1.引言
随着经济社会的不断发展，发电企业的战略转型持续深化，在传统体制下，发电企业的首要工作是确保安全生产，只要安全生产得到保障，企业效益就有保证。近几年来，煤炭价格市场化程度不断提高，发电企业经营压力日益增加，火力发电企业利润空间日益缩小，甚至出现大面积亏损现象。形势的发展和现实的需求，迫切要求发电企业转变观念，将提效增盈工作放到企业管理工作的首要位置。
从企业生产管理角度，必须进一步实施精细化管理，优化现有设备运行方式，使得机组持续处于最佳经济安全模式。青岛发电公司作为山东电力系统最早开展厂级监控信息系统研究与应用工作的企业，在这方面做了大量细致的工作，取得了良好的应用效果。
2.厂级监控信息系统的概念
厂级监控信息系统又称SIS系统(SUPERVISION INFORMATION SYSTEM)，属于企业生产过程自动化范畴。作为全厂自动化系统的核心，其采集的实时信息和过程参数，主要来源于DCS控制系统、由组态软件+PLC建立的控制系统、数据采集系统(SCADA)等，并通过标准的OPC协议、DDE协议等通讯方式实现数据的传输。SIS系统所需数据集中存储在企业实时数据库(RTDB-Real Time DataBase)中，目前比较常用的实时数据库产品有PI、Historian 、iHistorian 等。
厂级监控信息系统完成生产过程的监控和管理，故障诊断和分析，性能计算和调整、生产调度、生产优化等业务过程，实现了公司生产过程联网，信息共享，是一个融信息技术、控制技术、管理科学、决策科学等为一体的综合应用系统。通过厂级监控信息系统的使用，在为企业各级管理人员提供真实、可靠的实时运行数据及经济指标分析，辅助最终决策的同时，也为现场具体工作人员掌握设备即时工况，优化运行提供了有效的工具。目前，许多发电集团公司、省调、经贸委等部门，也通过上传相关SIS数据方式实时监控下属发电企业运营状况。
3.厂级监控系统在青岛发电公司的应用
3.1 厂级监控系统概况
青岛发电公司于2001年引进了OSI公司的PI实时数据库系统，用以储存公司内部部分DCS数据。在此基础上，先后开发了机组OPM性能在线监测优化系统、锅炉受热面污染监测系统、凝汽器优化系统等。2009年，根据公司生产管控模式提升的实际需要，依据相关最新工业标准及设计要求，着手进行公司SIS系统的整体建设改造。SIS系统所使用的数据均从下层控制网络中以通讯方式获取，并提供足够数量的接口与其它控制系统及网络相联，通过系统建设，实现了与公司#1～#4机组DCS系统，一、二期脱硫、输煤程控、一、二期凝结水精处理系统、一期循环水程控系统、一、二期干灰、一、二期除灰除渣、海水淡化、#1、#2吹灰程控、#1～4机组电除尘、电能计量、化水程控、一期水汽数据采集系统、RTU等的接口,并可在公司MIS网上以Web方式访问SIS系统的功能。
3.2 厂级监控系统的总体架构
3.3 厂级监控系统的主要应用功能
3.3.1 厂级及机组级生产过程监视
1)厂级生产流程监视和单元机组生产流程监视
生产流程监视包括#1～#4机组DCS系统，一、二期电能计量、一、二期脱硫、关口电量、一、二期输煤、二期辅网控制系统、一期化水、网控、#1～4机组电除尘等系统，公司主要生产流程都能在SIS系统的工作站和终端进行监视。同时，系统具备工艺画面、流程画面、趋势分析等功能。
2)主要运行参数报警集中显示
可以按系统分为锅炉、汽机、电气等;然后进行设备选择;报警按类型分为有三种：参数报警、测点类型报警、测点变化限速报警。见下图。
报警按级别分为有：严重、一般等。
实施方法为：
1)显示DCS系统已有，并可通讯的报警;
2)在SIS系统，将DCS几个报警信号，经过逻辑运算合成一个报警信号。
3) 在SIS系统处理参数越限的报警，并设置几个报警级别。
3.3.2 机组性能优化分析与操作指导
1) 机组级性能计算和分析
机组级性能计算和分析包括：锅炉运行热效率、锅炉修正热效率、排烟热损失、化学未完全燃烧热损失、机械未完全燃烧热损失、散热损失、燃煤消耗量、空气预热器漏风率、空气预热器效率、烟气露点温度、空气预热器烟、NOx排放量、SO2排放量;汽轮机热耗率、汽轮机电效率、机组效率、高压缸效率、中压缸效率、小汽轮机的用汽量、凝结水过冷度、凝汽器端差、真空度、各加热器端差、辅汽用汽量、机组补水率、厂用电率、主要辅机电耗率等参数。
2)厂级性能计算和分析
青岛公司SIS系统能反应出全厂范围内的生产实时信息，通过其厂级性能计算功能，为生产管理人员提供实时准确的决策参考。
厂级性能计算是根据来自各机组性能计算的数据和经济性分析评估，进行全厂机组经济性指标的计算功能。
厂级经济性指标有：全厂运行性能系数、全厂运行成本、全厂平均发(供)电煤耗率、全厂供电量、全厂平均厂用电率、全厂发电量，全厂燃料量、全厂燃油量、全厂补水量、全厂汽水品质指标、全厂辅助用汽量等。
3.3.3 动态能损(耗差)分析
系统通过对机组经济性指标进行科学分析，计算出在整个机组复杂系统中各项单个设备、运行参数的偏差所带来的能耗增加，从而可以让运行人员和管理人员了解当前机组投运设备的运行经济性和在操作等方面存在的问题和解决这些问题的方向，做到“有的放矢”。
机组经济性指标分析来源于机组耗差分析，分为可控耗差和不可控耗差两部分：
可控耗差有：
主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热汽温度、排烟温度、烟气排烟氧量、飞灰含碳量、厂用电率、真空、凝汽器端差、最终给水温度、各加热器端差、过热器减温水流量、再热器减温水流量、低位发热量、炉渣含碳量等;
不可控耗差有：
再热器压损、高压缸效率、中压缸效率、辅汽用汽量、机组补水率、凝结水过冷度等。
对耗差分析结果，以直观的棒图和饼图形式显示。
3.3.4 运行操作和运行优化指导
该功能系统分为以下几部分：
1) 运行优化指导
系统依据国内知名电科院长期研究的有关理论与实践，结合机组全面性优化调整试验结果和运行历史进程数据，将锅炉、汽机、电气、化学、热控、环保等专业技术进行集成，为运行操作人员尤其是经验不足的操作人员提供有效的指导性操作方法，尽可能最大限度提高机组的经济运行效率。系统目前考虑了高压调门开度、给水泵、制粉系统等设备的运行方式操作指导，同时提供供电煤耗率、厂用电率、主汽压力、主汽温度、再热汽温、排烟温度、排烟(或炉膛出口)氧量、凝汽器真空等指标的优化运行曲线。
2)工况分析
系统根据以下步骤判断机组当前所处工况，一般以负荷为基准，适当考虑环境条件、设备组合等，计算出当前工况下性能指标;
将当前指标与同工况下的历史最佳指标相比较，若优于后者，则维持现操作状态，并将当前可控操作数值替代历史最佳值，存入数据库;否则，给出指导，建议将当前可控参数调整到历史最佳;
每次工况变化均按以上步骤进行，随着时间的推移，最佳数据库中各工况下的最佳值越来越接近理论最佳值。
3) 启停过程优化
本功能模块用于机组启停(含热态启动、冷态启动和停机状态)时，监视机组的主要参数，包括负荷变化率、过热器压力和温度、再热器压力和温度及其变化率等,并提出相应优化建议。
3.3.5 在线热力试验
为了让生产人员定期了解机组设备目前性能或运行水平，系统设计了机组设备的性能试验功能。目前仅考虑了锅炉性能试验(GB10184)、汽轮机性能试验(GB8117)、凝汽器性能试验(HEI)、空气预热器漏风率试验、真空严密性试验等电厂常规设备的性能试验：
每项试验开始时，均设条件要求，条件一旦得到满足，试验就开始，可以按照规定的时间结束试验。同时，还配以相应试验项目的界面，界面上列有该设备的主要性能结果，并能自动生成性能试验报告，运行和管理人员可以随时查看试验报表。
3.3.6 循环水泵优化运行指导
汽轮机冷端系统包括汽轮机凝汽器、循环水泵、真空系统和低压加热器的最后二级，该功能基于汽轮机特性参数、凝汽器和循环水泵的特性试验数据，进行凝汽器和真空系统的特性在线计算，得出机组在不同负荷、不同循环水进水温度条件下，循环水流量增大或减少后能够达到的真空，然后通过优化功能对汽轮机冷端系统进行优化，并给出明确具体的建议运行方式、最佳真空和获得的收益。该系统模块包含机组获得的最大净功率模型和考虑煤价和当时的上网电价获得的最大收益模型。
3.3.7机组运行故障诊断
系统具有主机和主要辅机故障诊断功能模块。诊断系统基于实时数据库系统, 通过人工请求方式触发诊断命令。通过诊断模块软件，能够实时分析出主、辅机设备的故障原因、故障点以及主要特征值变化趋势，并能提供排除故障的对策办法和建议。诊断信息可以存储、打印并将故障点分别反映到值长站或单元机组操作员站上，以便运行人员能够及时了解设备运行情况，快速准确地进行故障处理。系统诊断结论主要由引起故障原因、处理故障对策、事故预警等三部分组成。
本模块从数据读入到诊断推理的整个诊断过程都是在程序后台进行。诊断结果主界面是以图形形式显示出来的，在显示图形界面上，具有所诊断内容的相关系统和相关实时数据显示。
3.3.8 负荷分配和调度
系统分为手动模式、96点负荷曲线模式和自动发电控制(AGC)模式。结合青岛公司主、辅系统当前可利用情况和各主辅机运行经济特征值计算出各台机组的经济负荷分配。通过三种模式得到的负荷调度指令和各机组运行优化的基础数据以及通过SIS服务器接收来的全厂各机组实时运行状态，对上述信息进行分析处理，优化计算后完成经济负荷的分配功能。经济负荷分配结果显示在CRT画面上，根据运行需要可进行自动和人工切换，将各机组应承担的经济负荷传送给各机组DCS系统，实现各机组的负荷闭环调度功能。
3.3.9 综合查询及指标统计管理
1)综合查询
该功能主要涵括生产过程数据趋势查询、设备及故障信息查询、全厂能量审计与诊断查询等。其中全厂能量审计包括锅炉、汽轮发电机和公用系统。锅炉能量审计通过对在统计时段内，对燃用的煤量与产生的蒸汽量、考虑锅炉效率、泄漏量后，进行统计和计算;汽轮发电机能量审计通过对在统计时段内，对供给汽轮机的蒸汽量，结合汽轮机实际热耗率与发电机的输出功率进行统计和计算;公用系统能量审计对用于生产的主要辅机和公用系统耗功进行统计和计算。
2)统计报表
统计报表分为：生产小指标报表、经济指标报表、耗差分析报表、辅机运行统计报表、超温报表、五值竞赛报表等类型，每种类型按照时间可分为日报和月报。上述报表均可以自动以MS EXCEL方式生成。
4.结束语
利用厂级监控信息系统为机组经济运行服务，为企业生产管理服务，是青岛发电公司信息化工作中的一个最新尝试和实践 。虽然系统取得了良好的应用效果，但系统本身仍处于发展完善过程，其业务功能改进和效益评估等工作还需要继续进行。如何使厂级监控系统与公司实际生产业务联系日益紧密，进一步优化其计算模型，充分发挥其全部功效，需要我们继续关注和探讨。
