基于生产实时监管系统的管理应用及探索

吴涛 刘原一 谢云明 申大伟 王毅 栾丛超

（1 西安热工研究院有限公司，陕西西安 710054；2 陕西秦龙电力股份有限公司，陕西西安 710000；3 华能山东发电有限公司，山东济南 254000）

0.前言

某发电有限公司，主要从事电力、热力、港口等相关产业的开发、投资、建设、经营和管理。截至2019年9月底，公司管理运营19家火电厂、19家风电场、11家光伏电站、7家供热公司和1家港口企业，在巴基斯坦“中巴经济走廊”投资建设了萨希瓦尔电站2台66万kW燃煤机组。发电装机容量2372万kW（其中火电2185万kW、风电145.4万kW、光伏41.69万kW），分布在山东省14个地级市、宁夏和巴基斯坦，约占华能总装机容量的13.1%，占山东省统调机组容量的34.9%；年供热量超过6300万GJ，供热面积达到2.7亿m2，是山东省最大的发电公司和供热企业。

该公司生产实时监管系统自2009年起开始建设，并经过多期功能扩充，实现了生产实时数据采集、性能计算、在线煤质分析、机组对标、环保指标监控、耗差分析及指标竞赛数据汇总等功能，对发电、供热、环保、风电、光伏实现了全域的监管，并为集团公司生产实时监管系统、公司数据中心提供数据。

生产实时监管系统作为公司侧生产管理的数据基础平台，在多年的使用过程中，根据管理侧的要求，进行了多个功能的深度探索及应用开发，为公司管理提供了很大的帮助。

1.实时监管系统构架

1.1 系统概述

该实时监管系统采集下辖各电厂、风场、光伏场的生产数据，并对主要流程画面及数据进行发布。通过对生产数据进行标准化编码，方便进行电厂级、公司级各类指标的统计及分析展示[1-2]。

对于火电机组，采集锅炉、汽机、电气等主要实时数据，进行流程画面展示，对供热、环保、化水指标进行监管[3-4]；对于风场采集各风场的升压站数据、风机的状态、风速、功率、电量等数据，对风机主要画面进行展示；对于光伏场采集各光伏场的升压站数据、逆变器的状态、功率、电量等数据，对逆变器主要画面进行展示；同时提供数据查询、统计报表、指标管理、对标管理、地图等功能，满足公司管理的基本要求。

1.2 系统架构

实时监管系统包括实时生产数据的采集、数据的存储与处理、功能应用3个模块[5]，如图1所示。公司所辖发电机组包含火电、风电、光伏几种能源类型，实时监管系统对厂级实时运行数据进行采集，包括机组实时发电量、运行热力参数以及各设备运行状态等数据，并传输到数据处理层。数据处理层包含厂级的实时生产数据和填报的各种关系型数据，进行数据的标准化转化工作，并进行数据处理、分析和统计。数据处理层存在的数据结果在应用层调用，该实时监管系统应用层主要包含Web发布应用界面与超限报警软件。

图1 公司实时监管系统构架

2.特色应用

本节主要对实时监管系统的特色应用展开介绍。在实时监管的应用层，主要包含数据实时展示与功能应用两大模块，如图2所示。实时数据展示包括分公司级的数据汇总展示以及厂级系统流程画面的展示。功能应用满足分公司分析与考核的需求，包括数据查询与分析、超限报警、性能计算与分析、小指标对标、报表统计、值长日志等。

图2 分公司实时监管系统应用分类

数据查询与分析一方面可以对生产数据进行实时和历史查询，另一方面便于测点的维护。超限报警应用可对期望的超限监测设备进行模块编辑，对各厂主要参数超限、主要设备状态改变、主机保护动作等通过报警画面显示描述与记录。性能计算主要包括机组级、厂级、设备级的效率指标计算、可控参数目标值的生成以及可控参数的耗差计算。小指标对标实现山东分公司级、厂级、机组级的统计与计算结果的性能对比与技术分析，为保障措施的建立提供依据。报表统计应用可实现主要运行数据与指标数据生产报表的生成，其统计时间可根据需要选择日、月、年的不同跨度，值长日志为分公司管辖范围内发电机组启、停的线上管理平台。

2.1 性能计算与分析

性能计算模块利用厂级实时采集的运行数据，对机组级、厂级、设备级（锅炉、汽轮机、空预器、回热加热器、凝汽器）的性能展开计算分析，以实现运行指导与监控。性能计算在开发的计算组态中实现，根据计算原理分类，主要分为以下几种计算类型：

（1）性能指标计算。性能指标计算主要从运行原理出发展开分析计算。以回热加热性能计算为例，因机组在实际运行过程中缺少回热加热器抽汽流量的测量数据，需要对其进行计算，根据能量守恒定律：水侧吸热量=疏水放热量+蒸汽放热量，即可求得回热加热器抽汽流量。

图3 性能指标计算组态画面

（2）数据校验。由于机组现场测点会出现测量不准确的情况，机组的运行状态无法得到真实反馈，为保证机组运行状态反馈的准确性与可参考性，本系统对测点数据完成校验。以主蒸汽为例，其压力与温度是直接影响机组运行状态与循环效率的重要指标，为保证其数值的准确性，利用检验模型设置偏高限、偏低限、高限、低限，根据主蒸汽压力、温度实际运行特性设置限值，当主蒸汽压力、温度超限时即认为其测量值不准确。此时，根据主蒸汽压力-负荷、主蒸汽温度-负荷曲线与实时发电功率计算出主蒸汽压力、主蒸汽温度的替代值，以取代测量值。

图4 数据校验计算组态画面

（3）曲线输出。实时监管系统目标曲线的数据点，可通过曲线输出的方式转化为标准点进行调用。曲线输出的计算将字符串分解成模拟量，即将一整条曲线分解成数据点，以供实时监管系统调用。

图5 曲线输出计算组态画面

2.2 实时负荷与计划负荷对比功能

该系统中提供了“日调度计划负荷”填报功能，要求每天18点之前通过各电厂值长以数据导入的方式，填报各机组第二天的96点计划负荷数据，自动汇总为该电厂的计划负荷数据。通过每天各电厂严格执行，以便为第二天的公司和电厂计划曲线、负荷偏差、大屏幕展示等提供基础数据，供生产管理部门进行管理及原因分析，对于负荷偏差大于一定值以不同的颜色进行报警提示。

图6 实时负荷与计划负荷对比功能平台

2.3 方式变更申请及审核

公司运营管理有19家火电厂，69台火电机组，为了方便管理机组的启、停事件，减少非停事件，通过该系统各电厂可以提前申请机组的备用、检修、开机计划，公司审核通过后即可进行。如在该时间范围内未提交备用、检修等申请或未进行审核，发生机组停机事件，则系统将该事件判定为非停，将会进行考核。同时，系统会自动将新的变更申请信息通过短信的方式发送给管理人员，以便及时进行审核。

图7 方式变更申请平台

2.4 机组事件短信及电话报警

为了使管理人员及时了解相关信息，系统开发了短息报警功能，对相关重要信息定时推送给指定的人员，方便不同人员及时了解相关信息。短信平台使用MAS网关进行发送，通过公司统一出口对外发送，系统支持短信、微信、电话等方式进行推送。

图8 机组事件短信及电话报警平台

短信发送的内容可以进行配置，可以配置实时发送、定时发送等相关信息，也可以手动编辑信息发送给指定的人或组，具体发送内容根据需求进行发送逻辑、内容、时间、人员配置。

实时发送如：机组启停、数据是否刷新、某电厂实时负荷与计划负荷偏差大、方式变更申请单；重要关注的二类报警信息等。

定时发送：发送月累调度计划完成率；昨日公司总的运行、备用、检修台数；环保小时超标等。

该系统与电话可以进行关联交互，对于发生的主机停机、重要辅机跳闸等信息，及时通过系统给值班室座机和手机电话通知。

2.5 公司定期考核

根据公司每个时期管理的要求，根据考核内容不同，系统定制了不同的考核报表，进行周期性的考核，如周、月通报。如低省投入率、高加投入率、公司小指标、耗差分析、自动投入率、二类障碍等。基于这些报表数据，在公司层面进行统计、分析及考核，形成煤电机组经济小指标周报和月报，并通报各电厂，各电厂针对被考核指标进行原因分析及改进。

图9 公司定期考核结果

3.总结

本文基于分公司级生产实际情况开发了一套生产实时监管系统，实时生产数据的采集、数据的存储与处理、功能应用3个模块，能够实现生产实时数据的高效传输与分析。根据公司管理需求，探索及深度开发了相应的特色功能，通过下辖各火电厂及时填报计划，负荷实现了实时负荷与计划负荷对比功能，完成方式变更申请及审核流程，对重要事件进行短信及电话报警，通过基础数据统计满足公司定期考核需求，极大满足了公司对下辖企业的精细化管理，发挥了生产实时监管系统平台的重要作用。