Các gói phần mềm tính toán công suất là một khái niệm mới trong ngành sản xuất điện, chúng giúp điều khiển hoạt động sản xuất điện, điều khiển và giám sát lưới điện thông qua hệ thống SCADA.

Hiện nay các gói phần mềm phổ biến dành cho điều khiển và vận hành nhà máy điện bao gồm Modular System of Power Units Diagnosis AIDA II của Alstom Power, Westinghouse EnergiTools Plant Performance Monitoring, Evonik Industries Ebsilon Professional, Yokogawa VigilantPlant, và Honeywell Advanced Energy Solutions. Một hệ thống chẩn đoán dùng để phân tích phần mềm đã được phát triển tại Viện công nghệ nhiệt tại Trường Đại học công nghệ Silesian và đưa vào thực tiễn tại nhà máy điện PGE Power Plant Opole.

Điều khiển năng lượng nâng cao

Trong những năm 1990s, sự phát triển của các hệ thống điều khiển cho nhà máy điện đã nâng cao khả năng lưu trữ tự động dữ liệu đo lường và các phép tính số học để có thể giám sát tốt hơn các hệ thống năng lượng. Các gói phần mềm dùng để đánh giá hiệu quả năng lượng của các hoạt động nhà máy điện đã được phát minh. Mặc dù các phần mềm tính toán công suất là một khái niệm hoàn toàn mới trong ngành  sản xuất điện, tuy nhiên chúng đóng một vai trò quan trọng trong công tác điều khiển phát điện, điều khiển và giám sát lưới điện cùng lúc thông qua hệ thống SCADA. Việc tính toán công suất điện thực hiện giám sát thời gian thực và phân tích mô phỏng nhà máy điện. Việc này bao gồm phân tích “chuyện gì xẩy ra – nếu” với việc thay đổi tải nhà máy điện ở những điều kiện môi trường xung quanh khác nhau. Một modun cung cấp khả năng mô phỏng ưu điểm trong trường hợp xấu nhất và trường hợp thuận lợi nhất. Nó có thể mô phỏng ở chế độ online, được kết nối với hệ thống điều khiển nhà máy điện; hoặc ở chế độ offline với một đội phân tích nhà máy điện.

Các gói phần mềm

Alstom Power AIDA II cung cấp một hệ thống dạng modul giám sát và chẩn đoán cho các tổ máy. Nó có các modun chẩn đoán cho các tổ máy hơi nước, và có các cấu hình modun khác nhau. AIDAacq, bộ phận cơ bản của hệ thống chịu trách nhiệm đọc và lưu trữ dữ liệu đo. AIDAacq gồm một server cơ sở dữ liệu thời gian thực đa truy cập, giúp lưu trữ ngay lập tức dữ liệu từ hàng ngàn nguồn vào. Dựa trên các giá trị dữ liệu vào, server tạo ra một danh sách các cảnh báo, lệnh hệ thống, xu hướng …được cấu hình bởi người sử dụng.

Westinghouse EnergiTools là một phần mềm giám sát hoạt động nhà máy điện sử dụng thông tin từ máy tính của nhà máy thông qua hệ thống thu thập dữ liệu của nhà máy để phân tích và chẩn đoán hoạt động của nhà máy. Phần mềm này sử dụng model phân tích với giao diện người sử dụng trực quan cho phép người sử dụng lấy mẫu chính xác trạng thái của nhà máy so sánh với một model được tối ưu và quan sát nó ở thời gian thực. Kỹ sư, người vận hành, người quản lí, Ban giám đốc có thể quan sát thông tin kết quả, cho phép họ hiểu hiệu suất nhiệt nhà máy và ra quyết định như đối với những hoạt động thay đổi, nâng cấp và lượng điện thất thoát.

Phần mềm EnergiTools được thiết kế để chạy theo cấu hình một client/server trên hệ điều hành Microsoft Windows. Điều này cho phép EnergiTools được tích hợp dễ dàng vào mạng IT nhà máy, và nó cho phép nhiều người sử dụng ở nhiều vị trí khác nhau. Phần mềm được viết với một thiết kế kiến trúc mở và sử dụng ngôn ngữ lập trình C++ hướng đối tượng hiện đại và cơ sở dữ liệu SQL tiêu chuẩn mở.

Phần mềm Evonik Industries Ebsilon Professional là một chương trình tính toán chu kỳ cân bằng khối lượng và năng lượng. Lấy mẫu được thực hiện bằng cách sử dụng một thư viện thành phần, với hơn 90 thành phần (turbines, bộ trao đổi nhiệt, nồi hơi, bơm, máy phát, tuabin khí, buồng đốt, tanks, tháp làm mát, máy sấy, lọc, bộ chia tách, quạt, các bộ phận điều khiển, các modun tính toán, nút ấn, cảnh báo,…). Tất cả các thành phần này đều được trang bị với một loạt các giá trị mặc định. Các giá trị này được lấy ra từ một thư viện, có thể được điều chỉnh và mở rộng bởi người sử dụng.

Xuất, nhập dữ liệu và kết quả có thể được thực hiện qua Microsoft Excel hay giao diện ASCII cũng như qua DLL. Công cụ phân tích lỗi trực quan đưa người sử dụng qua model  Ebsilon của mình tới nguồn lỗi. Việc ghi dữ liệu Online đem đến một thí dụ có tính toán về mọi thành phần.

Advanced Energy Solutions của Honeywell là một bộ ứng dụng điều khiển , giám sát và tối ưu hóa được thiết kế cho ngành sản xuất điện. Bộ tích hợp, dạng modun này mang đến khả năng điều khiển và tối ưu hóa cho hoạt động sản xuất điện cũng như sản xuất hơi và nhiệt quá trình. Giải pháp này được tích hợp đầy đủ với Experion Process Knowledge System của Honeywell cũng như hệ thống điều khiển phân tán (DCS) bên thứ 3 và có các modun như: Advanced Combustion Control, Plant Performance Optimizer, Master Pressure Control, Plant Performance Monitor, và Tie-Line Control. Các thành phần này có thể được triển khai riêng rẽ hoặc có thể trở thành một giải pháp tích hợp trọn bộ nhằm nâng cao tối đa lợi thế tối ưu hóa quá trình. Các thành phần được kết hợp chặt chẽ và có kiến trúc chung cũng như giao diện tương thích. Plant Performance Monitor là gói phần mềm đánh giá hiệu quả của người vận hành đối với các hoạt động của nhà máy.

Giám sát hoạt động

Hệ thống điều khiển hoạt động dạng Modular (“MSKE” trong tiếng Ba Lan) được phát triển và bán tại PGE Power Plant Opole. MSKE là một hệ thống cân bằng on-line và off-line việc giám sát hoạt động các tổ máy. Phần mềm này sử dụng thông tin từ hệ thống thu thập dữ liệu các tổ máy của trạm điện. Server của hệ thống MSKE được kết nối bằng phương pháp Ethernet web với ProMan N server.

Phần mềm hệ thống MSKE sử dụng cơ sở dữ liệu Oracle 10i client-server, với hỗ trợ Java. Phần mềm này hoạt động trong môi trường Microsoft Windows 2000/2003 server. PCs được sử dụng cho các trạm làm việc hệ thống MSKE. PCs sử dụng bản tính Microsoft Excel và trình duyệt Internet (IE6.0; switch on JavaScript operation). Giao diện đồ họa dễ hiểu này trình bày các tính toán, cho phép xuất và lưu trữ.

Hình 1. Sự sắp xếp theo hệ thống của các giải pháp thông tin của hệ thống MSKE. Các giải pháp thông tin được biểu thị bằng những ưu điểm sau: · Ứng dụng của công nghệ lập trình tiên tiến (Java, XML, Oracle 10i database, intranet) · Có khả năng đọc dữ liệu đo từ nhiều hệ thống điều khiển phân tán khác nhau dựa trên các giao thức tiêu chuẩn · Có khả năng xuất các tính toán sang mạng IT nhà máy điện · Giao diện đồ họa dễ hiểu và thông tin tóm lược chất lượng cao · Ứng dụng bảng tính Microsoft Excel trong trình bày dữ liệu đo và kết quả tính toán · Hệ thống gợi ý thuận tiện ở dạng cửa sổ trợ giúp ·  Có khả năng thêm các số liệu đo lường lịch sử vào cơ sở dữ liệu · Có khả năng tính toán sử dụng dữ liệu đo được lựa chọn từ cơ sở dữ liệu · Cấu hình tập trung ứng dụng trong tác vụ thu thập và xử lí dữ liệu.