★溫州燃機(jī)發(fā)電有限公司陳筱松，周方盛

★浙江浙能電力股份有限公司臺(tái)州發(fā)電廠張哲亮，周興益，李圣出

關(guān)鍵詞：電廠數(shù)字化；智能監(jiān)盤；智能監(jiān)盤系統(tǒng)

隨著信息技術(shù)在電廠生產(chǎn)、運(yùn)營管理中的應(yīng)用不斷深入，數(shù)字化成為電廠發(fā)展的一大趨勢(shì)。電廠數(shù)字化建設(shè)實(shí)現(xiàn)了對(duì)電廠的智能化管理和控制，在提升電廠運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也為我國電力行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)注入了新的活力。本文基于電廠數(shù)字化建設(shè)實(shí)踐，以國內(nèi)某燃機(jī)發(fā)電廠數(shù)字化建設(shè)為例，就其智能監(jiān)盤系統(tǒng)的開發(fā)建設(shè)進(jìn)行一些探討，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)研究提供一些參考與借鑒。

1　燃機(jī)電廠概況一級(jí)標(biāo)題

電廠裝有一套燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組（包括1、2號(hào)燃機(jī)及3號(hào)汽輪機(jī)），總裝機(jī)容量342MW。1998年6月兩臺(tái)燃機(jī)（1、2號(hào)機(jī)）投產(chǎn)，1999年5月聯(lián)合循環(huán)機(jī)組（3號(hào)汽輪機(jī)）投產(chǎn)。電廠燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組由兩臺(tái)100MW級(jí)燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組和兩臺(tái)余熱鍋爐、一臺(tái)100MW級(jí)次高壓蒸汽輪發(fā)電機(jī)組組成，三臺(tái)機(jī)組均從美國GE公司引進(jìn)。

兩臺(tái)燃機(jī)為GE公司制造的PG9171E型多燃燒筒燃?xì)廨啓C(jī)。MS-9001E型燃?xì)廨啓C(jī)為重載、單軸、快裝式機(jī)組，它由壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪機(jī)組成，通過剛性軸器直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作。

2　電廠監(jiān)盤中存在的不足

監(jiān)盤是電廠運(yùn)行值班人員通過DCS畫面對(duì)電廠運(yùn)行系統(tǒng)中的工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、數(shù)據(jù)分析、操作調(diào)整和事故處理的簡稱。在機(jī)組運(yùn)行過程中，運(yùn)行人員主要通過人工翻閱控制系統(tǒng)畫面監(jiān)視參數(shù)來進(jìn)行監(jiān)盤，從而實(shí)時(shí)掌握、分析、判斷機(jī)組系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。傳統(tǒng)監(jiān)盤存在的不足主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1　人工翻閱效率低、工作強(qiáng)度大

電廠機(jī)組運(yùn)行的監(jiān)視畫面繁多，現(xiàn)場需要監(jiān)控的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)分布在上百個(gè)控制系統(tǒng)畫面，監(jiān)盤人員即使快速瀏覽一遍也需要十幾分鐘。目前電廠運(yùn)行人員配置精簡，還要負(fù)責(zé)工作票和操作票的辦理、定期工作的執(zhí)行，以及穩(wěn)態(tài)和變負(fù)荷時(shí)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整工作，導(dǎo)致運(yùn)行人員工作強(qiáng)度大，監(jiān)盤時(shí)很難做到對(duì)每一個(gè)畫面和運(yùn)行參數(shù)的一一實(shí)時(shí)監(jiān)視，容易出現(xiàn)信息閱讀遺漏。

2.2　監(jiān)盤判斷經(jīng)驗(yàn)依賴大、缺乏定量標(biāo)準(zhǔn)

電廠監(jiān)盤運(yùn)行多年來主要依靠人的經(jīng)驗(yàn)判斷，對(duì)于不同的工況和異常的判斷缺少定量標(biāo)準(zhǔn)，這使得監(jiān)盤判斷中對(duì)人的依賴性較大，監(jiān)盤運(yùn)行人員技能水平、責(zé)任心和工作狀態(tài)等對(duì)監(jiān)盤運(yùn)行質(zhì)量影響較大。經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)水平高、責(zé)任心強(qiáng)的監(jiān)盤運(yùn)行人員能夠較好地完成監(jiān)盤任務(wù)，但人員隊(duì)伍的良莠不齊很難確定監(jiān)盤工作質(zhì)量的穩(wěn)定，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。此外，電廠監(jiān)盤運(yùn)行人員年輕化，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)缺少積累傳承的有效手段，有經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行人員只能通過言傳身教的方式傳遞，人員變動(dòng)時(shí)這些經(jīng)驗(yàn)往往就流失。

2.3　固定界限報(bào)警

現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)雖然設(shè)有報(bào)警系統(tǒng)，但報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)定值無法輕易修改，經(jīng)常誤報(bào)或來不及處理。由于只具有固定的上下限報(bào)警，不具備高級(jí)計(jì)算模型，所以無法通過報(bào)警系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)參數(shù)偏離趨勢(shì)，在參數(shù)發(fā)生變化早期無法提前提示。

綜合以上不足，需要建立智能的監(jiān)盤大腦，通過多工況多模式的智能學(xué)習(xí)建立監(jiān)盤模型，對(duì)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)辨識(shí)，從運(yùn)行數(shù)據(jù)當(dāng)中提取有價(jià)值的信息，再結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)進(jìn)行初步的分析判斷，讓運(yùn)行人員能夠提前預(yù)判和及時(shí)處理異常，避免故障的發(fā)生。

3　智能監(jiān)盤系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

智能監(jiān)盤是應(yīng)用智能化手段，將運(yùn)行規(guī)程和電力安全規(guī)程編譯成智能程序，由智能程序代替監(jiān)盤人員主動(dòng)對(duì)運(yùn)行中的各類參數(shù)（溫度、壓力、液位、振動(dòng)、電流、流量、流速、電導(dǎo)等）和設(shè)備狀態(tài)（啟停、備用、檢修、開啟、關(guān)閉）進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)重要程度依次將運(yùn)行波動(dòng)呈現(xiàn)給監(jiān)盤人員，并給出相應(yīng)調(diào)節(jié)手段、調(diào)節(jié)量以及所產(chǎn)生的影響和效果，指導(dǎo)現(xiàn)場監(jiān)盤人員更好、更優(yōu)地調(diào)整機(jī)組運(yùn)行。

通過建立多數(shù)據(jù)源融合的、內(nèi)嵌AI算法的多工況多模式的機(jī)組智能學(xué)習(xí)與動(dòng)態(tài)辨識(shí)系統(tǒng)，可以同時(shí)調(diào)用多種來源的數(shù)據(jù)，并結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)設(shè)置監(jiān)控規(guī)則和手段，可全面并及時(shí)掌握最新的機(jī)組狀態(tài)信息和捕捉到早期異常情況，幫助運(yùn)行人員在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)或設(shè)備狀態(tài)異常。利用機(jī)器代替人工監(jiān)盤，可以避免“人”的不確定因素，大大提高了監(jiān)盤的效率，同時(shí)大大降低了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

智能監(jiān)盤的主要目的就是為了降低運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高監(jiān)盤質(zhì)量，保證機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的運(yùn)行。

一方面通過智能監(jiān)盤能夠避免在監(jiān)盤過程中各個(gè)工藝流程畫面來回切換，通過對(duì)各重要參數(shù)以及變化率與安全裕度進(jìn)行自動(dòng)比對(duì)并報(bào)警提示。通過智能監(jiān)盤還能夠自動(dòng)記錄重要運(yùn)行參數(shù)，減少抄寫參數(shù)報(bào)表環(huán)節(jié)，不僅能夠很大程度地降低運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，還能夠杜絕運(yùn)行過程中因人為因素帶來的誤判斷。

另一方面智能監(jiān)盤還可以主動(dòng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行過程中存在的問題和異常，主動(dòng)跟蹤評(píng)估操作后對(duì)操作結(jié)果的影響并及時(shí)進(jìn)行修正，避免因多人監(jiān)盤造成的誤操作，杜絕盲目操作、跨專業(yè)操作不熟悉等運(yùn)行不規(guī)范行為造成的不良后果，提高監(jiān)盤質(zhì)量。

4　智能監(jiān)盤系統(tǒng)架構(gòu)、組成與關(guān)鍵技術(shù)

4.1　智能監(jiān)盤系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)

圖1  電廠智能監(jiān)盤系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)圖

智能監(jiān)盤系統(tǒng)核心在于監(jiān)盤操作的自動(dòng)化、智能化，即對(duì)全廠設(shè)備參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的在線采集、傳輸、分析及結(jié)果輸出，具備設(shè)備參數(shù)變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)和設(shè)備運(yùn)行狀況預(yù)判功能，結(jié)合設(shè)備測(cè)點(diǎn)報(bào)警等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)盤系統(tǒng)的可視化異常報(bào)警、設(shè)備異常參數(shù)實(shí)時(shí)追蹤等功能。其技術(shù)架構(gòu)如圖1所示，生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)電廠DCS控制系統(tǒng)進(jìn)入電廠PI系統(tǒng)（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫），智能監(jiān)盤系統(tǒng)讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中各設(shè)備監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)計(jì)算監(jiān)視參數(shù)基準(zhǔn)值，完成智能監(jiān)盤報(bào)警計(jì)算。用戶可以在此過程中進(jìn)行監(jiān)盤組態(tài)和調(diào)試，查看數(shù)據(jù)和報(bào)警信息。智能監(jiān)盤用戶界面顯示智能抄表數(shù)據(jù)及監(jiān)盤報(bào)警計(jì)算結(jié)果，除實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)之外，智能監(jiān)盤系統(tǒng)還能夠在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中讀取歷史存檔數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，完成趨勢(shì)預(yù)測(cè)和設(shè)備運(yùn)行狀況評(píng)估等功能。

4.2　智能監(jiān)盤系統(tǒng)的組成

智能監(jiān)盤系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分主要為服務(wù)器配置，通常系統(tǒng)服務(wù)器配置從功能上分為兩種，即計(jì)算服務(wù)器和發(fā)布服務(wù)器。計(jì)算服務(wù)器主要是用來完成數(shù)據(jù)接收、存儲(chǔ)和計(jì)算功能，發(fā)布服務(wù)器則主要承擔(dān)數(shù)據(jù)發(fā)布的功能。服務(wù)器的配置數(shù)量一般視數(shù)據(jù)量和計(jì)算的復(fù)雜程度而定，且要預(yù)留一定的余量拓展空間。在研究案例中，電廠智能監(jiān)盤系統(tǒng)配件系統(tǒng)共配置了兩臺(tái)服務(wù)器，一臺(tái)為計(jì)算服務(wù)器，一臺(tái)為發(fā)布服務(wù)器。系統(tǒng)部署在電廠生產(chǎn)信息安全區(qū)，生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為SIS系統(tǒng)PI數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)服務(wù)與PI服務(wù)器采用廠內(nèi)5G專網(wǎng)通信。系統(tǒng)軟件開發(fā)采用SSM整合框架和Java語言編程，具有良好的開放性、實(shí)時(shí)性和可靠性。

4.3　智能監(jiān)盤系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

系統(tǒng)建設(shè)采用的關(guān)鍵技術(shù)包括：

多變量無參數(shù)模式識(shí)別技術(shù)：聯(lián)合循環(huán)機(jī)組是復(fù)雜的系統(tǒng)，在實(shí)際運(yùn)行過程中，工況復(fù)雜多變，參數(shù)之間的耦合關(guān)系很難通過機(jī)理進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。通過多變量無參數(shù)模式識(shí)別技術(shù)，用歷史數(shù)據(jù)挖掘、分析機(jī)組過去的行為特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行系統(tǒng)的建模，建立機(jī)組運(yùn)行系統(tǒng)中多個(gè)變量之間的關(guān)系模型；并感知和識(shí)別當(dāng)前的工況變化，實(shí)時(shí)掃描大量參數(shù)的變化，從而產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的報(bào)警帶。

知識(shí)庫技術(shù)：主要包括監(jiān)盤知識(shí)庫的建立和組態(tài)，實(shí)現(xiàn)將已有的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化方法和配置，實(shí)現(xiàn)監(jiān)盤經(jīng)驗(yàn)積累和沉淀。并通過模式識(shí)別與知識(shí)庫融合的技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)與機(jī)組系統(tǒng)的狀態(tài)變化動(dòng)態(tài)結(jié)合進(jìn)行應(yīng)用。

聯(lián)合循環(huán)機(jī)組運(yùn)行智能監(jiān)視的關(guān)鍵參數(shù)體系和邏輯體系研究：系統(tǒng)研究和梳理電廠機(jī)組運(yùn)行參數(shù)智能化監(jiān)視的業(yè)務(wù)內(nèi)容，建立實(shí)時(shí)監(jiān)視的關(guān)鍵參數(shù)體系，以機(jī)組、系統(tǒng)等關(guān)鍵監(jiān)盤對(duì)象為單位，建立監(jiān)盤的邏輯體系。

5　結(jié)論

智能監(jiān)盤系統(tǒng)是電廠數(shù)字化建設(shè)的重要內(nèi)容，同時(shí)也是電廠生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分。智能監(jiān)盤系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠有效減輕監(jiān)盤運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，同時(shí)極大提升監(jiān)盤的效率和質(zhì)量，避免人為因素導(dǎo)致的監(jiān)盤錯(cuò)漏、失誤所帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。而更為重要的是，智能監(jiān)盤系統(tǒng)使得電廠監(jiān)盤從設(shè)備異常報(bào)警轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)備異常預(yù)警、從現(xiàn)況分析發(fā)展為趨勢(shì)預(yù)測(cè)，這無疑極大地提高了電廠設(shè)備運(yùn)行的安全系數(shù)和穩(wěn)定性。

作者簡介：

陳筱松（1990-），男，廣西梧州人，工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于溫州燃機(jī)發(fā)電有限公司，主要從事燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組數(shù)字化、安全及熱工技術(shù)管理工作。

周方盛（1976-），男，浙江溫州人，工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于溫州燃機(jī)發(fā)電有限公司，主要從事燃機(jī)發(fā)電及設(shè)備管理工作。

張哲亮（1974-），男，浙江臨海人，工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于浙江浙能電力股份有限公司臺(tái)州發(fā)電廠，主要從事發(fā)電廠安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及自動(dòng)化控制管理工作。

周興益（1977-），男，浙江寧波人，助理工程師，大專，現(xiàn)就職于浙江浙能電力股份有限公司臺(tái)州發(fā)電廠，主要從事燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組熱工技術(shù)管理工作。

李圣出（1976-），男，浙江溫州人，工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于浙江浙能電力股份有限公司臺(tái)州發(fā)電廠，主要從事燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組運(yùn)行、安全生產(chǎn)管理工作。

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摘自《自動(dòng)化博覽》2025年3月刊