建设真正意义上的数字化电厂(FCS的作用)
全面解读智慧电厂
全面解读智慧电厂智慧电厂是指通过应用先进的信息技术和物联网技术，对电厂进行全面的数字化、智能化改造，实现电厂运行管理的高效、智能和可持续发展。
智慧电厂的建设旨在提高电厂的运行效率、降低能耗和排放，从而实现可持续发展和绿色生产。
下面将对智慧电厂进行全面解读。
一、智慧电厂的概念和背景智慧电厂是在信息技术和物联网技术的支持下，将电厂的各个环节进行数字化、智能化改造的新型电厂模式。
智慧电厂的建设背景是随着信息技术和物联网技术的不断发展，电力行业也面临着转型升级的需求。
传统的电厂运行模式存在效率低下、能源浪费、环境污染等问题，而智慧电厂的建设可以有效解决这些问题，提高电厂的运行效率和环保水平。
二、智慧电厂的主要特点和技术支持1. 数据集成和分析：智慧电厂通过对电厂各个环节的数据进行采集、传输和分析，实现对电厂运行状态的实时监控和分析。
通过数据集成和分析，可以及时发现问题，优化运行策略，提高电厂的运行效率。
2. 自动化控制：智慧电厂利用先进的自动化控制技术，实现对电厂设备和系统的自动化控制和调度。
通过自动化控制，可以减少人为干预，提高运行的稳定性和可靠性。
3. 能源管理：智慧电厂通过能源管理系统对电厂的能源消耗进行监控和管理，实现能源的高效利用和节约。
通过合理的能源管理，可以降低电厂的能耗和排放，提高电厂的环保水平。
4. 安全监测和预警：智慧电厂通过安全监测和预警系统，对电厂的安全状况进行实时监测和预警。
通过及时发现和处理安全隐患，可以保障电厂的安全运行。
5. 人机交互界面：智慧电厂通过人机交互界面，实现对电厂运行状态的可视化展示和操作。
通过直观的界面，可以方便操作人员对电厂的运行进行监控和管理。
三、智慧电厂的应用领域和优势智慧电厂的应用领域主要包括火力发电厂、水电站、核电站等各类电厂。
智慧电厂的优势主要体现在以下几个方面：1. 提高运行效率：智慧电厂通过数据分析和自动化控制，可以提高电厂的运行效率，减少能源浪费和产能损失。
浅析智慧电厂的建设与发展-以火电厂建设为例
浅析智慧电厂的建设与发展-以火电厂建设为例摘要:发电厂是电力生产的重要环节，随着智能化话的深入发展，智慧电厂的建设势在必行。
以火电厂的建设为例，介绍了目前智慧电厂的建设与发展的特点以及研究现状。
提出了建设智慧电厂的优势和下一步的发展趋势，指出了目前需要解决的瓶颈问题。
为智慧电厂尤其是火电厂的建设提供了理论支持和技术指导。
关键词：智慧电厂；建设与发展；火电厂引言我国火力发电机组的信息化建设经历了分散控制阶段和网络化阶段，随着大量的现场设备、元器件等局部系统的信息无法自动启动，实现实时准确的上传，这些方面的因素严重制约可企业信息的发展，对于企业的过程监控，现代化管理、高效执行等十分不利，使得在电力市场竞争中处于不利地位。
为了实现与智慧电网的同步发展没实现精细管理和高效管理，作为供电企业的发电厂，必须向着智能化、集约化、系统化的方向发展。
1 智慧电厂概述1.1 智慧电厂的定义智慧电厂是以物理电厂为基础，在现有的技术、管理水平的基础上，通过对局部或者是分系统的科技含量和管理内涵等资源进行深入挖掘和全面梳理后，采用系统性的理论和内部资源配置最优化的理念，重新对所有内部资源的应用价值的再认识、再整合，同时融入了现代先进管理和先进技术形成的新型电厂。
智慧电厂的网络模型如图1所示，它使得准备更加可靠，技术更加先进，系统更加合理，管理更加柔性，发展更加持续，经济效益和社会效益更加提高.1.2 智慧电厂结构内容智慧电厂与数字化电厂具有相同的体系结构，都包含基础设备层、实时控制层、系统优化层、生产管理层和电厂决策层等，智能化电厂在数字化电厂结构内容的基础上进行了不同程度的丰富和发展。
在实时控制层，数字化电厂与智能化电厂都包括锅炉、汽机、电气、辅机等的DCS一体化控制系统，保证火电厂的安全平稳运行。
智能化电厂在此基础上，通过使用预测控制、模糊控制、神经网络控制、模糊神经网络控制和遗传算法等各种智能控制和算法，实现机组的优化控制，从而提高机组效率和安全性，达到节能降耗的目的。
全面解读智慧电厂
全面解读智慧电厂智慧电厂是指通过物联网、大数据、人工智能等技术手段，将传统电厂进行数字化、智能化改造，实现全面监测、自动控制和智能化管理的电力生产和运营模式。
本文将对智慧电厂的定义、特点、应用领域、技术支持以及未来发展进行全面解读。
一、智慧电厂的定义智慧电厂是指利用先进的信息技术手段，对传统电厂进行数字化、智能化改造，实现对电力生产全过程的监测、控制和管理的一种新型电厂模式。
通过将传感器、数据采集设备、云计算、大数据分析和人工智能等技术应用于电力生产过程中，实现电厂的智能化运营和管理，提高电力生产效率、降低生产成本、提升安全可靠性。
二、智慧电厂的特点1. 全面监测：智慧电厂通过布置传感器和监测设备，实时监测电力生产过程中的各项参数，包括温度、压力、电流、电压等，确保电力生产过程的稳定性和安全性。
2. 自动控制：智慧电厂通过自动化控制系统，对电力生产过程进行实时调节和控制，提高电力生产效率，降低能耗和排放。
3. 智能化管理：智慧电厂利用大数据和人工智能技术，对电力生产过程中的数据进行分析和预测，优化生产计划和运维管理，提高电力生产的可靠性和经济性。
4. 绿色环保：智慧电厂通过优化能源利用和排放控制，减少对环境的影响，实现绿色、可持续发展。
三、智慧电厂的应用领域智慧电厂适合于各种类型的电厂，包括火力发电厂、水力发电厂、核电厂、风力发电厂等。
同时，智慧电厂也适合于各种规模的电厂，从小型分布式电源到大型集中式电厂都可以进行智能化改造。
智慧电厂的应用领域包括但不限于以下几个方面：1. 电力生产过程监测与控制：通过智能传感器和监测设备，实时监测电力生产过程中的各项参数，如温度、压力、电流、电压等，实现对电力生产过程的自动化调节和控制。
2. 能源管理与优化：通过大数据和人工智能技术，对电力生产过程中的数据进行分析和预测，优化能源利用和生产计划，降低能耗和排放。
3. 运维管理与故障诊断：通过智能化监测和分析系统，对电力设备进行实时监测和故障诊断，提前预警和处理设备故障，减少停机时间和维修成本。
数字化工厂建设方案核心功能要素与关键技术
数字化工厂建设方案核心功能要素与关键技术随着科学技术的不断发展，制造类企业也经历了几次变革，从实际发展来看，每一次变革都带来了制造水平的大幅提升，体现了科学技术的主导作用，研究认为制造类企业向智能化发展大致经历以下四个阶段：手工作业→自动化流水作业→数字化网络化作业→网络化智能化作业。
从历史发展规律来看，随着科学技术的不断进步，制造类企业变革也是一种必然，从大的发展周期角度，研究认为当前的制造类企业发展正处于第三阶段数字化网络化作业的发展时期，即信息化和工业化两化深度融合的阶段，同时正在初步探索网络化智能化作业。
1、数字化工厂的概念数字化工厂是随着数字仿真技术和虚拟现实技术发展而来的，它通过对真实工业生产的虚拟规划、仿真优化，实现对工厂产品研发、制造生产和服务的优化和提升，是现代工业化与信息化融合的应用体现。
随着产品需求的不断变化、产品周期的更新换代速度提升，以及3D打印、物联网、云计算、大数据等新兴信息技术的不断应用，为了缩短研发周期，降低生产成本，提升企业产品质量和效益，先进的制造类企业开始越来越重视数字化工厂的建设，如上汽、海尔、华为、西门子等制造企业均已着手开始建设自己的数字化工厂，以支撑企业实现新的突破和发展。
作为信息化和工业化融合应用的最佳结合点，研究数字化工厂如何建设，探讨虚拟设计与物理设备之间怎样实现无缝衔接，对驱动信息化和工业化的深度融合发展、以及未来智能工厂发展具有十分重要的意义。
数字化工厂具有广义和狭义的概念，其涉及的内容也随着分析的角度不同而有所区别。
本文数字化工厂结合国内离散型制造企业的实际情况（如兵器、航天等领域的部分制造企业），是以广义数字化工厂中核心制造企业为主，在满足自身生产和管理任务的同时，需要具备产品研发能力和售后服务保障能力，因此本论文中的“数字化工厂”不仅仅是生产的概念，它是向前延伸到设计，向后推移到服务，同时涵盖企业管理，包括产品研发设计过程、生产制造过程、企业管理过程、服务保障过程等产品全生命周期整个过程。
ECMS发电厂监控管理系统CSPA系统介绍(售前)
• FECS侧重于发电厂电气系统的监控 • DCS需要实现电气自动化，与FECS一体化
• 电气监控水平的提高
• 电网中变电站综合自动化的技术已经很先 进成熟
• 网控NCS和厂用电监控FECS的一体化 • 机组FECS纳入机组DCS
2020/7/7
CSPA2000发电厂电气自动化系2020/7/7
CSPA2000发电厂电气自动化系统
什么是FECS？
Fieldbus Electrical Control System， 基于现场总线的电气控制系统，简称FECS 系统
2020/7/7
CSPA2000发电厂电气自动化系统
FECS系统符合DCS向FCS发展的方向
• 用FECS取代DCS中的电气自动化 • 用保护测控装置取代DCS的电气IO
2020/7/7
CSPA2000发电厂电气自动化系统
FECS实现方式及关键技术
2020/7/7
CSPA2000发电厂电气自动化系统
机组FECS纳入机组DCS的关键
• DCS系统的开放性 • 接口方式及性能要求 • 通信的可靠性（网络通信机制） • 分散安装的终端设备的可靠性（电磁干扰）
2020/7/7
CSPA2000发电厂电气自动化系统
FECS系统关键技术指标
可靠性
就地安装的综保装置………………抗干扰能力 网络结构的可靠性…………………冗余配置要求
稳定性
大量的终端设备和信息量…………后台管理能力 多种终端设备及通信协议…………通信管理 DCS系统网络通信能力……………信息控制
某DCS的系统结构及通信(示例)
操作站
Ethernet至管理层
DCS和FCS及其在火电厂中的应用
（） ２互可操作性和互用性。互可操作性， 是指文现互连 设备问、 系统间的信息传送和沟通： 而互用则意味着对不同
生 产厂家的 ｌ能类似 的设备 可实现相 互替换 。 生
（） ３ 高度 分散性 。现场 总线 已构成 一利ｔ 的 全分 散 全新
个由劳动力密集型、 设备密集型、 信息密集型向知识密集 型的转变过程 。现在的火电厂中对于分散控制系统的应
用 就 能充分 体 现这一 点 。
已完全用数字信号取代 了模拟信 号。传输信 号的数字化 ’
使 检错 、 纠错手段 得 以文 现， 了传 输 的可靠 性 。 提高
１ 集 散控 制 系统
Ｆ Ｓ系统在这方面优势不明 。发 电厂就是属 于这利 具 Ｃ ｔ
有集 中 Ｉ ／ Ｏ的单 机控 制系 统 。ｌ此 ， 为企业 肯定 要 考 虑 犬 作 １
作者简介 ： 民爱（９６ ） 男。 孙 １７一 ， 内蒙古赤峰人 ， 硕士研究生．
维普资讯
第 １ 卷第 １ ９ 期
江西 电力职业技术学院学报
Ｖ １９ 。 ｏ１． ． ．Ｎ１
Ｍａ ２ ０６ ｒ０
．
２０ ０６年 ３月 Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＪａ ｇ ｉ ｃ ｔ ｎ ｌ ｎ ｃ ｎｃ ｌ ｌ ｇ ｆＥｌｃｒｃｔ ｏ ｒ ａ ｉｎ ｘ ａｉ ａ ｄ Ｔｅｈ ｉａ ｌ ｅｏ ｅ ｔｉｉｙ ｏ Ｖｏ ｏ ａ Ｃｏ ｅ
２ 现 场 总线控 制 系统
现场总线技术是将现场总线用于过程 自动化或制造
总线技术的 Ｆ Ｓ Ｃ 系统的重要优势之一 ，就是能节省大量
的现场 布 线成本 ，而对 于具有 集 中 Ｉ ／ ０的单 机 控 制系 统 ，
全面解读智慧电厂
全面解读智慧电厂智慧电厂是指利用先进的信息技术和自动化控制技术，对电厂的运行、管理和维护进行智能化改造和升级的一种新型电厂模式。
它通过实时监测、数据分析和智能决策等手段，全面提升电厂的运行效率、安全性和可靠性，实现对电力生产全过程的智能化管理。
智慧电厂的核心是数据采集、传输和分析。
通过安装传感器和监测设备，实时采集电厂各个环节的运行数据，包括发机电组的负荷、温度、振动等参数，输电路线的电流、电压等参数，以及电厂的能耗、设备状态等信息。
这些数据通过网络传输到中央控制中心，经过数据分析和处理后，生成各种报表、图表和预警信息，为电厂管理者提供决策支持和运行指导。
智慧电厂的主要特点有：1. 实时监测和预警：智慧电厂能够实时监测电厂各个设备的运行状态，及时发现异常情况并进行预警。
例如，当某个设备温度超过设定值时，系统会自动发送警报，提醒运维人员进行处理，避免设备故障导致停机。
2. 数据分析和优化：智慧电厂通过对大量的历史数据进行分析，找出设备的潜在问题和性能瓶颈，并提出相应的优化方案。
例如，通过分析发机电组的负荷曲线，可以确定最佳的负荷分配方案，提高发电效率。
3. 自动化控制和调度：智慧电厂能够实现对电厂设备的自动化控制和调度。
例如，当负荷蓦地增加时，系统会自动调整发机电组的输出功率，以确保电网的稳定运行。
4. 能源管理和节能减排：智慧电厂通过对能源消耗的监测和分析，匡助电厂管理者制定合理的能源管理策略，实现节能减排的目标。
例如，通过对设备的能耗数据进行分析，可以找出能源消耗较大的设备，并提出相应的节能方案。
5. 远程监控和维护：智慧电厂支持远程监控和维护，运维人员可以通过互联网远程登录系统，实时监控电厂的运行情况，并进行设备维护和故障排除。
这样可以节省人力物力成本，提高电厂的运行效率和可靠性。
智慧电厂的应用范围广泛，包括火力发电厂、水电厂、核电厂、风电场等各类发电设施。
它不仅可以提高电厂的运行效率和可靠性，还可以降低能源消耗和环境污染，对于实现可持续发展和建设智慧城市具有重要意义。
FCS在电厂自动化中的应用研究
２ ０ １ ３ 年第８ 期总第１ ２ ８ 期
ＳＩ ＬＩ Ｃ０ Ｎ ＶＡＬＬＥＹ
Ｆ Ｃ Ｓ 在 电厂 自动化 中的应用研究
郑 少 林
（ １ ． 保定 市 智 能电脑 有 限公 司 ， 河北保 定
０ ７ １ ０ ５ １； ２ ． 河 北Байду номын сангаас 业大 学机 电工程 学 院 ， 河 北 保定
０ ７ １ ０ ０ １ ）
２ ． ２ 现 场总 线控 制系统 组 成
本 系统 为 多 主多 从 、生产 厂商 设 备 的 Ｄ Ｐ混 合 系 统 。采 川 Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ — Ｄ Ｐ 现 场总 线技 术来 进行 组 网。设备 Ｆ Ｃ Ｓ网络采川 总 线 型 网络拓 扑 结构 ， 网络 介 质使用 Ｒ Ｓ 一 ４ ８ ５ 标 准屏蔽 双 绞线 。系 统 中单元及控制设备与分 布式 Ｉ ／ Ｏ的通信 ，由带 Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ 通 信 接 口的 中 央处 理器 或 通信 模 块 完成 。设 备 主 站和 从 站均 选择 Ｐ Ｌ Ｃ 。从站 主要 进行运 动 控制 ， 仅对 收到信 息 时或 主站发 出请求
２ ． ３ 总 线智 能节 点设计
的 现 场信 号 电缆 网相 比 ， 现 场 总 线技 术具 有 诸 多 优点 。而且 计 算 机控 制 系 统 逐步 从 集 散控 制 系 统 向分 布式 现 场 总线 控 制 系统 发展 ， 是 现 代 丁业 自动化 发 展 的 主流 方 向 。将 现场 总 线技 术 与 分 散控 制 系 统 相融 合 一 直是 当前 研究 的热 点 。现 场总 线 能与 各 种 不 同 的智 能 化现 场设 备联 接 ， 进 而 通过 远 方 操作 站 由操 作 员 集 中操 作 ， 成 为促 使控 制 系统 向 智能 化 、网络 化 分散 化方 向发 展 的 重要 技 术 。可 以 大 大简 化 现 场设 备 的测 试 维 护工 作 ， 降 低
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 数字化电厂是在传统的火力发电厂的基础 上发展起来的，它通过应用一系列先进的 科学技术、融入现代化的管理思想，旨在 解决火力发电厂管理粗放、水平低下、发 电能耗高、污染物(气、水、渣)排放严重、 辅助系统运行不稳定、设备故障率高、控 制与保护系统投入率低、运行人员多的现 状，最终实现火力发电厂现代化的运营和 管理，达到企业运营成本最小、发电能耗 最低、污染物达标排放、设备可用系数高、 人均产值高的目的。
• 数字化电厂的概念是二十世纪末期才开始 出现，是在引进国外电厂设备和技术的过 程中，伴随信息化技术革命和网络化技术 的普及而引入，国内工程技术人员开始认 识并进行研究。数字化电厂的概念，是一 个动态发展的概念，目前并没有形成完善 的统一体系，其实现过程仍处于研究和摸 索阶段。有一点是明确的，即：建设数字 化电厂的目的是使发电企业效益最大化。
• 2．2 SIS的瓶颈 上述SIS模块应用效果如 何。 目前业内对SIS有一种说法：SIS投 资高，效益低，是锦上添花。甚至说SIS纯 粹是赶时髦、浪费。支持这说法的依据是： 上述SIS应用模块不起作用，SIS目前的功 能完全可以分散给DCS与MIS去完成，投资 SIS完全没有必要。这一说法是有点偏激， 但从另一个角度来看，似乎有点道理。
• 2.1 SIS的应用模块 • 应用模块主要有：(1)实时数据分析与处理 模块，这是SIS应用的基本模块。(2)性能计 算与能损分析模块，是SIS高级应用功能中 最有代表性的模块。(3)工况分析模块，是 一种独特的优化运行方法。(4)运行故障诊 断模块，代表了一种智能化运行故障诊断 方法。 (5)吹灰优化模块，是一个实用的优 化运行模块。 (6)参数劣化分析模块。 (7) 实用化的负荷优化分配模块。 (8)机组运行 状态评估模块。
• 二、SIS一厂级监控信息系统 • 为说明SIS作用，先介绍 MIS,MIS(Management Information System管理信息系统)是数字化电厂建设中 的关键系统，主要为全厂运营、生产和行 政的管理工作服务，完成设备和维修管理， 生产经营管理(含：电力市场报价子系统)、 财务管理等功能。MIS包括两个层次的内容： 第一是数据传递、汇集的自动化：第二是 以成本核算和资源集成为出发点，对管理 数据进行加工、整理、发掘和分析，是企 业实现利润最大化的最佳决策管理平台。
• SIS需要的实时信息取自于DCS，由于DCS 采用的是模拟量、开关量、数字信号混合 系统信号制，而且是单向的，不具备将设 备状态的实时信息上传至控制器的功能， SIS也就无法获得这些有用信息，这就是 SIS进一步提高功效的瓶颈，也是建设真正 意义上的数字化电厂的瓶颈。
• FCS系统采用的是全数字、双向通信现场 总线信号制，完全解决了智能现场仪表与 智能控制室仪表之间的非智能连接问题， 解决瓶颈，满足SIS需求，也为现场控制设 备级实现数字化、建设真正意义上的数字 化电厂提供了基础条件。
• 上述SIS应用模块，即应用软件目前是有不 尽人意的地方。原因是多方面的，笔者以 为有一点是十分重要的，作为应用软件应 该是由关键的两部分组成，一是专家系统， 二是实时信息，其中实时信息是基础。没 有足够有效的实时信息，任何一个有经验 的优秀工程技术人员也很难编制出实用而 有功效的应用软件。
• SIS是一个准实时监控系统，SIS侧重点是 实时生产过程管理和监控，对实时性要求 高，SIS的实时性要求比MIS高，比DCS略 低。对实时性要求之所以比DCS略低，其 原因是SIS应用功能目前大多数是开环的， 如果实施闭环，例：电厂负荷非直调方式 一中调把全厂负荷发给电厂，电厂按优化 分配算法把负荷分配给每台机组。如果SIS 中的这一功能真正实现闭环，将取得明显 的经济效益。如SIS实施闭环，其对实时性 的要求将与DCS相当。
• 三、建设真正意义上的数字化电厂-FCS用 于电厂机组级控制的设计原则 • 3．1应用FCS重在实践 • 近10年前，西安热工研究院开始从事FCS 方面的研究。研究重点在理论研究、试验 室实验、运用FCS路径研究及运用FCS政 策研究。
• 而SIS( Supervisory Information System for Plant Level)可理解为MIS的一个重要 生产过程管理功能模块。SIS是火电厂建立 全厂生产过程实时／历史数据库平台、为 全厂实时生产过程综合优化服务的实时生 产过程监控和管理的信息系统。SIS系统一 端是底层控制系统(DCS／PLC／机组仿真 系统)，另一端是MIS系统。SIS系统它是数 字化电厂达到其最终目的重要“桥梁”。 SIS通过下列一些应用模块的运行来实现其 功能。
建设真正意义，介绍SlS在数 字化电厂中的作用，重点介绍数字化电厂 的基础FCS。论述FCS用于机组级控制的 设计原则及用于1000MW等级火电机组的 全数字现场总线控制系统的研发。 • 关键词：数字化电厂 SIS FCS 机组级控 制 设计原则
• 数字化电厂结构模型可以划分为三个层次， 两个支持系统，具体是： • 三个层次分别是直接控制层、管控一体化 层、管理决策层； • 两个支持系统是数据库支持系统和计算机 网络支持系统。 • 三个层次，两个支持系统有交叉与渗透， 分别在电厂内下列五大系统中体现。
• ①DCS(控制系统一大型电厂基本都采用 DCS系统(含：FCS)，故以DCS作为炉、机、 电及辅助系统控制系统的“代表词”) • ②SIMU(电站仿真系统) • ③SIS(厂级监控信息系统) • ④MIS(管理信息系统) • ⑤DSS(决策支持系统) 电厂内五大系统中， 重点论述SIS的作用与发展瓶颈。
• 一、概述 • “信息化带动自动化，自动化促进信息 化”，信息化的基础是数字化，全面建设 信息化电厂的第一步必须首先建成数字化 电厂。 • 当前我国火电厂厂级和机组(车间)级这二级 已经实现数字化，而现场控制设备级绝大 部分尚未实现数字化，其信息化也就无从 谈起了。现场总线技术有望解决这一难题。