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智能电厂
智能电厂体系架构，主要包含体系架构、智能设备、智能控制系统、智能管理系统、网络安全等内容。
编辑于2024-09-02 15:05:30- 体系架构
- 智能电厂
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- 大纲
智能电厂
体系架构
设备层
现场测控设备实施现代化信息管理
完整、实时监测现场设备的运行数据与状态
执行机构动作及时、准 确，实现自动校准
控制层
智能诊断与优化运行
机组自启停控制技术
全程节能优化技术
燃烧在线优化技术
冷端优化技术
适应智能电网的网源协调控制技术
环保设施控制优化技术
实现控制系统安全防护
管理层
智能管理
优化调度、状态分析与实时监控
厂级负荷优化调度技术
数字化煤场技术
全负荷过程优化指导
设备状态监测与故障预警
生产全区域的实时监控
可视化互动和定位
竞价上网分析报价系统
备品备件联合仓储
辅助决策
专家诊断
运营数据深度挖掘
智能设备
智能工器具
智能巡点检设备
GIS地理信息、FRID 无线射频技术、LBS 基于位置服务、网络通信等多种新技术
智能穿戴设备
智能安全帽、智能巡检眼镜、智能手环、智能手表、智能执法仪、智能耳机、智能胸牌
智能防误（护）设备
智能锁具
智能闭锁柜门，有权限才能打开，并留有记录
取代人为管理钥匙
可实现图模一体化，检修人员对照工作票、运行人员对照操作票在电脑五防模拟画面对停电设备进行图形解锁
智能门禁
实现电厂厂区和重要生产区域出入授权许可管理
具有通道进出权限的管理、时段控制、实时监控、远程授权、出入记录查询、反潜回、周界防护、消防报警监控联动、网络设置、逻辑开门、紧急逃生等
支持门禁与三票结合，办票同时可对门禁区域关联授权
三维可视化
三维技术
高精度、等比例的三维模型，构建与电厂一致的虚拟电厂
具备基本的平移、旋转、缩放、定位、属性查看、高亮、对象隐藏、对象透明等功能
轻量化三维可视化引擎，使三维模型能够通过网页浏览器、移动终端快速的漫游和浏览
实现数字化移交的功能，按照设计期的数据关联进行文档查询或文档结构更新
具备创建基建施工项目三维的模型的功能
基于三维模型、人员定位，AR技术，根据系统巡检路线及巡检设备中的应用，可以实时监测显示巡检人员巡检位置，实现可视化智能点巡检。
基于三维模型和VR技术，实现工艺流程仿真、主辅机设备拆解、机组启停正常运行操作、机组故障处理等沉浸式培训
三维可视化风险防控
三维可视化应急指挥、演练
应基于三维模型，部署全厂的视频虚拟设备，可直接调用摄像头，查看周界环境
AR/VR
应用VR技术，在电厂基建期，制定合理的结构方案，优化设备、管线结构和布局等。
应用AR可穿戴设备，在智能巡检系统中拓宽巡检人员的感知范围，实现设备信息实时查阅、设备数据实时可视化、工作票按步骤直观展现的智能巡检方式。
运用VR技术实现模拟电力行业的真实运行环境，在学习培训、安全生产、应急管理中开展智能仿真培训和模拟操作，提高应急演练效果与安全保障水平
运用AR技术实现巡检的作业引导，自动识别目标操作设备，将生产运行指令以可视化方式提示，并智能监督操作人按规程、按步骤完成工作
人员定位
能够对人员、移动设备进行识别记录，实时识别和监控厂区人员分布，划定活动区域
具备人员异常状态监控及主动报警的功能，基于定位标签可实时记录、分析人员的移动轨迹，定位标签超速移动、快速跌落或长时间静止等异常情况，监控系统后台可触发报警，也可由人员主动触发定位标签报警按钮，实现远程报警
智能机器人
巡检类机器人
变电站巡检机器人
精确自主导航和定位，全天候，全方位
电缆沟巡检机器人
图像采集、气体浓度检测、温度检测
机房巡检机器人
机房设备与环境的大范围、不间断的巡视和检查
输煤廊道巡检机器人
自主完成输煤廊道巡检的功能，包括工况（声音、振动、温度、电磁）巡检、电缆线路巡检、状态记录、事故报警等
测量类机器人
管道检测机器人
在管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械，遥控管道作业
爬壁机器人
在管道外壁根据事先设定的路线爬行，携带检测设备对管道壁厚、结垢、超声、金相等进行检测
炉内机器人
在停炉检修时先除灰及轻度结焦，对水冷壁裂缝等进行检查识别，对壁厚的检测
盘煤机器人
煤场盘点作业时，全程无需人工干预，工作区域可任意划定，结合三维动态激光器对煤场进行实时扫描测量，计算出煤堆的三维立体图、体积、存煤量及煤质等信息
无人机
配置雷达系统，实现数据的巡线采集
挂接热成像设备，对巡检线路进行巡检时，通过温度异常变化，发现隐蔽性较强故障点
具备巡线区域的真实三维重建能力，可恢复巡线地表形态、地表附着物（建筑、树木等）等信息
智能检测（盘煤仪）
支持电源管理;支持激光三维测距;具备巡线区域的真实三维重建能力
智能检测
检测参数类别
先进在线检测技术参数类别
煤质在线检测
工业指标含水分、灰分、挥发分、固定碳
元素指标含碳、氢、氧、氮、硫
煤流在线检测
一次风煤粉浓度、速度、流量、煤粉细度
炉内工况在线检测
炉内温度场、动力场、烟气组分、结渣积灰
尾部排放在线检测
飞灰含碳、粉尘、氧量、一氧化碳
软测量参数类别
改善锅炉控制性能的关键参数,包括锅炉蓄热系数、燃煤低位发热量、燃煤水分等
改善汽机性能分析的关键参数，包括蒸汽流量、低压缸排汽焓及干度等
先进在线检测技术
煤质在线检测技术
微波法煤水分在线检测技术及测量装置
基于LIBS的煤样元素分析技术及煤质在线检测分析系统
基于次红外线测量的煤质成分检测技术及在线检测系统
火焰脉动特征煤种识别技术
火焰光谱特征煤种识别技术
煤流在线检测技术
超声波法煤粉浓度在线检测技术及测量装置
微波法煤粉浓度在线检测技术及测量装置
电容法煤粉浓度在线检测技术及测量装置
电荷法煤粉浓度在线检测技术及测量装置
热力学法煤粉浓度在线检测技术
超声波法煤粉细度在线检测技术及测量装置
电荷法煤粉细度检测技术及测量装置
声学法煤流速度和细度在线检测技术及测量装置
炉内工况在线检测技术
光学辐射法炉内温度在线检测技术及检测系统
声学法炉内温度在线检测技术及检测系统
TDLAS炉内温度及组分分布在线检测技术及检测系统
锅炉水冷壁近壁区烟气组分分布在线检测及检测系统
锅炉烟气在线检测技术
微波法烟气飞灰含碳量在线检测技术及测量装置
脱硝装置氨逃逸浓度在线检测技术及测量装置
脱硝出入口烟气组分分布在线检测技术及检测系统
参数软测量技术
锅炉侧在线软测量技术
锅炉蓄热系数在线软测量
锅炉热效率在线软测量
煤质低位发热量软测量
原煤水分软测量
烟气含氧量软测量
汽机侧在线软测量技术
蒸汽流量软测量
低压缸排汽焓值及干度软测量
智能控制系统
智能控制
机组自启停（APS）
总体要求
机组自启停控制系统启动控制范围宜从凝补水系统启动开始到主要辅机启动完成且机组至少带50%负荷为止，条件具备时可延伸至100%负荷；停机控制范围从机组当前负荷开始，终点为汽轮机盘车投入，锅炉风烟系统自动停运为止。
机组自启停控制系统采用断点的形式，每个断点应具有程序执行、中断及恢复功能，按设备的运行情况选择断点内功能组或特殊功能组的执行步序，实现对各设备、系统子功能组的调度工作
自启停控制系统的调试分为仿真测试，静态试验和动态投运三个阶段
系统结构
机组控制级
冷态、温态、热态、极热态四种启动方式
启动和停止断点的管理
机组运行方式的切换
功能组控制级
功能组接受机组控制级的控制信号，确定功能子组或设备驱动级需投运的顺序和投用状态。
功能子组控制级
功能子组接受来自功能组的控制信号，确定设备驱动级投运的顺序和投运状态
设备驱动级
接受生产过程的各种模拟量和开关量信号，并进行信号处理和分配。
进行限值报警、状态等的监视、计算及判定
单个设备的控制包括开环控制和闭环控制
过程和设备的保护及联锁
所有执行机构以及控制操作信号的产生和转化等
断点设置
机组启动准备断点
冷态冲洗及真空建立断点
锅炉点火及升温断点
汽机冲转断点
机组并网断点
降负荷断点
机组解列断点
机组停运断点
功能组设置
凝结水补水功能组
闭冷水系统功能组
循环水功能组
汽机油系统功能组
风烟系统功能组
高压调节阀预暖功能组
制粉系统功能组
辅助蒸汽功能组
除氧器加热功能组
凝结水上水冲洗功能组
锅炉上水功能组
高加投运功能组
低加投运功能组
并网功能组
电（汽）动给水泵启动功能组
全程控制系统要求
给水全程控制系统
风烟系统全程控制系统
燃料全程控制系统
除氧器水位全程控制系统
负荷全程控制系统
主汽压力全程控制系统
汽温全程控制系统
工艺系统自启停
制粉系统磨组自动投入/退出功能
给水泵泵组自动投入/退出功能
风机自动投入/退出功能
高低加自动投入/退出功能
凝结水泵变频切工频功能
AGC自动投切功能
控制优化
技术描述
先进控制策略
预测、模糊、自适应等先进控制算法
优化目标
满足电网对机组负荷快速与准确控制的要求
满足电网对机组深度调峰的要求
满足电网对机组负荷调节性能与电厂对整体经济性的需求
实施方式
无扰切换
跟踪和速率保护
直接读取现场I/O信号，智能控制器优化控制逻辑与常规控制器的常规控制逻辑并存
控制优化
机组AGC控制优化
采用神经网络、预测控制、自抗扰控制、内模控制、智能前馈、PID参数自整定等先进控制算法，克服时变、非线性、大迟延、大惯性、强耦合、强扰动的控制难点，并结合模型在线辨识与滚动优化实现自适应调节
一次调频控制性能优化
通过试验、机理分析和数据分析等方法获取汽轮机调门、负荷、凝结水节流、高加给水旁路、机组储能等控制对象的响应特性，并根据对象的响应特性设计合理有效的控制策略；采用神经网络、预测控制、智能前馈等先进算法，提升机组整体一次调频控制性能。
一次调频智能控制
以电网同源的频率信号高速同步采样控制计算、自动频率跟踪和先进控制技术为基准，通过源网数据的综合处理分析，采用电网功率变化动态调整的一次调频智能控制策略，实现机组模型自学习、工况自适应，从而达到机组对电网需求响应的快速、准确、稳定，在减少机组无效波动前提下，减少一次调频性能指标考核，提升“两个细则”的品质。
主蒸汽温度优化控制
通过试验、机理分析和数据分析等方法获取减温水、燃料量、给水量(直流炉)、送风量、汽轮机调门等控制对象的响应特性，并根据对象的响应特性设计合理有效的控制策略；采用神经网络、预测控制、智能前馈等先进控制算法，克服时变、非线性、大迟延、大惯性、强耦合、强扰动的控制难点，提升大范围快速变负荷时主蒸汽温度的调节品质。
再热蒸汽温度优化控制
将锅炉侧燃烧调整和烟气调温挡板、燃烧器摆角控制综合考虑，可根据机理分析或数据分析结果来调整和修正关联控制目标，采用以烟气调温挡板、燃烧器摆角、烟气再循环为主要调节手段、以减温喷水作为最后调节手段的控制策略，降低减温喷水用量；采用神经网络、预测控制、智能前馈等克服大迟延的先进算法，减小再热蒸汽温度的稳态和动态控制偏差，在机组安全运行范围内提高再热蒸汽温度和减少减温喷水量，提升机组效率。
脱硝系统（SCR）出口NOx浓度优化控制
通过喷氨量、进出口NOx浓度、风量、燃料量、机组负荷等参数建模，进行大数据机器学习，将结果运用于设计合理有效的控制策略，实现SCR出口NOx浓度优化控制。
制粉系统优化控制
采用多变量解耦控制、预测控制等技术，结合入炉煤水分软测量，实现磨出口温度与磨入口风量的解耦控制，减小磨出口温度与磨入口一次风量的稳态、动态控制偏差
机组灵活性优化
提高机组的全程自动控制能力
提高机组负荷调节深度
提高低负荷段机组负荷调节的速度和精度
保证机组在低负荷工况下的安全运行
智能分析
实时性能计算与耗差分析
机组性能计算和分析
燃煤凝汽机组性能计算和分析的项目包括汽轮机热耗率、高压缸效率、中压缸效率、主汽压力、主汽温度、再热汽压力、再热蒸汽温度、再热器压力损失、给水泵汽轮机用汽量、最终给水温度、厂用电率、凝汽器真空、凝结水过冷度、凝汽器端差、冷却塔水温降、湿冷却塔幅高、各加热器端差、过热器减温水流量、再热器减温水流量、燃料发热量、辅助蒸汽用汽量、机组补水率、锅炉效率、锅炉排烟温度、烟气含氧量、飞灰含碳量、空气预热器漏风率、主要辅机(引风机、一次风机或排粉机、送风机、磨煤机、増压风机、电动给水泵、凝结水泵、循环水泵等)、制粉系統、除尘、除灰系统、输煤系统、脱硫系统、脱硝系统单耗和耗电率等
空冷机组性能计算和分析项目包括空冷系统耗电量或耗电率、空冷风机频率、进口温差、冷却空气入口温度、冷却空气出口温度、对数平均温差、空气侧传热系数、蒸汽侧传热系数等
带有表面式凝汽器的间接空冷机组，包括循环水泵耗电量或耗电率、循环冷却水流量、循环冷却水入口水温、循环冷却水出口水温和空气进口和出口温度等
供热机组性能计算和分析的项目，包括机组供热比、机组热电比、机组供热厂用电率、机组供热煤耗率/热耗率、供热抽汽流量、供热抽汽温度、供热抽汽压力、热网回水流量、热网回水温度等
厂级性能计算和分析
全厂供电煤耗率、全厂发电煤耗率、全厂供电量、全厂发电量、全厂厂用电率、发电机电压品质、全厂燃煤量、全厂燃油量、全厂补给水量、全厂汽水品质指标、全厂辅助用汽量等
机组经济性指标分析
可控耗差宜包括主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热汽温度、锅炉排烟温度、烟气含氧量、飞灰含碳量、驱动给水泵汽轮机用汽量或者电动给水泵用电量、厂用电率、凝汽器真空、锅炉给水温度、各加热器端差、过热器减温水流量、再热器减温水流量；
不可控耗差宜包括再热器压损、燃料发热量、高压缸效率、中压缸效率、辅助蒸汽用汽量、机组补水率、凝结水过冷度等。
环保性能计算和分析
烟气排放：实测/折算净烟气二氧化硫浓度、实测折算净烟气氮氧化物浓度、实测/折算净烟气烟尘浓度、净烟气含氧量、净烟气湿度、净烟气温度、净烟气压力、净烟气流量、污染物排放小时平均浓度、污染物产生率和污染物排放率等。
脱硫：烟气脱硫(FGD)入口温度、FGD入口压力、FGD出口温度、FGD出口压力、FGD入口/出口烟气流量、实测/折算FGD入口二氧化硫浓度、实测/折算FGD出口二氧化硫浓度、实测/折算FGD入口含氧量、实测/折算FGD出口含氧量、实测折算FGD入口粉尘浓度、实测/折算FGD出口粉尘浓度及脱除效率等。
脱硝监测计算和分析的项目宜包括选择性催化还原( SCR)进口烟气压力、SCR进口烟气温度、SCR进口烟气流量、SCR出口烟气压力、SCR出口烟气温度、SCR出口烟气流量、实测/折算 SCR进口NOx浓度、实测/折算 SCR出口NOx浓度、SCR出口NH3浓度、SCR进口/出口氧气浓度、脱硝剂流量(稀释前)、SCR反应器旁路挡板开度、SCR进出口烟气压差、SCR氨气压力、SCR氨气温度及脱除效率等。
机组运行优化
基于历史工况挖掘的机组运行优化
全厂负荷优化分配
智能冷端优化控制
智能主蒸汽压力优化
汽轮机阀门流量特性自动优化
多目标锅炉燃烧优化
吹灰优化控制
高加端差优化
重要辅机节能优化
智能喷氨优化控制
智能供热优化技术
辅网系统运行优化
智能水控制优化
智能脱硫控制
燃料智能控制
在线仿真
稳态在线仿真
动态在线仿真
智能监控
高级监控
控制回路品质评估
执行机构性能监控
设备健康度评估
锅炉结焦评估
高温受热面监控
四管防磨防爆与泄漏监控
锅炉三维运行监控
工质与能量平衡监控
高低压配电监控
过程画面自动循环监控
联动监控
多维联动
视频联动
智能诊断
设备状态监测与诊断
故障诊断技术
转机监测和诊断
设备性能劣化诊断
其他常见故障诊断
控制系统诊断
软件故障分析与诊断
硬件故障分析与诊断
总线设备管理
基本要求
参数设置
设备诊断
智能报警
基本要求
报警管理
报警配置与维护
报警监控与评价
报警展示
列表展示
光字牌展示
智能预警
机理建模方法
数据分析方法
人工智能方法
报警技术
滋扰报警抑制
报警根源分析
多变量联合报警
斜率变化报警
智能音视频报警
智能管理系统
智能运行
智能监视
智能对标
智能考核
智能巡检
智能机器人巡检
可视化巡检
交接班管理
定期工作管理
运行日志管理
运行技术管理
智能设备
设备基础管理
设备编码规范
设备台账
设备异动
设备停复役
设备评价
检修管理
缺陷管理
工单管理
定期工作
技改管理
状态检修
项目管理
技术监督管理
设备健康管理
设备全生命周期管理
智能燃料
燃料管控中心
燃料采购管理
智能采购决策
智能调运管理
入厂管理
智能接卸管理
入厂计量管理
全自动采制
无人化实验室
入炉管理
入炉计量管理
煤制在线分析
智能掺烧管理
数字化煤场
斗轮机无人值守
智能燃料巡检
人工巡检
机器人巡检
智能防误（护）设备
智能安全
人员安全管控
现场作业人员管理
上岗到位管理
访客与三外管理
职业健康管理
人机安全联动管控
设备安全管控
智能三票
安全工器具管理
特种设备管理
区域边界安全管控
智能门禁
智能周界防护
重大危险源管理与危险品管理
智能消防
日常安全事件管控
安全检查
隐患管理
两措管理
风险管理
安全事件管理
安全培训
网络安全
网络安全总体架构
安全分区
生产控制大区
控制区（安全区I）
非控制区（安全区Ⅱ）
管理信息大区
网络划分及网络安全架构
生产控制网
管理信息网（含办公网、内部广域网及互联网）
工业无线网
主要边界防护措施
上网行为管理
防火墙
IPS系统
生产控制网安全
物理与环境安全
门禁系统
防盗系统
视频监控系统
防雷、防火、防水、防潮、防静电措施
电力稳定供应、冗余电力线路
电磁防护
网络与通讯安全
网络安全架构
通讯传输
区域与边界安全
生产控制大区内控制区与非控制区之间应采用电力专用正向隔离装置
控制区与非控制区之间采用RS485、232等串行方式传输数据
严格禁止E-mail、Web、Telnet、Rlogin、FTP等安全风险高的网络服务和以B/S或C/S方式的数据库访问穿越专用横向单向安全隔离装置
硬件工控防火墙
建立生产实时/历史数据库镜像服务器
与调度端实现双向身份认证、数据加密和访问控制
设备与计算安全
主机安全
网络设备安全
外设管控
应用安全
恶意代码防范
数据备份恢复
安全管理中心
安全审计系统
管理信息网安全
物理和环境安全
网络与通信安全
区域与边界安全
边界防护
访问控制
设备与计算安全
主机安全
应用安全
数据备份恢复
安全管理中心
安全审计
集中管理