数字化电厂关键技术分析与探讨

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摘 要：在计算机和网络技术的快速发展下，数字信息技术带动了电力企业的发展，建设数字化电厂逐渐成为了自动化技术发展的一个必然趋势。建设数字化电厂，能让电力企业在提高生产效率的同时实现节能减排和环境保护，同时大幅提高企业的核心竞争力。文章对数字化电厂的概念及建设意义进行了阐述，并对建设数字化电厂的相关技术进行了分析和探讨。

关键词：数字化电厂；建设；意义；技术

1 前言

随着信息化时代的到来，建设数字化电厂，加深信息化技术在电厂中的应用，成为了未来电厂技术的发展方向。顺应市场主流，把握技术趋势，让电厂实现数字化，构建一个全面的、真正意义上的数字化电厂，是电力事业信息化发展的重要任务。目前，对于数字化电厂的认识还存在较多的争议，有人认为信息管理系统、现场总线或厂级监控系统就是数字化电厂，也有人将三维电厂理解为数字化电厂，还有人提出所谓的较为完整的数字化电厂概念模型，也称为5s模型：分散控制系统（dcs）、厂级监控系统（sis）、信息管理系统（mis）、电力仿真系统（simu）、决策支持系统（dss）。对于数字化电厂的概念，还需要进一步进行探讨。

2 数字化电厂的概念及意义

2.1 数字化电厂的概念

目前，数字化已成为了一个普遍的时髦用语，数字化的影子在日常生活中随处可见，比如数字化电视、数字化地图、数字化电影等等。尽管人们在生活中常常使用“数字化”这个词语，但是对于数字化的具体概念却知之甚少。

数字化，就是把外部复杂变化的信息，转变为数字和数据，以这些数字和数据为基础，通过建立数字化模型，将其转变为一系列计算机可识别的二进制码，将其引入计算机内部并进行统一的处理的整个过程。

数字化电厂所涉及的信息范围非常广泛，它既包括外部的情报信息，又包括内部的管理信息，其中，内部的管理信息包括了过程控制信息、电厂设计信息、资源信息、以及电厂生命周期中各阶段中的信息。对所有信息进行数字化处理，是实现电厂数字化的必备基础。

数字化电厂应该包括电厂设计的数字化、生产过程控制的数字化、电厂管理的数字化、现场设备级的控制数字化和电厂信息的高质量数字化。目前，生产过程的控制已经完全实现数字化，并且在自动化、信息化方面达到了很高的水平。

2.2 数字化电厂的建设意义

从国内外成功实现数字化电厂的实例中可以看出，通过应用先进的软件，构建一个用于优化控制和数字化的综合平台，仅从经济效益方面来看，每年就能为电力企业节省上千万的资金。在故障预测与诊断方面实现数字化，可以预防重大设备的损坏，避免不必要的非计划停产，综合提高了生产的安全性，若将这些因素考虑进去，数字化电厂产生的经济效益将是十分可观的。

建设数字化电厂，实现计算机操作，能让生产的安全性和可靠性得到进一步的提高，从而减少运行的维护成本，降低工程耗费，符合现代化管理的要求。

3 数字化电厂应用的关键技术

3.1 应用分散控制系统，实现生产过程的自动化

分散控制系统（dcs）以其工作性能可靠，控制功能强大，人机交互界面易操作等优势，让其在大中型的火力发电机组的机炉主控领域中得到了广泛的应用。dcs组态，实现了锅炉炉膛的安全监控，以及汽轮机数字电液系统的控制，从而实现了dcs对机炉的系统和主要设备的统一监控和管理。dcs还能对电气系统进行监控，最终实现机、电、炉一体化控制。

随着分散控制系统技术的不断深入，还能为高层次的sis和mis的建立提供现场的实时数据。目前来说，dcs在火力发电厂中的应用已经比较成熟，其组态配置、设计思想、功能配置都已十分完善，dcs已经被应用于火力发电厂控制系统中的各个领域。

尽管dcs在火电厂的应用已经成熟，但是它也存在着一些不足之处：dcs采集的数据量有限，不能满足大型电厂的需要；各厂家的dcs不兼容；硬接线方式造成了资源浪费。

3.2 应用fcs技术实现现场设备级的数字化

在自动控制装置与现场设备之间，进行的串行通信、双向通信、数字通信及多点通信的数据总线称之为现场总线。由现场总线和智能设备所组成的控制系统称之为现场总线控制系统（fcs）。将控制技术、现场智能设备、计算机和通信作为一个整体性的技术，称之为fcs技术。

fcs技术重点用于实现

现场设备的数字化。fcs技术推动了智能仪表和现场智能设备的发展，也促进了dcs与plc（可编程逻辑控制器）的融合，并且对于fcs的发展和应用起到了有效的推动作用。fcs的应用，解决了dcs不能对智能仪表的高级功能进行有效发挥的问题，真正实现了智能控制系统与现场仪表之间的数字通信。

目前，多数的火力发电厂都致力于fcs和dcs的结合使用，让二者在发挥各自优势的同时，又能互补缺陷。由于我国大多数的火力发电厂现在采用的是dcs，所以，如何在对dcs不做太多变动的基础上，充分利用fcs技术是目前需要解决的实际问题。

3.3 应用mis和sis实现管理数字化

mis（厂级管理信息系统）和sis（厂级监控信息系统）组成了电厂的信息系统，也是实现厂级管理数字化的具体内容。

3.3.1 厂级管理信息系统

mis是以网络为平台，覆盖面设计整个企业，或者企业中的主要部门的辅助管理的信息系统，其主要组成部分有主机系统、应用系统和网络系统。目前来说，作为电厂的基础建设，mis已经被大多数的电厂所使用。

传统的mis局限于行政管理、财务管理和生产运营等的办公自动化，其功能非常有限。随着科技技术的发展，传统的mis已经不能满足目前的电厂需求，在mis的应用方面，电力企业对其有了更高要求。在新的mis建设中，应当应用erp（企业资源计划）的软件结构以及管理思想。新的mis应当具备报价辅助决策、交易信息管理、模拟成本实验和动态经济分析等功能。通过采用eam（企业设备资产管理）技术，对于设备的监控和维修进行强化，从而达到节省检修费用的目的。总而言之，新的mis应当为企业管理的“开源”、“节流”提供技术支持。

3.3.2 厂级监控信息系统

sis是以计算机软件技术和网络为基础，将生产过程管理、优化控制和过程实时监测融为一体的自动化信息系统。它是建立在mis与dcs网络之间的一个历史及实时的网络信息系统，它具有容量大、可靠性高、速度快的特点。sis在电厂中的应用主要包括性能计算、分析，过程管理和监视，优化调度，诊断机组运行故障，分析计算机组设备寿命，分配负荷等。

4 结束语

数字化电厂是我国电厂今后发展的必经之路。数字化电厂的建设是一项长期的、系统而复杂的工程，在技术手段和管理思想方面，应当与网络、信息、管理及工业各种技术进行融合，紧跟时代步伐，从而最终实现数字化电厂的构建。

参考文献

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