集成一体化煤电智能控制系统的制作方法

1.本发明涉及煤电智能控制系统集成技术领域，尤其涉及一种集成一体化煤电智能控制系统。


背景技术：

2.为了安全可靠的消纳新能源，煤电向调节性电源转型发展，面临每日周期性深度调峰、快速调频、快速爬坡和深度配煤掺烧等工况变化，导致控制难度增大、控制品质下降、监盘劳动强度增加等各种问题。煤电对控制的要求越来越高，需要引入智能控制技术，当前dcs只满足智能控制三要素中的数据，缺乏智能控制算法和算力。
3.目前，dcs智能化主要有两种发展形式：一种是由dcs厂家研发的ics智能控制系统，将ics和dcs集成在一起构成智能控制系统，不同厂家的ics和dcs 不能一体化集成。另一种是外挂优化系统，采用标准的通讯协议和dcs数据交互，实现优化控制。外挂优化系统种类多，软硬件架构各异，只能和dcs进行少量数据通讯，无法与dcs一体化集成，同时多个外挂系统并存会造成计算资源浪费和维护困难。
4.智能控制应用在面对集团化推广时，需要考虑集团现有多种dcs品牌，而智能化建设缺乏统一的标准，智能控制应用推广将面临很多适配开发工作，推高投资建设成本。外挂优化系统受到技术限制，不利于推广应用。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种集成一体化煤电智能控制系统，将ics和dcs一体化集成，打破技术壁垒，实现对外兼容、对内统一、一次开发、多次复用，降低智能控制系统开发和投资建设成本，推动煤电智能化升级。
6.本发明提供了一种集成一体化煤电智能控制系统，包括dcs人机界面、dcs 数据库、ics统一接口模块、ics智能控制模块、智能控制器、dcs控制器；
7.所述ics统一接口模块与所述dcs数据库及ics智能控制模块通讯，用于使ics对外与多种dcs数据交互，对内与多种ics智能控制模块进行数据交互；
8.所述ics智能控制模块用于将计算后的优化控制指令经所述ics统一接口模块传输给所述dcs数据库，将dcs数据库的优化控制指令，周期性下发优化控制指令给所述智能控制器或dcs控制器，由dcs控制器执行优化控制指令并控制现场设备，完成智能控制算法的闭环控制；
9.所述dcs人机界面中使用加密web客户端插件或可执行程序，用于通过加密的https安全通讯协议，从ics智能控制模块中获取ics人机界面，并在dcs 人机界面中集成显示。
10.进一步地，所述dcs数据库、dcs人机界面和ics统一接口模块、ics智能控制模块之间通过独立的双网段专用网络进行通讯。
11.进一步地，所述ics统一接口模块采用dcs数据库api接口方式读取实时数据和历
史数据，包括：从所述dcs数据库中读取实时数据，将读取到的实时数据存储到ics统一接口模块实时库中，并转发给ics智能控制模块；从所述 dcs数据库中读取历史数据，将读取到的历史数据转发给ics智能控制模块；所述ics统一接口模块将读取到的实时数据和历史数据存储到自身的历史库中。
12.进一步地，所述ics智能控制模块采用内部通讯协议，从所述ics统一接口模块读取实时数据和历史数据，用于ics智能控制模块中智能控制算法计算，并将智能控制算法计算得出的优化控制数据和优化控制指令，通过内部通讯协议回写所述ics统一接口模块。
13.进一步地，所述ics统一接口模块还用于将优化控制数据和优化控制指令回写到dcs数据库实时数据中。
14.进一步地，所述智能控制器用于通过高实时性的智能控制算法计算，生成优化控制指令，或结合ics智能控制模块下发的优化控制指令，生成最终的优化控制指令，并将优化控制指令通过dcs控制器间通讯协议传输至dcs控制器，再由dcs控制器执行优化控制指令并控制现场设备，完成智能控制算法的闭环控制。
15.进一步地，所述dcs人机界面还用于从dcs数据库中获取优化控制数据和优化控制指令，用于运行监控。
16.借由上述方案，通过集成一体化煤电智能控制系统，能够与多种dcs一体化兼容，每增加一种dcs只需要ics统一接口模块适配开发一次，同时ics智能控制模块采用统一的架构和接口设计，实现一次开发、多次复用，降低软件开发成本；能够集约使用服务器和控制器计算资源，降低硬件建设成本；能够实现产品标准化，减少科研人员重复性工作。采用该系统可以显著降低单台煤电机组智能控制系统建设成本，有利于提升集团层面煤电智能化水平，支撑新型电力系统发展。
17.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
18.图1是本发明集成一体化煤电智能控制系统的ics和dcs数据流向图；
19.图2是本发明硬件架构示例。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
21.本实施例提供了一种集成一体化煤电智能控制系统，其ics和dcs数据流向图如图1所示。
22.该集成一体化煤电智能控制系统，包括dcs人机界面、dcs数据库、ics统一接口模块、ics智能控制模块、智能控制器、dcs控制器；
23.ics统一接口模块与dcs数据库及ics智能控制模块通讯，用于使ics对外与多种dcs数据交互，对内与多种ics智能控制模块进行数据交互；
24.ics智能控制模块用于将计算后的优化控制指令经ics统一接口模块传输给 dcs数据库，将dcs数据库的优化控制指令，周期性下发优化控制指令给智能控制器或dcs控制
器，由dcs控制器执行优化控制指令并控制现场设备，完成智能控制算法的闭环控制；
25.dcs人机界面中使用加密web客户端插件或可执行程序，用于通过加密的 https安全通讯协议，从ics智能控制模块中获取ics人机界面，并在dcs人机界面中集成显示。
26.在本实施例中，dcs数据库、dcs人机界面和ics统一接口模块、ics智能控制模块之间通过独立的双网段专用网络进行通讯。在dcs中增加高级应用数据网，ics统一接口模块和ics智能控制模块优选采用高性能服务器做硬件平台，并在dcs网络原有双网段(a/b网)的基础上增设高级应用数据网，建立独立的双网段专用网络(c/d网)，与a/b网物理隔离。高级应用数据网用于dcs数据库、dcs人机界面和ics统一接口模块、ics智能控制模块之间的通讯。
27.在本实施例中，ics统一接口模块采用dcs数据库api接口方式读取实时数据和历史数据，包括：从dcs数据库中读取实时数据，将读取到的实时数据存储到ics统一接口模块实时库中，并转发给ics智能控制模块；从dcs数据库中读取历史数据，将读取到的历史数据转发给ics智能控制模块；ics统一接口模块还可以将读取到的实时数据和历史数据存储到自身的历史库中。
28.在本实施例中，ics智能控制模块采用内部通讯协议，从ics统一接口模块读取实时数据和历史数据，用于ics智能控制模块中智能控制算法计算，并将智能控制算法计算得出的优化控制数据和优化控制指令，通过内部通讯协议回写ics统一接口模块。ics智能控制模块优选采用高性能服务器，实现算力要求高的智能控制算法计算。
29.在本实施例中，ics统一接口模块采用dcs数据库api接口方式，将优化控制数据和优化控制指令回写到dcs数据库实时数据中。ics统一接口模块优选支持多种dcs数据库api接口，实现ics与多种dcs数据交互。
30.在本实施例中，智能控制器用于通过高实时性的智能控制算法计算，生成优化控制指令，或者结合ics智能控制模块下发的优化控制指令，生成最终的优化控制指令，并将优化控制指令通过dcs控制器间通讯协议传输至dcs控制器，再由dcs控制器执行优化控制指令并控制现场设备，完成智能控制算法的闭环控制。
31.在本实施例中，dcs人机界面还用于从dcs数据库中获取优化控制数据和优化控制指令，用于运行监控。
32.本实施例中ics采用“微服务+容器化”软件架构，包含ics统一接口模块、加密认证模块、ics智能控制模块。ics统一接口模块作为ics数据接口，对外采用dcs数据库api接口与dcs进行数据交互，对内采用内部通讯协议与ics 智能控制模块进行数据交互。加密认证模块提供授权证书及认证服务。ics智能控制模块采用垂直模块化设计，集成数据分析、机器学习、深度学习等智能控制算法，支持多种编程语言，拥有各自独立的实时数据库、历史数据库和人机界面。ics采用加密web客户端插件或可执行程序，经加密的https安全通讯协议实现ics人机界面在dcs人机界面中的一体化集成显示。
33.参图2所示，ics硬件主要由dcs数据库服务器、ics统一接口模块服务器、 ics智能控制模块服务器、智能控制器、高级应用数据网和ics配置站等组成。 ics采用ics智能控制模块进行高算力要求的智能控制算法封装，采用与dcs一体化的智能控制器进行高实时性要求的智能控制算法封装。ics智能控制模块和智能控制器中的智能控制算法可以按照不同侧重点联合使用，ics智能控制模块将产生的优化控制指令经通讯下发至智能控制器，由
智能控制器综合判断完再发送至dcs控制器，完成闭环控制。
34.该集成一体化煤电智能控制系统，能够与多种dcs一体化兼容，每增加一种dcs只需要ics统一接口模块适配开发一次，同时ics智能控制模块采用统一的架构和接口设计，实现一次开发、多次复用，降低软件开发成本；能够集约使用服务器和控制器计算资源，降低硬件建设成本；能够实现产品标准化，减少科研人员重复性工作。采用该系统可以显著降低单台煤电机组智能控制系统建设成本，有利于提升集团层面煤电智能化水平，支撑新型电力系统发展。
35.以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。