火电厂集控运行技术分析与优化探讨

火电厂集控运行技术分析与优化探讨

路聪

陕西清水川能源股份有限公司   陕西榆林   719400

摘要:本文针对现代火力发电厂集中控制运行系统(CCS)开展深入研究,阐述了该系统的作用、构成和运行过程。重点分析了数据采集与传输、实时数据库管理、系统集成优化等核心技术。同时,提出了在硬件和软件两方面的一系列优化措施,如冗余备份、分布式架构、智能算法应用等,以全面提升系统可靠性、安全性和智能化水平。最后,探讨了集控系统未来的发展趋势,指出其向扁平化、模块化、智能化方向发展,同时将融合新兴信息技术以实现跨越式创新。

关键词:集控运行、数据采集、实时数据库、系统集成、优化措施

1.引言

随着电力能源需求的不断增长和电力行业持续健康发展,火力发电厂的高效、安全、经济运行至关重要。集中控制运行系统(CCS)作为现代火电厂生产运营的神经中枢,对整个发电系统的稳定运行起到了关键作用。本文将围绕火电厂集控运行系统开展深入分析,探讨其核心技术,并提出科学合理的优化方案,以期为提高火电厂运营绩效提供理论支持和技术参考。

国内外电力专家学者对集控运行系统的研究虽已取得一些进展,但面临新形势、新挑战下的系统优化仍有广阔空间可挖掘。本文拟从技术分析和优化两个层面入手,对系统架构、数据通信、实时管理等核心环节提出改进建议。此外,还将探讨冗余备份、智能算法等新兴技术在优化集控运行系统中的应用前景。

2.火电厂集控运行系统概述

2.1 集控运行系统的作用和构成

现代火力发电厂的集中控制运行系统集监控、控制和管理于一体,是整个电厂生产运行的大脑和指挥中心。它主要实现以下三大功能:

2.1.1 集散控制

通过对锅炉、汽机、电气等主辅设备的集中控制,实现电厂各生产环节的协调有序运转。运行人员可远程启停和调节设备参数,有效提高了生产效率和设备利用率。

2.1.2 过程监控

对全厂生产运行状态进行实时在线监视,收集现场设备的各种数据信号。一旦发生异常情况,系统能及时报警,为事故处理争取宝贵时间。

2.1.3 信息管理

建立生产运行全过程数据库,为决策管理提供依据。各类生产报表和绩效分析成为管理者把控电厂运行的利器。

2.2 系统运行过程和关键环节

集控运行系统作为电厂的神经网络,其运行过程包括数据采集、通信传输、实时存储、显示控制等多个关键环节,涉及现场设备层、控制层、监视层、网络通信等多个系统,是一个复杂的集成系统。

3.集控运行技术分析

3.1 数据采集与传输技术

准确高效的现场数据采集是集控系统稳定运行的基础。主要采用以下几种采集方式:

3.1.1 数据采集方式

(1) 硬件接线采集:利用现场控制单元如PLC等设备,通过模拟量和开关量信号采集设备状态数据。

(2) 现场总线采集:采用工业通讯网络技术如Profibus等,实现分布式现场设备与控制系统间的实时数据传输。

(3) 远程通讯采集:通过长距离工业以太网等技术,采集异地或偏远区域设备的生产数据。

3.1.2 数据传输协议

为确保海量数据安全高效传输,集控系统通常采用标准的工业通讯协议如OPC、Modbus等。这些开放式协议具有良好的实时性、可靠性和扩展性。

3.2 实时数据库管理技术

实时数据库是集控系统的重要组成部分,用于存储和管理发电厂全部生产运行数据。它采用分布式结构和高速缓存技术,能够满足庞大数据量的高速读写、快速查询和在线监视要求。

3.3 系统集成与优化技术

集控系统作为复杂的系统工程,涉及多种技术的协调集成,需要系统架构设计、软硬件匹配、接口规范等多方面保障。此外,系统性能的持续优化也至关重要,可从算法优化、容错设计、流程再造等角度着手

4.集控运行优化措施

为适应电力行业发展需求,提升火电厂集控运行系统的可靠性、安全性和智能化水平,需要从硬件和软件两方面持续优化和创新。

4.1 硬件系统优化

4.1.1 可靠性设计

(1) 多层次冗余备份

对控制系统的核心部件如CPU、电源、通信模块等实施双冗余或三冗余备份,进一步提高系统容错能力和可用性。对非关键部件采取合理冗余策略,在可靠性和经济性之间寻求平衡。

(2) 全面防护设计

采用浪涌防护、机柜防护、静电防护等全方位措施,有效防范雷电、潮湿、静电、振动等因素对系统的冲击和干扰,确保长期稳定运行。

(3) 智能化维护管理

支持热插拔和在线远程维护,无需全系统停机即可更换备件或升级软件,最大限度缩短检修停运时间。实施设备状态智能监测,提前发现故障隐患,实现预防性维护。

4.1.2 智能现场硬件

(1) 智能传感器阵列

采用集成微处理器的新型智能传感器,能够进行数据处理、自检自诊,具有更高精度、智能化程度,构建全面立体的数据采集网络。

(2) 现场智能终端设备

配置智能安全仪表、智能控制阀门、智能巡检机器人等,实现生产现场高度自动化和智能化,提高本质安全水平,降低人力成本。

4.2 软件系统优化

4.2.1 分布式体系结构

基于客户端/服务器(C/S)或浏览器/服务器(B/S)架构,实现计算资源和任务的合理分配与动态调整,充分发挥分布式体系结构的优势,提高系统扩展性、可靠性和响应能力。采用基于组件的软件架构设计,促进软件模块化、服务化,提升系统开放性和适应性。

4.2.2 先进控制算法

(1) 人工智能控制

结合机器学习、神经网络等人工智能算法,分析历史运行数据,自动建立优化控制模型,不断调整优化控制策略,实现运行自动化和智能化。

(2) 专家系统决策支持

将电厂运行专家的丰富经验和规则知识建模形成知识库,开发基于规则的专家决策支持系统,辅助分析人员进行故障诊断和决策分析。

(3) 实时过程优化

基于数学建模与先进优化算法,针对热力系统等复杂工艺流程,实时在线调整参数,寻求最优运行工况,达到节能减排、提高效率的目标。

4.3 系统运维与故障处理

(1) 集中智能运维管理

构建集中式智能运维管理中心,借助VPN、云计算等技术,实现对分布于不同区域的分系统的集中监控、维护和管理。

(2) 快速故障定位和分析

通过现场设备的自检自诊及实时监测数据分析,结合专家知识库,快速定位故障点和故障原因,提高故障分析处理效率。

(3) 高可靠备份恢复机制

在总部机房和异地两地建立双活的控制系统,通过实时热备份和异步数据备份等措施,确保一旦系统发生瘫痪,能够在最短时间内恢复关键功能,保障生产持续运行

5.结语

5.1 研究总结

本文从火电厂集控运行系统的作用、构成、运行过程与关键环节展开分析,重点探讨了数据采集传输、实时数据库管理、系统集成优化等核心技术。针对行业发展需求,提出了在硬件和软件两方面的一系列优化措施,如冗余备份、分布式架构、智能算法应用等,以期全面提升系统的可靠性、安全性和智能化水平。

上述研究为火电厂集控运行系统的持续优化指明了方向,对于指导实践工作、促进电力行业高质量发展具有一定的理论意义和应用价值。同时也为相关领域的技术研发和工程应用提供了借鉴。

5.2 发展趋势与展望

伴随新一代信息技术的不断涌现,如物联网、大数据、人工智能等,火电厂集控运行系统仍将在架构设计、智能控制、故障诊断等方面持续创新优化。未来或将向扁平化、模块化、智能化的方向发展,进一步提高系统的实时性、开放性和智能化水平。此外,虚拟化和云计算技术的引入,也将为集控系统的高可靠、高效运行注入新的动力。

总的来说,火电厂集控运行系统仍有广阔的技术创新空间,我们有理有据相信,在科技进步和工程实践的共同推动下,该领域必将实现跨越式发展,为电力行业高质量发展贡献更多智慧和力量。

参考文献:

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