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1、莱城电厂厂级监控信息系统莱城电厂厂级监控信息系统(SIS(SIS 系统系统) )设计与实现设计与实现山东大学硕士学位论文莱城电厂厂级监控信息系统(SIS 系统)设计与实现姓名:马志钢申请学位级别:硕士专业:软件工程指导教师:史清华20091010 山东大学硕士学位论文摘 要厂级监控信息系统? 是集过程实时监测、优化控制及生产过程管理为一体的厂级自动化信息系统,是处于火电厂集散控制系统以及相关辅助程控系统与全厂管理信息系统之间的一套实时厂级监控信息系统。系统以机组的性能计算、厂级经济性分析、厂级负荷分配以及机组的经济运行为主要目的。系统的实时性体现在系统实时分析机组的运行参数,通过系统强大的数据
2、挖掘、数据处理与优化的功能,对机组乃至全厂的运行状况进行准确的分析、诊断与优化:系统的厂级特性体现在系统涵盖了全厂的数据信息以及辅助控制系统的数据信息,并在分析全厂运行经济性的基础上,实现全厂的运行优化。目前莱城电厂实时数据的处理和应用已制约着电厂生产运行管理的有效提高和进步,不能为电厂管理层的决策提供真实、可靠的实时运行数据,为以后市场运作下的竞价上网提供科学准确的经济性指标,而通过建立系统将可以有效地解决上述问题:在实现部分,系统是采用集群冗余软件和数据库、进行的。在具体实施过程中,作者通过功能、下拉菜单项和右键功能菜单项的设置,将系统中多处繁杂的功能进行归类和合并,使用户可以在同一窗口中
3、完成多种功能,实现了减少窗口界面、简化操作步骤的设计目的,从而使整个系统更加简洁、易用。,本次设计的厂级监控信息系统在电厂中发挥以下作用并取得一些方面的提高:一、优化机组的运行:够准确地分析出造成成本增大的原因,利用优化运行技术,最大限度地降低运行成本,并指导运行人员调整机组的运行方式,有计划地改变发电成以获取整体的最大经济效益,经过运行试验,全年平均发电标准煤耗可以降低./,可节约发电成本万元/年;二、实现管控一体:通过系统和系统整合生产过程实时信息和管理信息资源,实现电力调度、运行方式、决策管理、计划、物资、财务等以最佳效益方式工作;三、监视并提示设备运行状况和数据分析,指导设备是否进行检
4、修或维护。关键词: 系统;自动化信息系统;厂级监控山东大学硕士学位论文? ,. ,? . ,? , . ,培, ; , ,. ?, . ,?,山东大学硕士学位论文, . :,.”.,晰, ,., ” .” ”;., ”.” .: ; ;原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。日日论文作者签名:笪圣垒委 期:丑主乜关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使
5、用学位论文的规定,同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。保密论文在解密后应遵守此规定日论文作者签名:马垫狗导师签名: 期:叁丛山东大学硕士学位论文第章绪论.系统开发背景随着电力体制改革的逐步深入进行,如何在日趋激烈的市场竞争中提高企业的管理水平、降低成本消耗、最大限度的创造利润,已成为摆在各发电企业面前迫在眉睫的关键问题。伴随着这一市场环境的出现,厂级监控信息系统系统自年提出后短短几年中,出现了“雨后春笋般的蔓延热潮,并逐
6、渐成为解决上述问题的重要辅助手段。为跟踪这一技术成果,华电国际公司经过年多的审慎调研、考察后,于年确定由莱城电厂负责先行试点。,国在国内被称为厂级监控信息系统外有些厂家则称其为生产管理辅助决策信息系统。虽然国内外对的称谓不同,其实质内容则完全相同,是以对全厂各个机组、输煤、除灰等公用系统生产工况的监视为基础,通过对设备资料完整包括历史资料的记录,分析各个设备及机组整体的运行状态和运行状况形成的厂级生产过程的实时监视与经济控制系统,为实现经济目标控制下全厂的协调生产提供决策支持,是一个融计算机信息技术、控制技术、管理科学、决策科学等学科与技术于一体的技术集成系统,它用计算机方法和行业方程对资料进
7、行发掘、分析、提炼,显露出能够指导生产运行的科学结论,能够方便观察实时数据、历史资料和在线分析结果,指导运行、检修,服务生产管理的各项职能,并向电厂管理信息系统提供其所需的过程资料和计算、分析结果。因此将定义为生产或生产辅助决策信息系统更能体现的实质内涵。.系统目前国内状况在系统系统出现之前,电厂监视主要依靠也都提供计算分析模块,但主要定位是对设备实时控制和监视,资料发掘技术和历史资料的保存都存在相当大的限制,它强调的是运行的准确性,以稳定性和安全性为其首要目标。山东大学硕士学位论文作为全厂生产运行实时的统一指挥调度中心,从机组、辅助车间程控系统等程控系统以及其它资料源中集成实时过程信息和历史
8、资料,长期保存、动态分析,以整个系统为控制对象,强调的是运行的质量,以经济性为其首要目标,为生产管理人员的分析和决策提供支持。近几年来,电力市场供应紧张,全国范围内缺电、拉闸限电现象时有发生。究其原因,主要是电煤资源供不应求,煤价也不断上涨,直接导致了发电成本增加。这样,降低发电成本成为电厂的很大课题,为了降低成本,电厂需要采用更加先进的生产管理手段,才能通过优化生产、降低煤耗来提高生产效率。在这种情况下,电厂厂级监控信息系统就被以比较快的速度地推广开,成为提高电厂管理水平的一种有效途径。电厂厂级生产管理监控信息系统是为了更好地实现发电企业安全、经济运行,提升企业的整体效益和在未来竞价上网中的
9、竞争优势而开发的一套以电厂生产过程中所涉及的各种控制、监测、计量等系统为基础,集实时数据采集、加工、显示、存储为一体的完整的解决方案。.系统的意义华电国际莱城发电厂系统是集生产过程实时监视、优化运行、生产过程管理为一体的厂级自动化信息系统。该系统实现了全厂生产过程监控、过程数据查询、厂级和机组性能计算、优化操作指导、机组负荷分配、机组故障诊断、状态检修、可靠性管理、技术监督等功能。同时作为华电国际公司第一个严格按照技术条件进行建设的试点项目,通过建立机组和厂级生产信息平台,为企业推行营运改善、对标管理,合理选取标竿值,加强精细化管理提供了有效途径,奠定了集团生产信息平台的数据基础。该项目自年月
10、开始实施,历经一年的时间,经过前期试验室开发、设计联络会及多次现场调试,目前各项功能已全部投入运行。.本文的主要创新点.首次在系统中将基本应用功能、辅机状态检修、可靠性管理、技术监督管理等功能组成一个有机整体,形成完整的生产实时管理信息系统,实现了集山东大学硕士学位论文成创新。在满足国家对电力生产自动化系统的安全要求前提下,实现了、 、信息的合理整合,使电厂信息化系统各部分成为一个有机的整体;.首次结合平台开发了火电机组主、辅机可靠性指标在线计算功能,形成了完整的可靠性管理系统,为实现了华电国际可靠性的标竿管理提供了技术支持;.开发的辅机状态检修应用功能,一方面及时有效地诊断辅机故障,一方面指
11、导运行人员将辅机运行在最安全、经济区域。.可动态高精度地进行机组经济运行分析,如耗差分析、性能和经济指标计算、运行故障诊断等,实现机组安全、经济指标的在线统计与分析:开发的能耗管理、运行管理等基本功能,用以实现生产精细化管理,保证机组安全运行,科学地指导机组经济运行、节能降耗以及检修、技术改造管理等工作。.本文的主要技术软件系统采用/浏览器/服务器结构,充分体现访问浏览的快捷和方便。整个系统分为多个运行组件,包括数据转换服务器、性能分析服务器、服务器。各组件安装在不同的计算机中可以充分发挥本软件系统的强大功能,提高运行效率。在实现部分,系统是采用集群冗余软件和数据库、进行的。在地址栏中输入.网
12、或.网,进入主页。该系统应用模块由全厂生产过程、信息分析和统计、性能计算、性能试验、指标分析和诊断、优化运行、设备故障诊断、可靠性管理、技术监督九部分组成。硬件系统以两台核心交换机组成冗余主干网,数据库服务器、计算分析服务器、状态检修服务器、服务器、系统备份服务器、工程师站直接与主干网连接。该系统在侧有镜像服务器、状态检修镜像服务器、接口机、?服务器侧,通过二级交换机一与系统主干网连接。该系统以?接口机通过正向网闸进行数据单向传输方式,实现侧镜像服务器获取侧数据库服务器数据;以文本方式通过反向网闸进行数据单向传输,实现侧状态检修镜像服务山东大学硕士学位论文器与侧状态检修服务器的数据库同步,从而
13、解决系统需要的侧人工设定与录入数据。.本文的主要工作本文从电厂用户的角度对系统的投资收益问题进行了研究,认为系统的投资收益水平取决于在数据平台上进行的二次开发程度,特别是运行优化技术应用水平的高低。并根据当前优化运行技术的发展水平,结合自身工作,配合华电国际系统专家在百万兆瓦级电厂莱城电厂共同参与建设系统,经过运行试验,全年平均发电标准煤耗可以降低./,可节约发电成本万元/年。.本文的组织结构第章绪论,主要介绍了系统的设计背景,以及系统需要解决的主要问题和本系统使用的主要技术等。第章需求分析,概要地描述了电厂厂级监控信息管理系统的系统目标、系统解决的主要问题等。第章系统的构架设计,对系统的各种
14、结构和功能架构的设计做了描述。第章系统功能的详细设计,用类图和状态图表示了系统的静态和动态结构,并对数据库做了详细分析。第章系统的实现,对系统的具体实现做了阐述。第章系统在莱城电厂的应用。第章结论,总结系统设计的经验与不足,展望今后的工作。山东大学硕士学位论文第章系统需求分析在软件开发的过程中,无论项目大小,在系统设计之前,都应该对系统用户的需要有一个比较全面的了解,即要知道此次设计的系统究竟是要“干什么,要完成哪些任务、能实现什么功能。这些准备工作便是系统的需求分析。一个系统的设计全过程中,需求分析扮演了非常重要的角色。此项工作的好坏将直接影响到此次系统的设计是否能够成功,如果需求分析做不好
15、,即使你有很强的编码能力,也无法设计出好的应用系统。.系统概述我国的大部分电厂已经引入系统来提高信息管理水平,但系统在电力行业的应用效果并不尽如人意。据国外统计显示,在发达国家系统实施成功率各行业综合统计大约为%,而在发展中国家,这一数字一般只能达到%。它主要的缺点有以下几点:.处理的实时数据量小,周期大,存储周期短,从而使得全厂运行监控、历史分析、事故分析、各类报表生成功能较弱,同时也使绩效考核、运行优化、设备寿命监测、成本分析与控制等功能无法深入实施;.系统对实时数据处理缺乏同步性,使得基于这些数据的各类高级应用存在基础性的偏差;.电厂多个,之间没有建立必要的信息联系和共享,存在较大的“信
16、息孤岛 效应,浪费了大量信息的有效利用;而此次设计的系统,基本上能够解决监控原有的种种问题,实现预先设计的功能。.系统的业务模型. 厂级监控信息管理系统的业务模型,是对整个系统的应有的总体业务流程的总体概括和简单描述,可以帮助读者或用户对系统有一个总体性的认识和了解。山东大学硕士学位论文厂级监控信息管理系统业务用例模型图如图一所示。啦图厂级监控信息管理系统业务用例模型图由业务模型可以看出,系统的业务实施、操作过程并不复杂,但是要将所有业务都在系统中逐一实现,还是有一定难度的,必须按照模块进行不同分工,各自实现。其中大致包括:全厂生产过程、信息分析和统计、性能计算、性能试验、指标分析和诊断、优化运行、设备故障诊断、可靠性管理、技术监督九个模块。各个模块的功能不同,需要分别进行不同的实现。.系统的业务流程系统的操作过程简单明了,用户使用起来比较容易上手,系统的业务执行山东大学硕士学位论文过程也清楚、明白。系统的业务流程图即活动图中的箭头表示系统的业务走向,分支表示系统可以不分先后的完成的业务。系统业务流程图如
