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论文关键词： SIS 组件平台性能计算 算法模型
论文摘要： 由于各发电厂系统结构千差万别，如何针对目前电厂厂级监控信息系统（SIS）应用的具体情况，设计开发具有通用性和可扩展的发电厂机组性能计算和分析模块无疑具有重要意义。性能计算作为SIS的一个重要功能模块，为其他模块提供决策依据，是SIS执行全厂综合优化服务的基础。本文探讨SIS实时数据中原始数据的二次计算及其应用技术，基于面向对象技术和中间件技术，建立一个灵活、有效的，具有良好拓展性的二次计算模型组件平台，满足SIS建设的实时性和高效性，提高系统的开放性和通用性。
1 引言
SIS作为一种以优化机组运行、提高运行经济性为主要目的的信息系统，如何有效的通过二次计算，更方便快捷的利用DCS等现场实时生产数据，挖掘其中深层次信息，来指导机组的运行优化，提高机组的运行经济性，是SIS系统设计与实现过程中需要考虑的一个重要问题。机组的运行经济性分析是对机组的运行状态进行在线监测，实时采集每台发电机组的数百个测点的数据，计算热力系统的锅炉、汽轮机和主要辅机的性能和能耗，进行耗差分析，诊断造成效率下降的主要原因，为运行人员采取节能措施提供决策参考。
2 等效热降法简介
等效热降理论最为一种传统的计算与分析火力发电厂节能减耗的先进技术，已成为大多数SIS系统性能计算模块算法模型的基础而广泛使用。等效热降法是基于热力学的热功转换原理，考虑到设备质量、热力系统结构和参数的特点，经过严密的理论推演，导出几个热力分析参量Hj及ηj等，用以研究热工转换及能量利用程度的一种方法。它既可用于整体热力系统的计算，也可用于热力系统的局部分析定量。它基本上属于能量转化热平衡法。它的优点是用简捷的局部运算代替整个系统的繁杂计算，只研究与系统改变有关的那些部分进行局部定量。也正是这一优点使得建立设备经济性算法模型组件，提高系统的兼容性成为可能。
3 现有软件系统基于等效热降法经济性算法的实现方式
近年来随着计算机技术的发展，在火电厂经济性能在线分析软件研发方面多采用B/S结构，机组的数据和分析结果能够在MIS网上浏览，但是软件系统不具有通用性，计算模型是层次化结构的，它们都是面向过程的，虽然设计思路简单，但其代码和数据是分离的，由此造成程序的可维护性差，每个软件是对应一个种类机组的热力系统、电气系统和DCS系统设计的，每到一个电厂都要根据该电厂和机组的实际情况和要求进行开发，电厂和技术开发方都需要投入相当多的人力和时间进行应用开发，工作量大、工期长、成本高，对系统开发和实施人员技术和电力业务水平要求都较高。
还有一种实现方式是将性能计算模块以图元构造系统的形式实现。图元库向用户提供各种类型的功能子块作为SIS目标功能开发的基本“元件”，如数学模块子库、逻辑功能模块子库、焓熵模块子库等，这些子库存放了各种数据处理运算模块，包括常见的加、减、乘、除、与、或、非等算子。当用户从模块库中调出图元模块后，不仅要对每个功能模块赋予必要的参数，而且要对每个机组设备和整个热力系统进行算法指定和组态。组态完成，进行代码编译，生成系统实质上就是一个编译器，提供编译结果信息，形成组态文档，之后计算管理及引擎模块处理组态文档指定的算法，完成对算法的计算。这种方法大大提高了系统的灵活性和通用性，然而代价是增加了复杂性，不仅程序实现复杂，对维护人员的要求也很高，维护人员必须具有很高的计算机技术水平和经济发电知识水平，完全清楚机组经济性计算算法模型，并准确定义出计算模型。
4 建立经济性算法模型组件的设计思路
综合以上两种实现方法，折中考虑，SIS系统实施全过程提高工作效率的方法是参与人员分工明确，各尽其能。技术人员设计开发灵活通用的组件系统，业务人员熟悉性能计算模型，建立算法模型到组件中，用户和系统维护人员只需作简单的组态工作实现热力系统的定义和显示，各种角色和谐统一共同完成SIS系统的实施。
将算法模型整合进模型组件里，对不同电厂不同机组性能计算的实施不再是程序的修改，而是业务人员修改相应组件的算法接口，形成一个新的组件，不同型号不同运行方式下设备将被积累进算法模型组件库，这样就以热平衡、等效焓降理论为基础构件了一组热力系统和锅炉性能计算的通用算法模型，而且随着项目实施的累积，组件库越来越丰富，算法模型的增加工作会慢慢变少，实施周期会逐渐缩短。系统维护人员定义机组经济性的过程便成为从组件库中寻找适应的组件，当用户从模块库中调出图元模块并显现在视图界面后，对每个功能模块赋于必要的参数,设置其输入参数、输出参数对应的测点，各设备的参数被视为算法模型组件的属性被保存，性能计算模块将设计好的图（如图1）以文件形式保存于SIS系统应用层，供性能计算模块运行时调用。
图 SEQ 图表 \* ARABIC 1 性能计算模块是包括数据通讯层、性能计算层和界面显示层的三层结构模式。性能计算层针对机组经济性计算组件对执行速度要求高的特点，采取通过进程内组件（DLL）封装算法模型以实现快速调用。从发电厂经济性计算流程和软件灵活性方面考虑，又将组件分为锅炉性能计算组件和热力系统性能计算组件两大基类，各经济性算法模型组件由这两大基类衍生，这样的组件代码更加简练高效。经济性算法模型组件通过输入参数接口读取参数测点，并通过数据接口从数据集中获得所需要的现场实时数据或二次计算结果数据，成为组件的输入值，以图1加热器为例，输入参数有加热器进口凝结水焓tt2i、出口凝结水焓tt1i、疏水焓ttsi、ttsi+1、抽汽焓HHi，这些输入参数都是二次计算结果，是其他组件的输出参数数据返回数据集中的，有了输入参数，调用系统性能计算模型函数进行分析计算，该函数写在组件的caculate方法中，为汇集式加热器计算抽汽份额ggi的公式，计算结果即输出参数（输出参数亦可为多个），通过数据接口送回对应测点的数据集中，与原生产数据相同对待，这样其他组件在调用这些计算结果的时候便可统一处理，简化操作。当性能计算层通过数据通讯层实时在线计算性能指标时，图1建立的图文件以图2形式实时刷新于界面显示层。
图 SEQ 图表 \* ARABIC 2
实际应用中，组合组件形成热平衡图的全部或部分，用COM组件对这些算法模型组件进行封装，形成模型组件库管理系统，管理组件自身属性和系统各组件关联属性，这样，图文件不仅可以供中间层性能计算作机组经济性完整且无重复计算分析使用，还可以作为显示层的图形界面文件，使维护人员一次性建模，同时完成计算模型和显示模型的创建，减少维护工作量。
5 结束语
SIS和数字化电厂的建设是以企业经济效益的提高和经营决策信息化为中心，平台化和通用性设计是SIS软件设计的基本思想。研究开发经济型算法模型组件，采用COM技术建立二次计算组态平台，大量的基础应用功能可以更快捷、方便、高效的投入SIS系统的实际运行，为系统其他模块的功能充分实现提供可靠保障，增加代码利用率，缩短项目实施周期，简化系统投运工作，更好的为电力企业节能运行、降低能耗、抑制电价上升服务。
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