T∕CEC 164-2018 火力发电厂智能化技术导则.docx
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1、T/CEC1642018目次前言II1范围12规范性引用文件13术语和定义14总则35系统结构56管控体系智能化要求67技术支撑体系智能化要求98外部接口要求119工程实施12附录A(资料性附录)智能化火力发电厂系统示意图14IT/CEC1642018火力发电厂智能化技术导则1范围本标准规定了火力发电厂智能化的基本概念、体系结构、功能与性能、外部接口、工程实施等方面的技术要求。本标准适用于火力发电厂智能化规划、设计、调试、验收、维护与评估。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单
2、)适用于本文件。GB/T30976(所有部分)工业控制系统信息安全GB/T32919信息安全技术工业控制系统安全控制应用指南GB506602011大中型火力发电厂设计规范DL/T2612012火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则DL/T634.5104远动设备及系统第5-104部分:传输规约采用标准传输协议集的IEC60870-5-101网络访问DL/T655火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统验收测试规程DL/T6562016火力发电厂汽轮机控制及保护系统验收测试规程DL/T6572015火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程DL/T658火力发电厂开关量控制系统验收测试规程DL/T659火力
3、发电厂分散控制系统验收测试规程DL/T701火力发电厂热工自动化术语DL/T748(所有部分)火力发电厂锅炉机组检修导则DL7552001电力系统安全稳定导则DL/T774火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程DL/T838燃煤火力发电企业设备检修导则DL/T860(所有部分)变电站通信网络和系统DL/T890(所有部分)能量管理系统应用程序接口(EMS-API)DL/T9242016火力发电厂厂级监控信息系统技术条件DL/T1212火力发电厂现场总线设备安装技术导则DL/T1492(所有部分)火力发电厂优化控制系统技术导则DL5190(所有部分)电力建设施工技术规范DL52772012火电
4、工程达标投产验收规程DL/T5295火力发电建设工程机组调试质量验收及评价规程DL/T5437火力发电建设工程启动试运及验收规程3术语和定义DL/T701、DL/T774界定的以及下列术语和定义适用于本文件。1T/CEC16420183.1火力发电厂智能化thermalpowerplantintellectualization火力发电厂在广泛采用现代数字信息处理和通信技术基础上,集成智能的传感与执行、控制和管理等技术,达到更安全、高效、环保运行,与智能电网及需求侧相互协调,与社会资源和环境相互融合的发展过程。3.2智能装置intelligentdevice由若干智能电子装置集合组成,承担宿主设
5、备的测量、控制和监测等基本功能,可包括测量、控制、状态监测、保护等全部或部分功能的装置。其中,智能电子装置为带有处理器、具有一定智能特征并具有以下全部或部分功能的装置:采集或处理数据,接收或发送数据,接收或发送控制指令,执行控制指令。3.3智能设备intelligentequipment生产设备和智能组件的有机结合体,具有测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化特征的设备。3.4互操作性interoperability两个或者多个系统/元件交换信息和使用信息的能力,包括语法互操作性和语义互操作性。语法互操作性指两个或多个系统通过标准化的数据格式和规约实现信息交换的能力,是实现
6、其他互操作的前提条件。语义互操作性指两个或多个系统自动解释、交换信息的能力。3.5可观测observability系统所有状态变量的任意形式的变化均可由输出完全反映。3.6可控制controllability系统所有状态变量的变化均可由输入来影响和控制,由任意的初态达到设定点。3.7功能性故障functionalfault设备或系统的硬件未发生不可恢复性损坏,由内部和/或外部扰动等原因导致的部分或全部功能暂时性失去。3.8泛在感知ubiquitousperception基于物联网、传感测量及网络(包括无线网络)通信技术,实现对电厂生产和经营管理的全方位监测和感知。智能电厂利用各类感知设备和智能
7、化系统,识别、立体感知环境、状态、位置等信息的变化,对感知数据进行融合、分析和处理,并能与业务流程深度集成,为智能控制和决策提供依据。3.9数据挖掘datamining通过统计、在线分析处理、情报检索、机器学习、专家系统和模式识别等诸多方法从大量数据中通过算法获取隐藏于其中的潜在有用信息的过程。3.10智能融合intelligentfusion基于全面感知、互联网、大数据、可视化等技术,深度融合多源数据,实现对海量数据的计算、分析和深度挖掘,提升电厂与发电集团的决策能力。2T/CEC16420183.11互动化interaction利用网络通信等技术,为电厂中设备与设备、人与设备、人与人、电厂
8、与用户、电厂与环境之间的实时互动提供基础,增强智能电厂作为自适应系统信息获取、实时反馈和智能控制的能力。通过与智能电网、电力用户的信息交互与共享,实时分析和预测电力系统供需形势,合理规划生产运营过程,实现源网荷储良性互动和高效协调。3.12商务智能businessintelligence通过对商业信息的收集、管理和分析,使企业的各级决策者获得知识或洞察力,促使其做出合理的决策,一般由数据仓库、联机分析处理、数据挖掘、数据备份和恢复等部分组成。3.13一体化平台integratedplatform基于公共信息模型(commoninformationmodel,CIM)、插件式应用组件等技术,由数
9、据中心、基础服务、基础应用、智能化服务构成,支持智能设备互联互通、应用组件服务部署与发布,对外提供统一标准的访问接口,实现火力发电厂生产运行一体化管控的平台系统。3.14生产控制大区productioncontrolzone由控制区(安全区)和非控制区(安全区)组成。控制区指具有实时监控功能,纵向联结使用电力调度数据网的实时子网或专用通道的各业务系统所构成的安全区域;非控制区指在生产控制范围内由在线运行但不直接参与控制,纵向联结使用电力调度数据网的非实时子网的各业务系统所构成的安全区域。3.15管理信息大区managementinformationzone生产控制大区以外的电力企业管理业务系统
10、的集合。3.16远程技术remotetechnology包括远程实时信息传输技术和远程设备诊断技术,前者是将实时数据信息进行跨区域传送,将电厂实时运行数据流、优化数据流、管理数据流等通过不同媒介和通信方式进行采集、处理、发送,并由远程服务器接收、处理、存储管理,分发至需要的管辖用户使用的过程;后者是通过远程数据传输技术,将各电厂实时运行数据信息传送至上级数据监控中心,利用系统建模及数据挖掘等技术对运行设备进行早期故障预警与诊断的过程。4总则4.1电厂智能化综述4.1.1电厂智能化是数字化电厂的延伸与发展,其功能需求应包含建设(设计、安装、调试)、运行(过程检测、控制、操作)、维修(维护、检修)
11、、生产和资产管理过程的智能化、信息化、可视化、高安全性等特点。4.1.2电厂智能化的系统结构,原则上包含由智能化设备层、智能化控制层和智能化管理层组成的管控体系,由本地技术支撑和远程技术支撑组成的技术支撑体系,以及电厂与外部的互动接口三部分。4.1.3在规划电厂智能化方案时,应包括设计、安装、测试和信息安全在内的工程实施与评估要求。4.1.4电厂智能化应实现全厂设备全生命周期(设计、制造、建设、运行、退役)数据的数字化,3T/CEC1642018通过高度自动化、功能融合、信息共享的一体化平台管控,达到电厂安全、经济和环保指标综合最优目标。4.2主要特征4.2.1可观测应通过传感测量、计算机和网
12、络通信技术,实现对电厂生产全过程和经营管理各环节的监测与多种模式信息感知,实现电厂全寿命周期的信息采集与存储,从空间和时间两个维度,为电厂的生产控制与经营决策提供全面丰富的信息资源,这些信息应以数字化的方式存储和使用。4.2.2可控制应配置充足的数字化控制设备,逐步实现对全部工艺过程的计算机控制。控制系统应满足计算能力要求,逐步实现智能化的控制策略,在“无人干预,少人值守”的条件下,保证发电机组在生产全过程的任何工况下都处于受控状态,满足安全生产和经济环保运行的要求。4.2.3自适应采用先进控制和智能控制技术,根据环境条件、设备条件、燃料状况、市场条件等影响因素的变化,自动调整控制策略、方法、
13、参数和管理方式,适应机组运行的各种工况,以及电厂生产运营的各种条件,使电厂生产过程长期处于安全、经济、环保运行状态。应实现以下要求:a)对功能性故障具有自愈能力;b)对设备故障具有自约束能力,降低故障危害;c)对运行环境具有自调整能力,提升运行性能。4.2.4自学习基于生产控制系统和信息管理系统等提供的数据资源,利用模式识别、数据挖掘、人工智能等技术,通过对长期积累的运行维护数据和经营管理数据的分析与学习,识别电厂生产经营中关键指标的关联性和内在逻辑,获取运营火力发电厂的有效知识。4.2.5自寻优基于泛在感知和智能融合所获取的数据资源和自学习所获得的知识,利用寻优算法,实现对机组运行效能、电厂
14、经营管理、外部监管与市场等信息的自动分析处理,根据分析结果对机组运行方式、电力交易行为等持续自动优化,提高电厂安全、经济、环保运行水平,提升企业的运营竞争力。4.2.6分析与决策在泛在感知获取的信息资源基础上,利用网络通信、信息融合、大数据等技术,通过对多源数据的自动检测、关联、相关、组合和估计等处理,实现对电厂生产过程和经营管理的全息观测与全局关联分析。基于电厂大量的结构化或非结构化数据,利用机器学习、数据挖掘、流程优化等技术,评估识别生产、检修、经营管理策略的有效性,为火力发电厂的运营提供科学的决策支撑。4.2.7人与设备互动应具备高效的人机互动能力。应支持可视化、消息推送等丰富的信息展示
15、与发布功能,使运行和管理人员能够准确、及时地获取与理解需关注的信息。火力发电厂的控制与管理系统应准确、及时地解析与执行运行和管理人员以多种方式发出的指令。4T/CEC16420184.2.8设备与设备互动基于网络通信技术,通过标准化的通信协议,实现火力发电厂中设备与设备、设备与系统、系统与系统的交互,实现不同设备、系统间相互协同工作。通过与智能电网、电力市场、电力大客户等系统的信息交互和共享,分析和预测电能需求状况,合理规划生产和管理过程,促进安全、经济、环保的电能生产。4.2.9信息安全将现代信息通信技术与火力发电厂运营紧密结合,构建实时智能、高速宽带的信息通信系统,在“安全分区、网络专用、
16、横向隔离、纵向认证”指导下选用信息安全策略及措施,合理设计、建设、维护、管理网络通信系统,保证信息高效交互,实现具有在线监测与主动防御能力的信息通信系统。4.3基本要求4.3.1系统应符合电力监控系统安全防护要求,宜采用分层分区架构,实现安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证。4.3.2智能化火力发电厂横向应划分为生产控制大区(包括安全区、安全区)和管理信息大区,可参照图A.1。4.3.3时间同步系统应全厂统一,同步对时信号取自同一信号源;有时钟需求的装置应具备对时和异常时钟信息的识别防误功能,并具备守时功能。4.3.4锅炉、汽轮机、燃气轮机、发电机、变压器、辅机等设备宜配置相应的智能装置。4
17、.3.5宜采用电子式互感器测量电压及电流,宜采用数字式传感器测量非电气量。4.3.6智能设备、智能电子装置及其数据采集、传输宜遵循公共信息模型。4.3.7生产控制大区和管理信息大区宜采用一体化平台,一体化平台应采用面向服务的软件架构(serviceorientedarchitecture,SOA),提供智能应用组件管理功能。4.3.8宜配置主设备状态检修决策支持、安全防护管理、经济运行等智能应用组件。4.3.9应建立通信总线,生产控制大区宜参考DL/T860,实现一体化平台与智能装置通信,管理信息大区宜采用DL/T890的规定,实现一体化平台与外部系统通信。4.3.10智能化火力发电厂与电网调
18、度控制系统的通信应符合DL/T634.5104的要求。4.3.11信息通信、控制装置、保护装置等的冗余、容错能力应满足基本功能要求。4.3.12智能化火力发电厂各控制系统与管理信息系统的数据库应提供安全的外部访问接口。5系统结构5.1总体功能5.1.1管控体系为火力发电厂智能化的核心,主要包括三个层级:智能设备层、智能控制层和智能管理层。5.1.2技术支撑体系贯穿管控体系各个层级,为火力发电厂智能化提供技术支持,包括本地技术支撑和远程技术支撑两部分。5.1.3智能化火力发电厂通过外部接口实现与智能电网调度、集团(智能化)管理、监管与运营等相关方的高效互动。智能化火力发电厂系统功能结构参照图A.
19、2。5.2管控体系5.2.1智能设备层智能设备层主要包括智能化的检测仪表、检测设备、自动巡检、执行机构及现场总线设备等。该5T/CEC1642018层构成了火力发电厂智能化管控体系的底层,实现对生产过程状态的测量、数据上传,以及从控制信号到控制操作的转换,并具备信息自举、状态自评估、故障诊断等功能。5.2.2智能控制层智能控制层在智能设备层的基础上,对火力发电厂的生产及辅助装置实施控制、优化和诊断。该层实现对生产及辅助装置的数据集中处理、控制信号计算和产生、优化控制实施和控制装置的故障诊断功能。5.2.3智能管理层智能管理层以全厂的生产过程与经营管理信息为基础,协调管控各生产与管理子系统,实现
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