ИнформСистем: новое понимание MES-Системы «MES-T2 2012» для электростанций

Фирма ИнформСистем разработала инновационную самонастраиваемую MES-Систему «MES-T2 2012» v.6.400.39 для реализации беззатратной технологии экономии топлива и для увеличения энергоэффективности тепловых электростанций при интеллектуальной автоматизации расчётов ТЭП в реальном времени, и которая призвана обеспечить предупреждение всех аварийных ситуаций на электростанциях.

В социальной сети в сообществе энергетиков один доброжелатель на мои тексты высказал следующее: “Аббревиатура MES в приличном обществе уже некоторое время воспринимается как ругательство, поэтому осторожнее”. Понятно, что здесь дело не в аббревиатуре, а в нашей назойливости с этой MES, т.к. аналитические пресс-релизы на эту тему нами генерируются каждую неделю с предоставлением всему энергетическому сообществу новых граней и возможностей нашей MES. Сам же стандарт MES (Manufacturing Execution System – производственная исполнительная система) придуман и введён в США. Общероссийский форум (mesforum.ru), организованный ведущими учёными России, представляет все отечественные разработки MES в различных промышленностях, включая и нашу для электроэнергетики.

Цель создания системы:

Автоматизированное управление производством электроэнергии и теплоэнергии электростанции в реальном времени при минимизации затрат топлива, а также предупреждение аварийных ситуаций.

В России функционируют 300 электростанций, которые распределены между генерирующими компаниями и они территориально разбросаны, все ТЭЦ и ГРЭС разные по технологии и составу оборудования. Электростанции относятся к категории непрерывного производства, т.е. каждую минуту для выработки электроэнергии и тепла сжигается определённое количество топлива. Общим для всех электростанций является подход технологов к их управлению, т.е. технологи условно работают с технологическими срезами, которые диктуются планом поставки электроэнергии и тепла в конкретные промежутки времени суток и с учётом их реализуемости.

Эти срезы тоже отличаются по длительности и по числу участвующих в управлении параметров в зависимости от состава работающего оборудования, но можно выделить общий принцип управления, именно это и послужило основой создания нашей системы. На электростанции существуют стабильные и переходные процессы. Так для стабильных и медленно меняющихся процессов можно принять длительность среза в полчаса, а для переходных процессов – одна минута. Срезы нужны для решения ниже перечисленных задач, именно они и лежат в основе управления.

Целью функционирования генерирующей компании, а, следовательно, и электростанции является прибыль. Величина прибыли находится в прямой зависимости от качества выполнения плана поставки электроэнергии и тепла, а также от затрат топлива. Немалую роль здесь играет и безаварийность, а может и главную, т.к. любая авария нарушает ритмичность производства и вообще не просто лишает возможности получения прибыли, а и съедает ранее полученную.

При управлении выработкой электроэнергии и тепла следует добиваться нулевого перерасхода топлива в каждом текущем срезе при оптимизации загрузки оборудования. Иными словами, для каждого выработанного количества электроэнергии и тепла за полчаса существуют расчётные нормативные затраты топлива и его фактические затраты не должны превышать эти нормативы.

Какие технологические задачи решает:

1) Автоматизированный ввод данных из существующих средств сбора информации

На каждой из 300 электростанций имеются свои различные средства сбора данных с датчиков давления и температуры и со счётчиков электроэнергии: АСКУЭ, АСКУТ, АСКУГ (автоматизированные системы коммерческого учёта электроэнергии, тепла, газа), АСУТП, пчела, дельта и прочее. Они все имеют разных разработчиков, различную идеологию и свои базы данных. Интервалы опроса датчиков от нескольких секунд. Поэтому из всех этих различных баз данных нужно собрать необходимую информацию в единую базу с восстановлением недостающих сигналов в необходимые отрезки времени – минута или полчаса.

2) Ручной ввод суточных и месячных данных

Месячный ввод данных используется для заведения плановых показателей для месячных задач. Суточный ввод используется для недостающих исходных параметром автоматизированного ввода и для условно-постоянных показателей. В этом случае суточные значения трансформируются в получасовые и минутные базы данных. А при необходимости для большей достоверности они могут обрабатываться регрессионными зависимостями вместе с параметрами, по которым присутствуют датчики.

3) Расчёт ТЭП (технико-экономических показателей) оборудования и электростанции в целом

Все технологические задачи оформляются в виде текстовых проектов на простом инженерном метаязыке технолога с помощью инструментального средства “Конструктор проектов”, где алгоритмы формируются с помощью шаблонов. Проект включает два основных описания задачи в табличном виде: описание колонок со станционными номерами однотипного оборудования (котёл, турбина) и описание строк с исходными и расчётными показателями этого оборудования в следующем виде: обозначение, единица измерения, наименование, алгоритм расчёта.

После компиляции проектов автоматически создаются: базы данных, экранные формы, отчёты и расчётные DLL-программы.

В результате полный расчёт ТЭП (расчёт: фактических и нормативных ТЭП, отпуска тепла, затрат на собственные нужды и потерь электроэнергии и тепла) по средней электростанции включает 20000 исходных, промежуточных и результирующих показателей и 300 энергетических характеристик оборудования и нормативных графиков. Этот расчёт ТЭП выполняется за 2 секунды на компьютере малой производительности.

4) Мониторинг текущего перерасхода топлива и других показателей на БЩУ (блочный щит управления)

Затраты топлива составляют более 50% в себестоимости электроэнергии и тепла, поэтому минимизация этих затрат является основной целевой функцией управления производством электростанции. Здесь следует заметить, что только ликвидация неконтролируемого в настоящее время перерасхода топлива может его сэкономить более чем на 10%, что в среднем соответствует ежегодному приросту прибыли в 300 миллионов рублей с каждой электростанции.

Перерасход топлива соответствует разности фактического расхода и нормативного, который получается в результате полного расчёта ТЭП. Постоянный мониторинг текущего перерасхода топлива на БЩУ создаёт принудительную мотивацию для эксплуатационного персонала по экономии топлива. При отсутствии данного мониторинга любой высококвалифицированный персонал обязательно допускает перерасход топлива на каждом технологическом срезе, т.к. он просто о нём ничего не знает. В результате перерасход топлива за месяц суммируется из всех перерасходов в каждом срезе.

Игнорирование этого факта ведёт к элементарному сокрытию резерва увеличения энергоэффективности электростанций. Дело в том, что существующие в настоящее время месячные расчёты перерасхода топлива методологически неверны из-за криволинейности нормативных графиков.

5) Выработка рекомендаций по оптимальной загрузке основного оборудования

Оптимизация загрузки оборудования электростанции даёт экономию топлива в 3-5%. Здесь имеется несколько подходов оптимизации: симплексный метод решения системы линейных уравнений, метод динамической оптимизации на полной модели электростанции с минимаксной стратегией, метод ХОП (характеристика относительных приростов) оптимизации. Следует отметить, что решение системы линейных уравнений реализуется как обычная технологическая задача на текстовом проекте.

6) Расчёт необходимого прогнозного количества топлива

Для расчёта прогнозного количества топлива используются удельные затраты топлива на выработку электроэнергии и тепла. Но есть более точный метод расчёта, который использует информацию о технологических срезах в базе знаний при нулевом перерасходе топлива. Для этого достаточно задать планируемый график поставки электроэнергии и тепла, а также сведения о работающем оборудовании и температуре воздуха.

7) Анализ и выявление некорректных срабатываний дискретных сигналов при аварийных ситуациях

В данном случае с минимальным интервалом автоматизированного ввода данных сравнивается текущее состояние дискретных параметров с предыдущим. При выявлении изменения анализируется его корректность. В случае некорректности выдаётся сообщение на БЩУ. Здесь дополнительно могут быть задействованы и аналоговые параметры.

Алгоритмы корректности описываются также в текстовых проектах аналогично технологическим задачам.

8) Представление ретро и текущей аналитики исходных и расчётных показателей

Для аналитики представлено множество инструментов: обзор показателей с настройкой для других аналитических инструментов, оперативный журнал, оперативный мониторинг, экспресс-анализ с возможностью построения иерархических схем без графического редактора.

При вызове аналитики из экранной формы автоматически формируется журнал по заданному показателю для всех единиц конкретного оборудования и выводится график. Здесь же аналитику можно просматривать в разрезе получасов за сутки, в разрезе суток за месяц, в разрезе месяцев за год, а также в разрезе вахт за месяц.

9) Передача необходимых данных на верхний уровень

По Интернет может быть передана любая информация, включая и оперативные данные по перерасходу топливу и основным текущим показателям электростанции.

10) Формирование месячных отчётных документов

Отчётные документы формируются как месячные задачи в виде текстового проекта. Месячные данные получаются накоплением суточных данных, а суточные и сменные накоплением получасовых. Месячные данные по вахтам формируются из данных по сменам на основе графика вахт.

11) Построение электрических и тепловых графических схем с выводом динамической информации

Графический векторный редактор позволяет создавать иерархические технологические схемы с представлением энергетических примитивов, рисунков и текстов. На эти схемы можно выводить текущую аналоговую и дискретную информацию.

12) Текущее внесение изменений в алгоритмы технологических задач

Вся жизненность системы обеспечивается лёгкостью внесения любых изменений самими технологами в структуру расчётов и в алгоритмы задач. Все изменения вносятся посредством коррекции текстовых проектов с последующей их компиляцией без потери технологической информации в базах данных.

Подход к созданию системы:

Идея, заложенная в основу системы, является её полная настраиваемость, поэтому она легко может быть использована для любой электростанции: ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС, АЭС, ПГУ, и вообще для всех непрерывных производств.

Система направлена на непрерывную адаптацию к вновь возникающим требованиям технологии. Т.е. путем постоянного адаптивного изменения расчётов ТЭП и преобразования модели электростанции "как есть" в новую "как должно быть". Поэтому одним из основных положений предлагаемого подхода является полная интеграция инструментальной и прикладных систем в единое целое.

Логическая структура системы состоит из двух частей. Первой части соответствует конструктор. Конструктор всегда один для любых приложений (АРМ), это exe-файл. Второй части соответствуют приложения, это шаблоны с открытым кодом для их дальнейшего развития и изменения, поскольку каждое приложение уникально. В конструкторе описываются модели информационных объектов. Все, что мы описали в конструкторе, реализуется в приложениях. Мы можем корректировать все, что описали в конструкторе – изменения мгновенно через компиляцию появятся в приложениях без перепрограммирования.

Все подробности на Новом Форуме Энергетиков & IT.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ Технологии увеличения энергоэффективности электростанций (экономии топлива) на MES-Системе «MES-T2 2012», позволяющей значительно увеличить прибыль ТГК и ОГК, и ДЕМОНСТРАЦИОННАЯ версия Инновационной MES-Системы «MES-T2 2012» с расчётами фактических и нормативных ТЭП, с минутными и получасовыми расчётами перерасхода топлива и с оперативной аналитикой размещены на сайте.

Фирма ИнформСистем осуществляет разработку и внедрение MES-Системы "MES-T2 2012" для расчёта ТЭП ПТО и управления производством электростанции.