搭建电厂与时代未来之间的数据桥梁:合肥二电厂的“七年磨一剑”
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搭建电厂与时代未来之间的「数据桥梁」:合肥二电厂的“七年磨一剑”
火花迸溅,电光闪烁。自19世纪70年代,电力的发明和应用掀起了第二次工业化的高潮。
作为人类历史上发生的三大科技革命之一,电力的使用深刻地改变着人们的工作和生活,和“蒸汽机”等曾经辉煌的英雄迟暮不同,步入数字化时代,人们对电力的需求依旧有着持续的增长,甚至翻倍的跃升。
万家灯火背后,电力企业也正面临着更高稳定性、可靠性和环保性的新的时代挑战。
于2001年投产运营的安徽省合肥联合发电有限公司合肥第二发电厂(简称合肥二电厂,下同)是安徽省“九五”计划重点工程,曾经是合肥市最大的基础工业项目和利用外资项目。其工程总投资46亿元,拥有两台35万千瓦燃煤发电机组。
电厂体量庞大,发电需求又与日俱增,合肥二电厂意识到必须打破传统的局面,重新架构一个全面的、完善的数字化系统以保证设备的平稳运行,2017年,在对多家厂商进行产品调研后,合肥二电厂确定了将PI System作为其首选实施的实时数据库系统。
从2017到2024,七年磨一剑,合肥二电厂亮眼的革新与发展验证了当时坚定而正确的选择。
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化繁为简,数据“合”而归一
合肥二电厂彼时在搭建数字化平台的过程中面临的最大难题之一就是复杂且散乱的数据来源。电厂包含诸多生产子系统,其中DCS作为主要的数据来源,在最近几年又增添了污泥掺烧、供热、光伏等多个环节。与此同时,当时的软件版本陈旧、安全要求高等问题也给团队的运营数据的获取带来了更大的难度。
如何将“一团乱线”归整到一起,让厂内所有设备的运营情况一目了然?
在没有兄弟电厂借鉴的前提下,合肥二电厂作为“第一个吃螃蟹的人”迈出了勇敢者的一步,得益于PI System丰富的数据接口,将所有难题一一化解,打造了功能强大的厂级监控系统SIS。
△合肥二电厂SIS系统主要功能
由接口机区域、防护隔离区、访问控制区三大区域构成的拓扑网络的SIS系统高效稳定地实现了运行数据的采集和存储,作为电厂的“智库”,让相关负责人得以在办公室即可实时查看电厂生产的过程画面,并且适配和开发了一系列高级应用。
这样的网络拓扑符合SIS的安全等级标准,必要时亦可断开和MIS网络的连接,形成可独立运行的安全系统。
SIS系统一个非常显著的优势就是直观和清晰的数据展示。
△合肥二电厂SIS系统首页区划示例
系统首页分为四个区划:用户信息、系统导航、模块导航以及展示。团队可以借此一目了然地获取需要的信息。其中,展示区除了显示两台机组的实时复合曲线以及当日计划复合曲线之外,只需鼠标向下滚动,即可获取当日电量数据、煤耗数据等全场指标、锅炉指标、气基指标和环保指标等等一系列重要的运行参数。
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毫厘不差,远程即可运筹帷幄
在系统运行中一个很有代表性的实例是合肥二电厂借助PI ProcessBook(现已升级为PI Vision)绘制出的炉过热/再热蒸汽系统图。这幅DCS控制画面是按照现场操作原站画面进行绘制的,还原率接近100%,并且有着极其流畅的画面切换,实时进行的数据刷新也与现场实际情况基本一致。
△炉过热/再热蒸汽系统图
在实际使用过程中,这一功能也十分便捷:可以实现Type-A右键批量关闭操作,支持全屏显示,内嵌按钮可实现画面间跳转,能够自定义时段查看历史曲线和数据,并实现了自动回放。
画面中的数据信息可以与PI System数据库中的点位信息以及历史曲线图一一对应。最重要的是,这些功能都是PI System自带功能,无需二次开发和编辑,软件安装即用:
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多曲线分析——最多可添加8条曲线,并可灵活改变曲线的背景颜色和量层,支持放大缩小和叠加/独立显示,满足关联数据的对比需求。
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ABB SOE事故追忆——记录可达毫秒级,SIS系统可自动采集事故发生时运行参数和事件先后顺序,团队无需到现场即可开展查询和分析。
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基础性能计算——依据电站锅炉性能试验规程、汽轮机热力性能验收试验规程等各项标准定义了详细的计算公式,在PI System中配置指标参数进行高精度计算。
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性能模型和公式维护——每个指标参数对应PI System中的计算点,并在系统中实现计算,配置相关指标参数后分时段进行性能指标计算,并分析结果,追踪过程变量。
此外,合肥二电厂SIS系统还搭建了性能查询、机组性能监视与耗差分析、机组性能试验、机组可靠性管理等多项实用且高效的功能。
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纵览全局,报表方能三省吾身
发电企业的生产管理报表是一项重要需求,重点在于要将大量的运行数据进行整合,快速查询分析,从而及时准确地给管理者提供决策依据。
在这一点上,迅速、准确就是生命。
用得益于PI System强大的数据分析能力的支持,报表管理是合肥二电厂使用得较为成熟的一个模块。报表管理模块系统且庞大,包含了全厂报表、发电部报表、自定义报表等多类型报表,且建立了一个完整的采集、录入、指标、计算、展示的体系,功能完善齐全。
以综合生产日报为代表的各类报表向团队生动展示了发电量、上网电量、风摇鼓电量发光电煤耗、主要煤炭指标等两台机组的主要关键指标,囊括了发电厂最重要的生产运营数据。
那么这些横跨年、月的报表是如何生成出来的呢?
首先,系统需要采集PI System实时数据库中的厂端变压器的数据信息,并按照相关公式计算得到实际的厂用电量,根据由低到高的计算等级,将各个等级的指标数值全部计算一遍,以此规则制定指标维护。
随后,利用PI System建立报表模板文件,设置定时任务计算,最终生成完整的、分门别类的报表数据。
整个过程中,合肥二电厂SIS系统中的报表功能基本实现了零开发,且报表格式支持用户自定义,指标数据能够自动定时采集和计算,有着极高的响应速度。
以PI System为核心打造的SIS系统是合肥二电厂搭建的生产现场与MIS之间的数据桥梁,PI System敏捷高效的数据分析能力夯实了“桥”的地基,为提高机组运行可靠性、指导运营优化、贡献决策依据、推进降本增效发挥了巨大的价值。
这座桥,整通向发电企业平稳运行和提高经济效益的彼岸。
*文章来源于安徽省合肥联合发电有限公司合肥二电厂生产部信息主管戴军在2024剑维软件中国用户大会上的演讲《合肥二电厂基于PI System的SIS系统应用》
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