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数字化电厂解决方案

2016-4-20 12:41| 编辑:电工学习网| 查看: 8080| 评论: 0

       数字化电厂解决方案是基于PROFIBUS现场总线技术的新一代仪控系统,凭借其强大的PROFIBUS现场总线支持功能和日益丰富的智能现场仪表和设备,将传统dcs 信息采集、诊断监控范围大大扩展,从而可以有效的获取现场设备的设备管理和设备维修信息,通过高速通信网络,这些信息可以送到SIS 等上层软件,对机组的优化操作和优化维修进行进一步的指导。
        数字化电厂解决方案分三级,即:厂级(MIS、SIS、ERP等)、机组车间级(DCS、plc等控制器)和现场级(智能设备,如变送器、变频器、流量计、液位计、智能马达控制器、执行机构等),三级通过总线相连,实现数据的双向通讯,将现场智能设备的状态信息和数据传输到厂级,并以图形方式直观显示设备状态,指导决策和运行;厂级可以下发指令,控制现场设备的运行。
        随着PROFIBUS技术和现场智能设备的发展,特别是随着国内外数字化电厂的成功投运,数字化电厂解决方案正逐渐成为行业新的标准,越来越多的电厂将会采用数字化电厂解决方案

       在运行层面上,由于采用PROFIBUS现场总线系统,系统的监控范围从传统的系统端子排扩展到全厂,真正实现了全厂监控;同时由于可方便采集设备的管理、诊断及维修信息,使系统具有完善有效的设备诊断功能,真正实现现场设备的远程编程和维护,真正实现了全厂数据的集中管理,使设备的状态检修成为可能,提供更多的设备信息使操作和维护得到优化。
        在投资层面上,由于采用PROFIBUS现场总线,大幅减少了控制柜的数量,大幅减少了电缆数量和电缆桥架的数量,从而大幅减少了施工和工程的费用。同时缩短了工程调试周期并减少了维护量,因此减少了项目的综合投资。
        数字化电厂,其核心是PROFIBUS现场总线技术。PROFIBUS以其开放性、宽广的应用适应性(适合智能仪表和智能电气设备)和广泛的智能设备和仪表支持,获得了快速的发展,在全球已有超过3000万个节点。
数字化电厂很重要的组成部分为上层SIS等应用软件,SIS系统只有对通过PROFIBUS现场总线送上的各种设备管理和诊断维修信息进行有效处理,才能对电厂的操作运行、管理和维修起到指导和促进作用。

  1、现场总线技术和工业以太网技术的进一步发展。

  该技术的进步将最终推动数字化通信网络延伸到设备就地,同时使控制有可能延伸到就地,实现更加分散的控制系统,实现设备就地的智能化,使得监控和管理的能力延伸到就地。该技术将对DCS技术的发展起到决定性的推动作用。该技术的发展还有赖于众多研究机构和自动化系统厂家的不断研究和推动,并且有赖于就地仪表设备厂家的认同。

    2、DCS与NCS的一体化。

  电厂电气的自动化其实本来就应该由DCS完成,只是传统的DCS不能满足电气控制的在I/O模件和通信速度等方面的少数特殊要求,因此才出现专门的NCS系统。现在随着DCS的计算能力大大加强,同时标准化的通信速度也大幅度提高,再结合电气控制装置的迅速发展,DCS完全可能继承从厂用电控制到升压站控制的全部功能。DCS与NCS的一体化已经形成了成熟的技术,将迅速推广到所有的DCS中。

  3、PLC与DCS的一体化。

  PLC作为一种可独立布置的、以逻辑控制为主的控制装置,具有低成本、布置灵活等特点,目前随着通信协议的标准化、I/O模件的标准化,PLC已经具有了与DCS的控制器类似的作用和地位,因此在先进的DCS中,PLC可以作为一种低成本的、可自由布置的,特别适合辅助车间系统控制的控制器融合到DCS中,形成与DCS控制器高低搭配的形式。在这种结构中,甚至可以将控制器与PLC在一套系统中混合搭配使用。PLC与DCS的一体化布局使用的方式已经在个别国外先进DCS中实现。

  4、控制系统与仿真系统的一体化。

  基于DCS的激励式仿真系统将改变传统的仿真系统模式,仿真系统将和DCS紧密结合在一起,仿真系统的控制逻辑、组态方式、通信协议等将与DCS完全一样,从而随时根据实际控制方式调整仿真系统。仿真系统将不仅可以培训运行人员,还可以培养检修维护人员。并且,仿真系统可以从DCS中获得实时数据和历史数据,让培训人员感受到真实的控制过程,还可以用以对运行过程进行在线分析和处理。基于DCS的激励式仿真系统技术已经提出几年了,并且正在迅速的形成产品。

  5、DCS与SIS的一体化。

  随着实时数据库技术的发展,DCS与SIS最终将使用一个历史数据库甚至实时数据库,SIS的优化控制等功能将融合进DCS的专门计算站,甚至分散在各个控制站中,最终实现高级控制功能的在线化和就地化。实时数据库技术的国产化问题已经提上了几年了,目前还处于研究发展阶段,预计不久的将来,必将取得质的突破。

  6、SIS功能的实现与强化。

  SIS的功能是实现发电厂生产过程监视、机组性能及经济指标分析、机组优化运行指导、机组负荷分配优化、锅炉吹灰优化、设备故障诊断、金属寿命管理等应用功能。但是当前许多SIS都不具备或不完全具备这些功能,特别是在线优化功能,目前几乎都无法实现。这些功能需要多学科多专业的配合才能实现,其中每个功能都涉及到某个专业领域,这些领域包括:现代控制和智能控制、热能工程、材料工程、复杂信息处理技术等。这些功能的实现不仅需要丰富的实践经验,还需要大量的理论支持。因此,这些功能需要一个不断发展和完善的过程。

  7、发电厂三维模型算法的发展。

  三维模型算法已经相当成熟,但是现在还缺乏适合发电厂环境甚至一般工业环境的专门算法和软件。这里面有成本的因素,还有就是从设计到制造还缺乏强烈的需求。如果对全寿命周期数字化管理提出明确的需求,主管单位对各方进行协调,或者制定了相关的行业规范或标准,发电厂三维模型算法和软件将得到迅速发展。

  8、数据融合技术的发展。

  上述各个系统的一体化,必然涉及到大量数据整合的问题,这些数据的数据结构种类繁多,数据流量差异很大,数据的需求复杂,同时还要满足完整性、一致性、可交换性、可互访性等要求,特别是三维模型数据库与其它数据库之间的连接关系比较复杂,这需要建立多样化的复杂数据结构体系,这些都对数据融合技术提出了较高的要求,同时要依赖一些先进的数据处理技术,如数据挖掘等。统一的数据编码也是非常重要的,统一编码是各种数据之间建立连接关系的纽带。 

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