FCS和DCS的结合使用，让二者在发挥各自优势的同时，又能互补缺陷。由于我国大多数的火力发电厂现在采用的是DCS，所以，如何在对DCS不做太多变动的基础上，充分利用FCS技术是目前需要解决的实际问题。

3.3应用MIS和SIS实现管理数字化

MIS（厂级管理信息系统）和SIS（厂级监控信息系统）组成了电厂的信息系统，也是实现厂级管理数字化的具体内容。

3.3.1厂级信息管理系统

MIS是以网络为平台，覆盖面设计整个企业，或者企业中的主要部门的辅助管理的信息系统，其主要组成部分有主机系统、应用系统和网络系统。目前来说，作为电厂的基础建设，MIS已经被大多数的电厂所使用。

传统的MIS局限于行政管理、财务管理和生产运营等的办公自动化，其功能非常有限。随着科技技术的发展，传统的MIS已经不能满足目前的电厂需求，在MIS的应用方面，电力企业对其有了更高要求。在新的MIS建设中，应当应用ERP（企业资源计划）的软件结构以及管理思想。新的MIS应当具备报价辅助决策、交易信息管理、模拟成本实验和动态经济分析等功能。通过采用EAM（企业设备资产管理）技术，对于设备的监控和维修进行强化，从而达到节省检修费用的目的。总而言之，新的MIS应当为企业管理的“开源”、“节流”提供技术支持

3.3.2厂级监控信息系统

SIS是以计算机软件技术和网络为基础，将生产过程管理、优化控制和过程实时监测融为一体的自动化信息系统。它是建立在MIS与DCS网络之间的一个历史及实时的网络信息系统，它具有容量大、可靠性高、速度快的特点。SIS在电厂中的应用主要包括性能计算、分析，过程管理和监视，优化调度，诊断机组运行故障，分析计算机组设备寿命，分配负荷等。

4.数字化电厂的发展前景

对于现阶段的数字化电厂的现状分析，可以发现火电厂数字化的建立模式是信息化处理的基本模式，数字化形式的建立得到了广泛的发展，在很多电厂的建立过程中都应用了SIS-MIS的技术模式，同时也配备了实时的数据库以及相关故障的诊断软件等。但是，由于数据形式的多样化对于一些信息资源丰富的信息形式没有得到全面的管理，从而在一定程度上阻碍了信息化的建设，也影响了电力系统生产运营的监控管理。其中数字化电厂中的最核心问题就是在技术应用的过程中怎样使相关的设备在运营的过程中得到优化的信息处理，对于监控的内容及时进行调整，从而在一定程度上提高机组的经济化效益。因此，在现阶段的数字化电厂的运营过程中，采用智能化的传感配件以及运用现场总线等通信模式来解决目前电厂运营过程中的一些难题，从而为数字化电厂的建立提供优化的发展。

5.结语

总之，在数字化电厂的建立过程中，要使整个数字化的形成得到充分的发展，就应该在整个建立过程中形成数字化的基本形式，可以通过数字化资源系统、数字化管理系统的建立实现信息的优化，通过相关技术的应用实现数字监控的最终目的，从而在一定程度上促进我国电力事业的发展而且对于相关的管理部门而言，也要建立规范化的监管系统，在实现能源优化的同时降低电能耗费的现象，从而使我国电力企业通过数字化模式的建立得到充分的发展。

参考文献：

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[2]何力.数字化电厂关键技术分析与探讨[J].电力科技，2013，（15）：165

[3]李小峰.智能数字化电厂的建设关键技术和发展[J].数字技术与应用，2014，（11）：204