数字生态系统及智能电厂解决方案

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数字生态系统及智能电厂解决方案 助力企业实现卓越运营 网调及各省调应每年编制一次本系统的低频减负荷方案，网调于每年元十二月份完成并下达各省调。各省调应在于次年二月一月完成方案的编制，并下达到各地区及厂站，要求于三月末完成实施。低频自 动减负荷装置的运行管理 ,低频减负荷装置正常均应投入使用，不得自行退出。若低频减负荷装置因故停运，所在省调应及时向网调汇报。在系统频率降到该装置的启动值时，所在厂站值班人员应手动切 除该装置所控制的线路负荷。 智能电厂技术发展纲要 顶层设计， 全面规划，统一技术， 梳理理念， 明确路径， 建立标准 智能电厂定义 : 广泛采用现代数字信息处理技术和通信技术的基础上 , 集成智能的传感技术及执 行 . 控制和管理 , 使电厂达到安全 , 高效 , 环保运行 . 智能电厂体系架构 : 智能设备层 , 智能控制层 , 智能生产监管层 , 智能管理层 1. 智能设备层 – 泛在感知 包括现场总线设备 , 智能检测仪表与智能执行机构 , 以及其它先进检测设备 ( 如在线分析仪表 , 视频与安防系统 , 现场总线系统 , 现场无 线设备 , 机器人等 ) 2. 智能控制层 – 智能诊断，优化运行 是电厂控制的核心 , 生产过程数据的集中处理 , 主要是智能诊断与优化运行 , 包括自启停控制技术 , 燃烧优化技术 , 冷端优化技术等 3. 智能生产监管层 – 优化调度，设备预诊断 汇集融合全厂生产过程与管理的数据与信息 , 实现全厂负荷优化调度 , 燃料优化管理 , 设备状态监测与故障预警 , 人员定位等 4. 智能管理层 – 统一管控，资源共享 网调值班调度员应根据安装在调度室内的频率表监视系统频率，使其保持正常。系统内各省调调度室、各直调发电企业集控和网控必须装设主备频率表，且应于每月 15 日定期与网调核对。频率调整厂值 长与网调值班调度员在监视和调整频率方面负同等责任。 Plantweb 数字生态系统是业界最完善、集成度最高的工业物联网解决方 案 数据 应用 安全 服务 Plantweb Insight 信息平台 Secure First Mile 接入端安 全传输 Pervasive Sensing 普适测量 气体监测 雷达液位 电气监测 X-Well 疏水器 振动 阀位监测 储罐安全 阀门监测 智能应用 泵 诊断优化 换热器 疏水器 阀门健康 性能 能源 健康 指针式 压力变送器 Always Mobile 移动应用 Plantweb Advisor 顾问系统 Connected Services 远程支持 技术合作伙伴 服务与咨询 控制 & 安全系统 , 设备管 理 智能 现场设备 传统方案 新方案 IIoT 传统数据传输 IIoT 应用网 关 腐蚀监测 联络线正常输送功率应按《西北电力系统稳定运行规程》（简称稳定规程）规定的限值监视与控制，未经西北电网公司总工程师批准不得改变。当联络线输送功率达到或接近“稳定规程”和或网调值班调度 员临时下达的功率监控值时，厂站值班人员应立即报告网调值班调度员，以便及时调整。厂站值班人员和网调值班调度员在联络线监控方面负有同等责任。 智能电厂总体架构 智能设备层 智能控制层 智能生产 监管层 智能运营 管理层 远程运营中心 专家决策分析与应用 3D 可视化 环保 效率 安全 人员 • 专业 • 高效 • 决策能力 电厂 • 深度融合 • 可用性 • 灵活 • 环保 生产过程 • 自适应 • 安全高效 生产资产 • 泛在感知 • 可靠性 电网调度计划（即运行方式）按年、月、日分别进行编制，应满足调度管理的基本要求。编制的基本原则如下： 1. 凡由调度机构统一调度并纳入全网进行电力、电量平衡的发电及输变电设备，不论其产权 归属和管理形式，均必须纳入调度计划的范围。各级调度机构依据其调管范围分别编制相应的调度计划。年度调度计划是在负荷预测、水情预测和发输变电设备投产计划等信息基础上，编制全网全年电力 电量平衡方案和年度设备检修计划，制定电网安全经济运行必须的各项措施。 2. 智能网络：网络基础设施部署 4. 智能控制：优化生产 , 高效发电 5. 智能管理 : 移动应用及专家远程服务 3. 智能生产：卓越运营（工厂可靠性提升、节能环保） 整 体 设 计 规 划 智能电厂解决方案 1. 智能现场：数据感知，普适测量™ 月度调度计划须在年度分月发电计划的基础上，综合考虑用电负荷需求、月度水情、双边电量购销协议、燃料供应、供热机组供热等情况和电网输送能力、设备检修情况等因素进行编制。日发电调度计划 在月调度计划的基础上，综合考虑日用电负荷需求，近期内水情、燃料供应情况、电网传输能力、设备检修以及双边电量购销协议执行情况等因素后，编制日发电曲线并下达。编制调度计划时，对具有综 合效益的水电厂（站）水库，不论其产权归属和管理形式，均应根据批准的水电厂（站）的设计文件，合理运用水库，一般不得破坏水库的正常运用。 2. 智能网络：网络基础设施部署 3. 智能控制和生产：优化指导生产过程操作 5. 智慧运营：跨部门、多厂商协作 4. 智能管理：卓越运营（可靠性、节能、 HSE ） 整 体 设 计 规 划 智能电厂解决方案 1. 智能现场：数据感知，普适测量™ 西北电网电压和无功电力实行分级管理。西北电网各级调度机构应按调度管理范围，在电网内设置确定电压控制点和电压监测点，主网电压控制点和电压监测点由网调确定报国调备案，省网电压控制点和 电压监测点分别由省调确定并报网调备案。 根据西北电网的特点，确定网调调管辖范围内的主网电压控制点为：网调直接调管发电厂的高压母线（含刘家峡电厂 220kV 母线）；电压监测点为：网调直接调 管的所有发电厂和变电站的高压母线（含刘家峡电厂 220kV 母线）。网调将按有关规定对直调电厂有关电压控制点合格率及调整情况进行考核。 有线 HART 现场总线 无线 HART 数据 — 智能传 感 丰富的现场仪表和系统组合，最大化发挥了有 线 HART ， FOUNDATION Fieldbus 和 WirelessHART 标准的优势，所实现的价值绝非简 单 累加： • 项目实施 — 降低风险和成本，缩短项目执行时间 • 运行维护 — 操作更方便、控制更精准、成本更低、 停车时间更少 数据 应用 安全 服务 第 2 条 西北电网主要是指覆盖陕西、甘肃、宁夏、青海四省（区）的联合电网。电网调度管理坚持“统一调度、分级管理”的原则，网内各发、输、配、用电单位对维护电网的安全经济运行均负有相应责任。 第 3 条 本规程适用于西北电网内调度运行、设备操作、事故处理和业务联系等涉及电调、水调、市场、方式、保护、自动化、通信等专业的各项活动。网内各电力生产运行单位颁发的有关规程、规定等， 均不得与本规程相抵触。 9420 无线振动变送 器 重要设备健康状态 在线监测 安全、环保 设备可靠性 非插入式腐蚀在 线监测 过程优化 无线压力仪表 温度测量新技术—— X-well Technology! 普适测量是打造工业物联网的基石 各种创新的无线传感技术 , 非侵入式易于安装和维护 压力变送器传感器技术 状态指示灯显示 WirelessHART® 通讯协议 精度等级 2A (0.5% of Span) 设计符合 ASME B40.1 技术规 格 表盘显示 – 4.5” (115 mm) + 隔离过程介质 + 抗过压（ 150 倍最 大量程） + 抗冲击压力 （ 75.8MPa ） + 十年安装寿命 + 设备状态 + 过压事件 + 电量信息 电气设备监测 电网发生事故时，如出现系统频率低到低频减负荷装置整定值的情况，各省调值班调度员应及时了解低频减负荷装置动作情况，动作时间和切除的负荷量，并及时报告网调值班调度员；事故后各省调还应 向网调书面报送所调管范围内低频减负荷装置的动作情况的分析与评价材料。 智能传感解决用户挑战 电厂疏水阀泄漏监测方案— 708 无线声波变送 器 机 3/ 中压主调 A 阀疏 2 机 3/ 中压主调 B 阀疏 2 机 3/ 中压主调 A/B 后疏 机 3/ 高加 1 急疏调 机 3/ 高加 2 急疏调 机 3/ 高加 4 急疏调 机 3/ 高加 5 急疏调 机 3/ 高加 6 急疏调 除氧 4/ 放水 除氧 4/ 溢流调 机 3/ 高旁 机 3/ 低旁 A 机 3/ 低旁 B 机 3/ 低加 5 进汽前疏 2 机 3/ 低加 5 进汽后疏 2 为什么监测疏水门： – 疏水系统不但影响发电厂的热经济性 , 也 威胁到汽轮机等重要设备的安全可靠运 行 – 电厂的节能降耗中起到很重要的作用 当前挑战： – 疏水门泄露时有发生 – 巡检无法及时发现泄露 – 高温高压蒸汽泄露时间较长会对疏水门造 成损坏 好处 – 利用超声波测量技术 , 及时发现疏水门 的 内漏 , 保证设备安全可靠运行 ; – 实时监测疏水门的运行状况 , 提高机组 发 电的经济性 ; – 疏水门的可靠运行 , 对电厂的节能降耗 作 用非常大 ;  针对电厂高温要求特别推出高温型超声波变送器 708 网调每月编制控制点和监测点具体的电压曲线或无功出力曲线，随同月调度计划下发给有关厂站，以监视和调整电压。因电网运行方式的变化，电压曲线或无功出力曲线在日方式安排中可作适当修正。各 省调也应编制各自调管范围内电压或无功曲线，由有关发电厂和变电站负责监视和调整。 普适测量™ --- 管夹式无线温度变送器 T1 T2 x1/k1 x2/k2 T3 • 通过测量环境 (T1) 温度和管道表面温度 (T2) • 用户提供的过程管道的信息… - 管道材质 - 管道壁厚 • X-well 技术能计算和推断管道内部 的 过程温度 (T3) • 场合 : 开口不方便 , 介质腐蚀 , 流速 快等 T2 x1/k1 T1 网调及各省调应每年编制一次本系统的低频减负荷方案，网调于每年元十二月份完成并下达各省调。各省调应在于次年二月一月完成方案的编制，并下达到各地区及厂站，要求于三月末完成实施。低频自 动减负荷装置的运行管理 ,低频减负荷装置正常均应投入使用，不得自行退出。若低频减负荷装置因故停运，所在省调应及时向网调汇报。在系统频率降到该装置的启动值时，所在厂站值班人员应手动切 除该装置所控制的线路负荷。 粤能汕尾电厂 2X1420 网关，连接至 DCS 机柜间 38X248 无线温度变送器， 监测减速箱温度 11X702 无线开关量变送 器，作为中继加强现场网 络 新疆电网在与西北主网实现互联前，可依据本规程编制其相应的规程规定，并在调度业务上接受西北电网调度机构的指导。第 4 条 各发电企业、用户变电站及地区电网在并入西北电网前，应根据平等互利、 协商一致的原则，与相应的电网管理机构签订并网调度（联网）协议 ,否则不得并网运行。西北电网跨大区互联工作由西北电网经营企业及调度机构按照国家和上级有关文件统一进行。 徐塘电厂 锅炉风管一次风速测量 • 挑战 – 锅炉一次风风速影响着锅炉的安全性和经济性。风速 过 低会造成风管堵粉和燃烧器喷口结焦；风速过高会 加大 鼓风机耗电量，还会使燃烧向后推移，加剧煤粉 的不完 全燃烧。 – 通常采用基于平均皮托管差压原理，为微差压测量。 – 漫长的引压管存在较多可能泄漏堵塞点，产生误差。 • 方案 – 20X 无线差压变送器安装于就地，与平均皮托管实现 一 体化连接，减少中间泄漏或堵塞可能。 – 2X1420 智能无线网关采用 Modbus 485 ，经 485 到 232 转 换装置接入 Metso 的 MaxDNA 系统。 • 效益 – 无需铺设电缆和引压管路，大大减少安装工作。 – 减少可能泄漏点，实现锅炉一次风速的有效测量。 15 为维持良好的用电秩序，应对可能的突发事件和电力电量供需紧张的局面，网内各级调度机构应上报供本级电网使用的事故及超计划用电的限电序位表（各省区限电序位表所控制的负荷总量应经网调核 准）。事故和超计划限电序位表应当每年修订一次（或者视电网实际需要及时修订）。所限负荷应当满足电网安全运行的需要，两个限电序位表中所列负荷不得擅自转移。对于未列入超协议限电序位表的 超用电单位，值班调度员可责令其在 15 分钟内自行限电，当超协议用电威胁电网安全运行时，可以部分或者全部暂时停止对其供电。 2. 智能网络：网络基础设施部署 3. 智能控制和生产：优化指导生产过程操作 5. 智慧运营：跨部门、多厂商协作 4. 智能管理：卓越运营（可靠性、节能、 HSE ） 整 体 设 计 规 划 智能电厂解决方案 1. 智能现场：数据感知，普适测量™ 凡具有调节能力和手段的发电企业和变电站必须根据给定的电压或无功曲线，对母线电压进行调整和监视，使其符合规定的数值。网调调管的发电机、调相机的自动调整励磁装置和强行励磁装置的投入和 退出，必须取得网调值班调度员的同意。当控制点母线电压超过允许的偏差范围时，该控制点的发电企业应不待调令调整机组出力使其恢复到允许的偏差范围以内。若控制点母线电压在机组当无调整能力 用尽后且仍超过允许电压偏差范围时，值班人员应立即报告网调值班调度员进行处理。当监测视点母线电压超过允许的偏差范围时，该监视点的变电站值班人员应立即报告网调值班调度员进行处理。网调 和省调在电压调整上要互相配合，密切协作。为了保证系统电压正常，网调值班调度员可以根据实际情况改变电压或无功曲线，并及时通知各有关厂站执行。 现场智能设备及应用的统一共享网络 开放，可扩展 压力 现场无线网 络架构 1420 智 能无线 智能无线远程链路 网关 为 DeltaV S 系列的无线 灵活的连接能力 连接提供本地冗余集成 和方便的设备配 置能力，可连接 到任何主机系统 702 无线开关量 4320 无线阀位 变送器 变送器 3308 无线 导 经济高效地实现 监测阀门开度和 WPG 无线压力表 波雷达 开关量访问 开关到位 高精度和可靠性，实 提供 连续液位 现就地压力大表盘显 监测 示及无线远传 848 无线温度变 送器 708 无线声波变 2160 无线音叉 多点温度无线监 送器 提供 液位开关量 差压流量 差压液位 阀门位置 ON-OFF 触点 导波雷达液位 振动 温度 多点温 腐蚀 声波传感器 涡轮流量计 电耗表 湿度 液位开关 无线适配器 无线开关阀 西北电网电压和无功电力实行分级管理。西北电网各级调度机构应按调度管理范围，在电网内设置确定电压控制点和电压监测点，主网电压控制点和电压监测点由网调确定报国调备案，省网电压控制点和 电压监测点分别由省调确定并报网调备案。 根据西北电网的特点，确定网调调管辖范围内的主网电压控制点为：网调直接调管发电厂的高压母线（含刘家峡电厂 220kV 母线）；电压监测点为：网调直接调 管的所有发电厂和变电站的高压母线（含刘家峡电厂 220kV 母线）。网调将按有关规定对直调电厂有关电压控制点合格率及调整情况进行考核。 国际领先仪表公司均采用该标准制造无线仪表，可与市 场上所有上位系统（ DCS/PLC ）无缝集成 现场智能无线网络 WirelessHART ：遵循国际及国家标 准 和最小技术出力等参数，必须满足行业以及西北网调有关规定。当这些参数数据不能达到要求或发生变化，相关发电企业应及时书面报网调备案，并在现场规程中加以规定。 陕、甘、青、宁各省（区）调 必须严格按照调度计划确定的日广义联络线曲线运行，网调将对联络线的功率及电量偏差按有关规定进行考核。当各省（区）无能力调整时，应立即汇报网调值班调度员。 目前全球业绩最大规模应用， 现场无线测量点 >1000 点 网络规划设计案 例 全球上万个网络现场经验及专有软件设计工具 确保无线网络运行高效安全 为了保证系统静态稳定，各监测点电压不得超出允许的偏差范围。一旦监测点电压低于电压稳定极限值时，为了防止系统电压崩溃，发电企业和变电站的值班人员，应不待调令立即动用发电机和调相机的 事故过负荷能力增加无功出力以保持电压不低于极限值，同时报告网调值班调度员。值班调度员应迅速利用系统中所有的无功和有功备用容量，保持电压水平并消除上述过负荷，如仍不能恢复时，应按事 故拉闸顺序表限制或切除部分负荷。 • 锅炉性能试验 4pcs – 尾部烟道 1pcs – 空预器进出口 1pcs – 省煤器 – 其它 1pcs 1pcs • 汽机性能试验 7pcs – 高加 1pcs – 低加 1pcs – 给泵 1pcs – 凝泵 1pcs – 高压缸 1pcs 1pcs 1pcs – 低压缸 – 除氧器 • 脱硫装置 2pcs 网关布置—性能试验 , 增加测 点 网调直调发电机组进相能力应达到行业标准和西北电网有关要求，各直调发电企业应制定相应的管理制度和安全技术措施 ,对有关人员进行培训，及时处理运行中出现的问题。 20 万千瓦及以上容量机组， 应做进相试验，视进相运行为正常运行方式。对尚未做进相试验或进相深度未能达到要求的，有关发电企业应制定有效的整改措施，网调间接调度机组的试验由各省调负责。 无线工厂网络 （ WiFi ） • 现场数据回传 • 移动工作站 • 无线桥接 • 视频监控 – 安全 • 视频监控 – 过程 • 定位服务 • 人员安全疏散 • 移动语音 / 视频通 信 无线现场网络 (WirelessHART) • 过程可靠性 • 能源管理 • 设备可靠性 • 健康 / 安全 / 环 保 无线工厂网络 （ WPN ） 无线现场网络 （ WFN ） 智能工厂：部署企业网络基础架构 新疆电网在与西北主网实现互联前，可依据本规程编制其相应的规程规定，并在调度业务上接受西北电网调度机构的指导。第 4 条 各发电企业、用户变电站及地区电网在并入西北电网前，应根据平等互利、 协商一致的原则，与相应的电网管理机构签订并网调度（联网）协议 ,否则不得并网运行。西北电网跨大区互联工作由西北电网经营企业及调度机构按照国家和上级有关文件统一进行。 光  全厂无线网络系统以装置 / 车间为单元分布实施；  根据每个装置 / 车间的具体情况布置数个 WiFi 网关；  WiFi 无线网关覆盖各装置区域的移动巡检仪；  WiFi 无线网关信息通过网线 / 光缆汇聚并进入各装置现场机柜间工厂网，借助现 有 纤网络，各装置数据可上传至全厂 CCR ，实现移动巡检仪的实时数据采集传 输； WPN 工厂无线网络应用——安全风险可 控 移动视频传输及移动巡检 为了保证系统静态稳定，各监测点电压不得超出允许的偏差范围。一旦监测点电压低于电压稳定极限值时，为了防止系统电压崩溃，发电企业和变电站的值班人员，应不待调令立即动用发电机和调相机的 事故过负荷能力增加无功出力以保持电压不低于极限值，同时报告网调值班调度员。值班调度员应迅速利用系统中所有的无功和有功备用容量，保持电压水平并消除上述过负荷，如仍不能恢复时，应按事 故拉闸顺序表限制或切除部分负荷。 2. 智能网络：