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技術交流
基於工業互聯網的智慧電廠
發布時間:2015-10-08
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2015年政府工作報告突出了互聯網在經濟結構轉型中的重要地位,報告明確指出:要製定“互聯網+”行動計劃,推動移動互聯網、雲(yun) 計算、大數據、物聯網等與(yu) 現代製造業(ye) 結合,促進電子商務、工業(ye) 互聯網和互聯網金融健康發展。報告引發了各行各業(ye) 對互聯網行業(ye) 的極大關(guan) 注,未來產(chan) 業(ye) 與(yu) 互聯網的融合將貫穿相關(guan) 行業(ye) 業(ye) 務的主線。

工業(ye) 互聯網技術特別是移動互聯網技術發展迅速,但、發電行業(ye) 至今還沒有找到與(yu) 最新的互聯網技術進行融合的有效途徑。以傳(chuan) 統DCS係統為(wei) 核心的發電廠自動化係統和以SIS/MIS為(wei) 核心的發電廠信息化係統近10年來無明顯進步,絕大多數情況現場總線僅(jin) 僅(jin) 作為(wei) 過程數據的通信總線,現場設備的內(nei) 部信息始終無法很好的接入係統並被進一步使用。發電廠主副機檢修和維護還遵循多年以來的“大小修”傳(chuan) 統,無法通過優(you) 化的按需實施的狀態檢修來實現設備檢修的精確化和低成本化。發電廠運行和設備數據很多,但是出現機組故障後,多采用現場“事後分析”的模式,不能通過互聯網技術將主副機數據實時在線反饋到設備廠家,利用設備廠家的知識庫、專(zhuan) 家庫進行實時遠程分析、遠程維護和故障預測。

G22恒峰基於工業互聯網的智慧電廠G22恒峰股份通過對發電廠現狀及客戶需求的深入分析,結合最新的工業4.0通訊技術、雲平台技術和大數據分析技術,基於G22恒峰股份以往的熱工自動化技術和信息化技術,提出了新的解決方案——基於工業互聯網的智慧電廠。
1.基礎架構:


G22恒峰股份基於工業互聯網的智慧電廠基礎架構該平台主要由以下幾個部分構成:
● 現場設備數據采集係統和NT6000分散控製係統
● 鍋爐CT技術
● 單項隔離網閘
● G22恒峰股份雲平台(實時數據庫集群、高性能服務器集群)
● 發電機組實時自校正仿真係統
● 基於自校正仿真子係統的優化運行/事故預報子係統
● 發電廠設備能源消耗監控與管理子係統
● 設備狀態檢修/維護子係統
● 遠程診斷支撐子係統(含發電廠用戶、設備廠商、第三方機構互聯互通平台)
● 三維數字化電廠係統
● 發電廠知識庫管理及共享子係統
● 互聯網/移動互聯網接入子係統(終端設備:PC機/手機/平板電腦)

智慧電廠依賴於G22恒峰雲平台,雲平台中的實時數據存儲為發電廠各種設備的實時運行信息。通過對設備運行信息的分析和整理,可以計算出發電廠各主副設備的運行能耗;結合機組運行工況數據,可以進一步分析得出機組運行工況與設備能耗的關聯性,給出優選的設備能耗分配;在仿真子係統中經過加速運行優化後,可以將機組運行優化與發電廠設備能耗優化統一聯動起來,降低機組設備內部能耗,提升發電效率。
發電廠遠程診斷支撐子係統集成了傳感器技術、信號處理、計算機應用、網絡通信、專家係統、神經網絡、仿真等技術,它為重要設備或係統建立了一套嚴密的監控保護體係,為發電廠設備、電廠用戶以及第三方廠商通過G22恒峰雲平台搭建一個三方互聯平台。該係統通過連續在線監測設備或係統運行的重要狀態參數,及時了解設備或係統的運行狀況,為事故征兆的預診斷提供重要的數據資料,對已發生的故障進行快速的診斷分析,及時指出故障原因,提醒操作運行人員采取必要的措施,為設備或係統的安全運行提供可靠的保障。設備廠商/第三方機構可以通過G22恒峰雲平台直接監控發電廠設備運行狀態並給出設備故障預警和維護建議;電廠用戶也可以通過該平台尋求設備廠商/第三方機構的技術支持,以便在設備發生故障時進行快速診斷和修複。

G22恒峰股份發電廠遠程診斷支撐子係統
 
三維數字化電廠軟件係統是一套基於B/S架構的軟件係統;它具有對接PDMS、PDS等大型三維設計軟件的數據接口,可將上述係統中大量有用信息平滑地導入到本係統進行加工處理,並集成工廠運行維護數據,再通過運行係統(如DCS、SIS、MIS 等)內其它各種相關功能,實現三維模型與設備、信息文檔的有力結合,最終形成龐大的工廠三維信息化係統。基於設計院三維設計和設備製造商三維設計實現工廠三維信息化,涉及到從設計、建造、安裝、調試、投運等不同階段,有設計方、建造方、設備方、業主方等多家單位參入,統一規劃,並在統一框架的指導下,各公司進行數字化工廠的建設,實現信息網絡互聯互通,共享資源,避免重複建設。數字化電廠的建設的最終目的是應用,是利用各種有用的數字化資源為生產管理服務。現階段,隻有設計方、建造方、設備方、業主方共同參與,協同規劃,實現上下級數據轉移,建立適合的接口,達到互聯互通,才能實施數字化工廠這樣完整的大係統。

G22恒峰股份三維數字化工廠
2.智慧電廠核心數據傳輸及處理的實施步驟
第一步:
發布數據
通過單向隔離網閘,經互聯網將發電廠DCS和專用設備診斷數據采集係統中產生的設備數據、過程數據以及中間數據接入G22恒峰股份雲平台的實時數據庫進行存儲。由於采用單向隔離網閘,在滿足通訊帶寬以及安全可靠的條件下可以將發電廠數據接入互聯網,打破傳統發電廠數據隻能在廠內數據孤島中存在的現狀。
 
第二步:自校正仿真自校正仿真平台開始發揮作用。一直以來,發電廠仿真係統由於仿真模型精度的問題隻能作為人員培訓用,G22恒峰股份基於雲平台的仿真子係統可以打破這一限製。首先符合目標機組特征的初始仿真模型在仿真子係統中運行,來自於目標機組的實時運行數據接入該仿真模型,仿真模型在機組實時數據的驅動下進行自矯正訓練,訓練後的模型輸出數據與下一時間剖麵的目標機組的實時運行數據進行誤差比對,自動調整模型參數後,再進行下一輪的訓練調整,這個過程是實時自動連續的,經過若幹周期,可以得到仿真精度非常高的仿真模型,並且隨著時間的推移,精度越來越高。
第三步:優化管理在高精度仿真模型的基礎上,可以通過模型運行加速和回溯進行機組的運行優化和故障預測;在該仿真平台上對機組的設備進行生命周期管理,結合設備參數和設備狀態實現設備狀態檢修以及維護計劃安排;設備廠商和第三方機構也可以在該仿真子係統中進行設備和過程優化研究、診斷維護。因為仿真子係統中的過程數據與真實機組是實時同步的,仿真子係統是位於互聯網的雲端,任何經過授權的單位和個人都可以訪問和使用仿真係統的功能和數據。G22恒峰股份基於工業互聯網的智慧電廠的部署方式是高度靈活的,終端用戶可以通過任何可以接入互聯網的設備訪問該平台,該平台的功能及用戶展現方式保持對PC端、手機端、平板電腦端的友好性。通過G22恒峰雲平台,電廠用戶和設備廠商以及第三方機構可以實現最小的投入以及最大的價值體現。電廠用戶或者設備廠商以及第三方機構也可以選擇自行建立雲平台的硬件設施由G22恒峰股份提供整體解決方案。
結語
互聯網+”是互聯網思維進一步實踐的成果,它代表一種先進的生產力,推動經濟形態不斷的發生演變。利用工業互聯網技術將傳統發電設備、控製設備以及耗能設備接入雲端服務平台,在海量數據挖掘的基礎上,實現發電廠設備在線診斷、耗能設備能耗優化、事故預報、機組優化運行等功能,通過互聯互通以及實時的數字化的展示最終實現智慧電廠。未來,G22恒峰股份可以利用已掌握的海量發電大數據,依托工業互聯網,利用高效高端產品提供發電效率及質量生命周期管理,利用高效運維係統,實現發電係統全生命周期管理,構建智慧電廠運維平台;利用微型電網技術進行發電能源峰穀調節,對接用能端需求,構建能源互聯網能源共享及高效利用的基本單元,作為公司提前布局能源互聯網的戰略性“落子”。基於工業互聯網的智慧電廠必將給傳統發電行業帶來巨大變革,對促進傳統發電廠從工業3.0升級為工業4.0起到關鍵作用。

 

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