智能制造網(wǎng)APP
智能制造網(wǎng)手機站
智能制造網(wǎng)小程序
智能制造網(wǎng)官微
智能制造網(wǎng)服務(wù)號
直播推薦
回放
回放
文章作者：科遠股份/軟件事業(yè)部/吳生輝
基于SyncBASE實時數(shù)據(jù)庫的塔山SIS項目在2011年3月25日通過了中國電力企業(yè)聯(lián)合會的技術(shù)評審，且被評審委員會一致認為在性能和指標上達到了國內(nèi)水平，滿足大型發(fā)電廠的需求。本文將主要對塔山SIS項目中的創(chuàng)新和特色功能進行詳細說明。
1、項目概況
塔山發(fā)電工程是國家實施“西電東送”的重點工程，規(guī)劃裝機容量為4×600MW，本期建設(shè)規(guī)模為2×600MW亞臨界、燃煤、空冷機組，配套建設(shè)煙氣除塵、脫硫設(shè)施。同煤大唐塔山發(fā)電有限責任公司為提高公司整體運作效率，明確各部門的規(guī)范協(xié)作職能，保證機組安全經(jīng)濟運行，經(jīng)詳細討論和認真比較后決定選用南京科遠公司的SIS系統(tǒng)并合作共同實施。
1.1 接入的過程控制系統(tǒng)
塔山SIS接入的過程控制系統(tǒng)為：#1機組DCS、#2機組DCS、全廠輔助車間控制系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、網(wǎng)控系統(tǒng)、廠用電監(jiān)視系統(tǒng)等。各接入系統(tǒng)詳情如下表所示，總的通訊點數(shù)規(guī)劃為35000點，現(xiàn)場實際點數(shù)32000點左右。
表1 塔山SIS接入的過程控制系統(tǒng)
序號 | 名稱 | 供應(yīng)商 | 接入方式 | 接口類型 | 通訊點數(shù) |
1 | #1機組(600MW )DCS | 上海西屋 | 光纖 | 遠程OPC | 10000 |
2 | #2機組(600MW )DCS | 上海西屋 | 光纖 | 遠程OPC | 10000 |
3 | 全廠輔助車間控制系統(tǒng) | 南京科遠 | 光纖 | Fix32 | 8000 |
4 | 脫硫系統(tǒng) | 上海西屋 | 光纖 | 遠程OPC | 2700 |
5 | 網(wǎng)控系統(tǒng)（NCS） | 國電南自 | 光纖 | 遠程OPC | 1500 |
6 | 廠用電監(jiān)控系統(tǒng)（ECS） | 東大能發(fā) | 光纖 | 104規(guī)約 | 2500 |
1.2 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)
塔山SIS核心網(wǎng)絡(luò)為星型結(jié)構(gòu)，有利于接入系統(tǒng)的擴展，同時為了保證各個系統(tǒng)接入的安全性，各系統(tǒng)之間網(wǎng)絡(luò)不進行交匯，每個系統(tǒng)利用獨立光纖通道直接與SIS側(cè)的系統(tǒng)接口機相連。此外，塔山SIS系統(tǒng)與各過程控制系統(tǒng)之間、MIS系統(tǒng)之間均采用單向隔離網(wǎng)閘，來保證各個層次系統(tǒng)的安全性，符合國家對電力二次系統(tǒng)的安全防護規(guī)定。
圖1 塔山SIS網(wǎng)絡(luò)拓撲圖
1.3 系統(tǒng)功能
塔山SIS系統(tǒng)功能如下圖所示，包含了數(shù)據(jù)采集、實時/歷史數(shù)據(jù)庫、SIS基本功能、SIS高級功能及B/S架構(gòu)的人機界面。
圖2 塔山SIS系統(tǒng)功能
2、系統(tǒng)的創(chuàng)新與特色功能 
與其他廠家實施的SIS系統(tǒng)相比，塔山SIS系統(tǒng)包含了許多創(chuàng)新與特色功能，下面從實時數(shù)據(jù)庫SyncBASE和SIS應(yīng)用功能兩個方面進行說明。
2.1 實時數(shù)據(jù)庫SyncBASE的創(chuàng)新
科遠自主研發(fā)的實時數(shù)據(jù)庫SyncBASE經(jīng)過多年的完善和改進，已*大型發(fā)電企業(yè)的需要，目前主要性能指標如下：
1) 數(shù)據(jù)刷新周期：＜1秒，最小是200毫秒，*SIS的秒級應(yīng)用；
2) 數(shù)據(jù)采集速率：>20萬點/秒，理論上超過100萬點/秒，而大型火電企業(yè)總的測點數(shù)在10萬點左右；
3) 數(shù)據(jù)安全：支持冗余部署和歷史數(shù)據(jù)的自動備份；
4) 吞吐量：歷史查詢>20萬記錄/秒，數(shù)據(jù)存檔>100萬記錄/秒；
5) 壓縮方式：采用時間和空間二維壓縮機制，壓縮方法包括：死區(qū)壓縮、旋轉(zhuǎn)門壓縮、霍夫曼壓縮等；
6) 存儲性能：對于1萬測點，每秒采集1次，采用無損壓縮（即只采用空間維度的壓縮），每年占用的磁盤空間在15G左右。若開啟死區(qū)壓縮算法和旋轉(zhuǎn)門壓縮算法，則磁盤占用空間小于10G。對于目前以TG計算的磁盤容量，可保存5~10年的在線歷史數(shù)據(jù)。
除了在性能指標上達到國內(nèi)水平外，SyncBASE與國內(nèi)外其他實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相比，還有一系列的創(chuàng)新。
2.1.1 數(shù)據(jù)分類進行磁盤保存或者內(nèi)存暫存
目前國內(nèi)許多SIS項目都是不加選擇的將所有測點的歷史數(shù)據(jù)都保存下來。這樣做，雖然滿足了人們求大求全的心理，但存在一些缺點：
1) 因為點數(shù)多，為了限制歷史數(shù)據(jù)庫占用的磁盤空間，不得不降低測點的保存密度；
2) 突發(fā)事件附近，由于測點保存密度不高，難以還原真實場景；
3) 一些不需要長期保存的測點進行了歷史保存，既浪費空間又影響查詢速度。
SyncBASE根據(jù)多年電廠信息化項目實施的經(jīng)驗，將來自控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分為兩類：
1) 一類是需要長期保存的數(shù)據(jù)，這同其他實時數(shù)據(jù)庫是一致的；
2) 另一類僅短時間內(nèi)有用，不需要歷史保存或僅在某種條件下才進行歷史保存。
基于這種數(shù)據(jù)分類思想，在設(shè)計數(shù)據(jù)管理模型時，SyncBASE提供了兩種類型的數(shù)據(jù)記錄器（Logger）：
1) 基于磁盤文件的數(shù)據(jù)記錄器；
將采集到的數(shù)據(jù)通過設(shè)定的壓縮策略后保存到磁盤文件上，用于歷史數(shù)據(jù)查詢，這也是SyncBASE實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)管理方式。
2) 基于內(nèi)存的數(shù)據(jù)記錄器。
將采集到的數(shù)據(jù)保存到內(nèi)存中，超出時間后的數(shù)據(jù)將自動刪除。由于不需要保存，因而可以設(shè)定較高的采集頻率，易于用戶對數(shù)據(jù)的詳細分析。此類數(shù)據(jù)記錄器，也可在某種時間（或條件）滿足時保存內(nèi)存中的數(shù)據(jù)到磁盤，用于高密度的數(shù)據(jù)回放。
2.1.2 基于事件（或條件）的數(shù)據(jù)歷史保存
SyncBASE提出基于事件（或條件）的數(shù)據(jù)歷史保存，并和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)歷史保存相結(jié)合，這樣既減小了數(shù)據(jù)的存儲量又實現(xiàn)了特殊事件發(fā)生時的數(shù)據(jù)高密度保存，從而保證特殊事件的精確數(shù)據(jù)回放，解決了其他數(shù)據(jù)庫的一些缺陷。
SyncBASE可以設(shè)定保存事件發(fā)生前后多長時間內(nèi)的數(shù)據(jù)，用于精確的數(shù)據(jù)回放。同時提供了兩類的事件觸發(fā)器：一類是數(shù)據(jù)觸發(fā)器，例如測點值由true變?yōu)閒alse時觸發(fā)；另一類是時間觸發(fā)器，在某一個設(shè)定的時刻到來時觸發(fā)事件。
2.1.3 基于時間和空間的二維壓縮算法
SyncBASE采用了數(shù)據(jù)的二維壓縮算法，在時間維度上，采用死區(qū)算法和旋轉(zhuǎn)門算法進行數(shù)據(jù)過濾，在空間維度上先根據(jù)測點類型進行一次壓縮，然后再用霍夫曼算法進行二次壓縮。其中，時間維度的壓縮是有損壓縮，而空間維度的壓縮是無損壓縮。時間維度的壓縮是可選的，而空間維度的壓縮是必須的，用戶無法干涉。
圖3 二維壓縮算法
SyncBASE采用的旋轉(zhuǎn)門壓縮算法與PI的旋轉(zhuǎn)門算法*不同，雖然名字一致，其原理如下圖所示。
圖4 旋轉(zhuǎn)門壓縮算法
旋轉(zhuǎn)門壓縮算法可簡單描述如下：A點為保存的點，與時間序列上其后的點，根據(jù)一定的誤差范圍，確定2條線A1B和A2B，與A1A2組成旋轉(zhuǎn)門；然后根據(jù)A、C點再畫2條線A1C和A2C，由于B點在這兩條線內(nèi)，所以B點丟棄，新的旋轉(zhuǎn)門為A1C、A2C和A1A2組成；然后由A、D點畫出2條線A1D和A2D，這時，A1C、A2D和A1A2組成新的旋轉(zhuǎn)門（由于A1C、A2D平行，此時旋轉(zhuǎn)門開度），此時C點位于旋轉(zhuǎn)門內(nèi)，所以C點也丟棄；然后再由A、E點確定兩條線A1E和A2E，由于E點位于旋轉(zhuǎn)門外，故保存其前一個點D，然后由D、E開始構(gòu)造新的旋轉(zhuǎn)門。
2.2 SIS系統(tǒng)應(yīng)用功能創(chuàng)新與特色
除了科遠自主研發(fā)的實時數(shù)據(jù)庫SyncBASE，塔山SIS的應(yīng)用功能上也存在許多創(chuàng)新和特色。
2.2.1 結(jié)合了熱力學與經(jīng)濟學分析的電廠運行優(yōu)化
傳統(tǒng)的電廠運行優(yōu)化分析以熱力學定律為基礎(chǔ)，分析的基準是能量轉(zhuǎn)換過程中能量平衡，追求熱大化，而沒有考慮到電價、煤價等市場因素，因此不能做到效益或利潤的。而塔山SIS的運行優(yōu)化系統(tǒng)以能量價值理論為基礎(chǔ)，分析的基準是發(fā)電廠在能量轉(zhuǎn)換過程中的能價增值，不僅考慮熱效率，同時考慮了電價、煤價等因素，追求效益、利潤，這是與傳統(tǒng)節(jié)能分析最根本的區(qū)別。塔山SIS的運行優(yōu)化系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)熱力學分析方法中的局限，把熱力學和經(jīng)濟學有機地結(jié)合在一起，以追求機組綜合經(jīng)濟效益為目標，為在市場經(jīng)濟條件下降低發(fā)電成本提供了有效途徑和分析準則。
以調(diào)峰優(yōu)化為例進行說明，調(diào)峰優(yōu)化需要確定不同負荷下的主汽壓力。以傳統(tǒng)優(yōu)化方式，僅考慮汽輪機的相對內(nèi)效率與循環(huán)熱效率的平衡，獲取汽輪機的內(nèi)效率。然而，塔山電廠機組給水泵采用電泵拖動，只考慮機組的內(nèi)效率是不全面的，因為機組在低負荷滑壓運行時，電動給水泵的耗功也隨著減少，廠用電率也下降，所以必須用綜合成本煤耗率來比較分析，才能確定更加合理的滑壓曲線。
塔山SIS運行優(yōu)化系統(tǒng)采用的工具是在線熱力實驗平臺，用戶經(jīng)培訓后可在該平臺上隨時進行各種優(yōu)化試驗。因為隨著機組運行時間的延長、煤種的改變、電煤價格的改變以及環(huán)境溫度的改變，優(yōu)化結(jié)果也會相應(yīng)的改變，因而優(yōu)化結(jié)果需要經(jīng)常進行維護。
2.2.2 純B/S結(jié)構(gòu)的矢量圖技術(shù)
本項目中所有過程控制系統(tǒng)的監(jiān)控畫面、整合多個系統(tǒng)的組合畫面都采用純B/S結(jié)構(gòu)的矢量圖技術(shù)，而不像其他廠家采用靜態(tài)底圖或者安裝ActiveX控件，這樣畫面可自適應(yīng)不同大小的瀏覽器窗口，方便了用戶使用不同大小的顯示器。
除了自適應(yīng)窗口功能外，在矢量流程圖上還有其他特色：豐富的組態(tài)圖形庫；隨鼠標移動，可動態(tài)顯示測點的上下限、報警點、地址等信息；工況回放功能；畫面刷新速度小于2秒；自由的歷史曲線查詢等。
圖5 純B/S結(jié)構(gòu)的矢量圖
2.2.3 所見即所得的綜合報表平臺
塔山SIS的綜合報表平臺具有“所見即所得”的特色，系統(tǒng)維護人員可根據(jù)需要定制各種報表，如根據(jù)班、值配置日報、月報、年報等。報表數(shù)據(jù)可來自歷史數(shù)據(jù)庫，也可來自外部數(shù)據(jù)，如手工錄入數(shù)據(jù)、文本性數(shù)據(jù)等。此外，報表平臺還提供了二次統(tǒng)計功能，如固定時間的值、某時段內(nèi)平均值、某時段內(nèi)或最小值、某時段內(nèi)的累計值等等，方便用戶自由的組織報表。
圖6 所見即所得的綜合報表示例
2.2.4 對標管理
對標管理是一種行之有效的管理方式，在電廠管理方面，對標就是對比找差距。推行對標管理，就是要把企業(yè)的目光緊緊盯住業(yè)界水平，明確自身與業(yè)界的差距，從而指明了工作的總體方向。除了是業(yè)界的水平以外，還可以將企業(yè)自身的水平作為內(nèi)部，通過與自身相比較，可以增強自信，不斷超越自我，從而能更有效地推動企業(yè)向業(yè)界水平靠齊。
目前，對標管理已開始在大型火電廠進行推廣，塔山SIS項目也實施了對標管理功能，根據(jù)設(shè)定的值和劃分的不同區(qū)間對運行人員的運行過程進行評分并排名，為員工的績效評估提供依據(jù)。
圖7 實時對標管理界面
3 、結(jié)論
基于SyncBASE實時數(shù)據(jù)庫的塔山SIS項目作為科遠公司實施的大型火電廠SIS系統(tǒng)之一，*體現(xiàn)了科遠公司開發(fā)的SIS系統(tǒng)的創(chuàng)新性和特色功能。正如中電聯(lián)專家們的評審意見，科遠公司開發(fā)的實時數(shù)據(jù)庫SyncBASE及SIS系統(tǒng)已達到了國內(nèi)水平，*值得在大型火電廠推廣應(yīng)用。
上一篇：對工作測振儀檢定的簡單介紹
下一篇：怎樣選擇合適的力錘大小和重量
全年征稿/資訊合作
聯(lián)系郵箱：1271141964@qq.com
免責聲明
- 凡本網(wǎng)注明"來源：智能制造網(wǎng)"的所有作品，版權(quán)均屬于智能制造網(wǎng)，轉(zhuǎn)載請必須注明智能制造網(wǎng)，http://towegas.com。違反者本網(wǎng)將追究相關(guān)法律責任。
- 企業(yè)發(fā)布的公司新聞、技術(shù)文章、資料下載等內(nèi)容，如涉及侵權(quán)、違規(guī)遭投訴的，一律由發(fā)布企業(yè)自行承擔責任，本網(wǎng)有權(quán)刪除內(nèi)容并追溯責任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來源的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點或證實其內(nèi)容的真實性，不承擔此類作品侵權(quán)行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品來源，并自負版權(quán)等法律責任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
智能制造網(wǎng)APP
智能制造網(wǎng)小程序
微信公眾號
2025第21屆鄭州工業(yè)自動化展
展會城市：鄭州市展會時間：2025-05-09