發(fā)電廠廠用電電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

張羽 郭崇峰 薛文鑫(河南安彩高科股份有限公司,河南 安陽 455000)

隨著人們生活水平越來越高，電氣化系統(tǒng)的應(yīng)用逐漸普遍。發(fā)電廠是為工廠及居民提供電力的場所，因此對于電壓等級的管理、生產(chǎn)規(guī)模的自動化以及運(yùn)行和管理水平的處理直接關(guān)系到發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。電氣監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，實現(xiàn)了發(fā)電廠廠用電的自動化控制，促進(jìn)了電廠的技術(shù)發(fā)展。

1 發(fā)電廠廠用電電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀

“發(fā)電廠廠用電電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)”是指以計算機(jī)為工具，應(yīng)用計算機(jī)軟件進(jìn)行信號處理、現(xiàn)場總線及通訊、繼電保護(hù)等進(jìn)行計算機(jī)控制處理，實現(xiàn)對發(fā)電廠內(nèi)發(fā)電機(jī)、變壓器、電動機(jī)、饋線等電子設(shè)備及電氣自動裝置進(jìn)行測量、保護(hù)、計量、監(jiān)控以及故障診斷等功能，并且通過與DCS協(xié)調(diào)完成相關(guān)的工藝電動機(jī)控制功能，從而實現(xiàn)電廠系統(tǒng)的監(jiān)控、管理和維護(hù)等功能的自動化子系統(tǒng)[1]。

中國目前發(fā)電廠廠用電電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)一般采用“硬接線＋通信”的方式，將和熱工工藝流程控制相關(guān)的控制命令和位置信號通過應(yīng)縣接入DCS系統(tǒng)，電流、電壓、功率和電能等電器參量和機(jī)電保護(hù)動作信息通信方式接入DCS系統(tǒng)，電器系統(tǒng)的高級應(yīng)用功能在電器維護(hù)工程師站實現(xiàn)控制。

2 發(fā)電廠廠用電電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 進(jìn)行系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計

為保證當(dāng)工藝流程出現(xiàn)故障或遭到破壞時，設(shè)備間的連接不實效，以及人身和設(shè)備安全得到保障，可以采用網(wǎng)絡(luò)通訊穩(wěn)定的雙網(wǎng)互為備用的模式，以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊的穩(wěn)定性。如果該發(fā)電站的要求不高也可以采用節(jié)省組網(wǎng)費(fèi)用的單網(wǎng)模式。

2.2 進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

現(xiàn)階段數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要有兩種：①雙服務(wù)器結(jié)構(gòu)（Client/Server，簡稱C/S）結(jié)構(gòu)。主要是有兩個數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和工作站三部分組成的。②分布式數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。主要有三個或以上工作站/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器共同組成的。為保障數(shù)據(jù)庫的安全可靠性和系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性，一般選用C/S結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、安全性高等特點(diǎn)[2]。

2.3 進(jìn)行電氣系統(tǒng)各保護(hù)監(jiān)測裝置的通訊設(shè)計

對于監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計主要要看監(jiān)控系統(tǒng)通訊所需傳遞的信息。主要信息有：保護(hù)測控裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器等上位系統(tǒng)的自動控制的遙控等信息和保護(hù)自動裝置送達(dá)數(shù)據(jù)庫信息、工作站上位機(jī)系統(tǒng)的遙測和遙脈信息等。因此，需要建立上位機(jī)與保護(hù)測控裝置之間的通信，以實現(xiàn)不同種類裝置之間的信息鏈接。系統(tǒng)可設(shè)計為三個子部分即0.4KV電機(jī)測控裝置、6KV測控保護(hù)裝置IXB段和6KVWDZ-4系列測控保護(hù)裝置IXB段備用段。三個子部分分別與前置機(jī)相連接，前置機(jī)再與上位機(jī)相連接，實現(xiàn)各個部分?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸[3]。

2.4 進(jìn)行系統(tǒng)軟件的設(shè)計

為使發(fā)電廠廠用電電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)能夠做到實時監(jiān)控將系統(tǒng)軟件設(shè)計分為實時運(yùn)行子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫組態(tài)子系統(tǒng)、人機(jī)操作子系統(tǒng)、公式計算子系統(tǒng)等幾部分進(jìn)行分類設(shè)計。發(fā)電廠廠用電電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)通過前置機(jī)采集電器側(cè)裝置的信息，經(jīng)過規(guī)約轉(zhuǎn)換從以太驅(qū)動進(jìn)行傳送到服務(wù)器，將數(shù)據(jù)的實時信息進(jìn)行采集和建模，從而實現(xiàn)監(jiān)測的功能。

3 發(fā)電廠廠用電電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的應(yīng)用

我們以陜西市第二熱電廠的2臺350MW的供熱機(jī)組和2臺50MW背壓機(jī)組新建工程為例。電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)和DCS接口的技術(shù)處理中每臺機(jī)組通過一臺專用通訊網(wǎng)將電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)和DCS進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和命令傳遞。通過實時庫和歷史庫通過管理工具進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將服務(wù)器的歷史數(shù)據(jù)傳遞給客戶端的數(shù)據(jù)庫中間層，中階層再通過網(wǎng)絡(luò)管理和客戶端管理工具進(jìn)行處理。客戶端HMI通過命令設(shè)置進(jìn)行數(shù)據(jù)召喚，或通過實時庫映像和管理工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。服務(wù)器的數(shù)據(jù)處理過程更為復(fù)雜，服務(wù)器中間層分為數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)處理兩部分，數(shù)據(jù)處理的信息有歷史庫和實時庫獲得，在轉(zhuǎn)化給客戶端的數(shù)據(jù)庫中層，服務(wù)器終端的數(shù)據(jù)中間層實施命令給網(wǎng)絡(luò)管理，網(wǎng)絡(luò)管理再通過前置數(shù)據(jù)庫傳遞給數(shù)據(jù)處理器，最終在對實時庫進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。服務(wù)器和客戶端通過各自的數(shù)據(jù)中間層和網(wǎng)絡(luò)管理進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令的傳遞，已完成電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)和DCS的技術(shù)接口處理。

在該供電廠實施發(fā)電廠廠用電電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的實時效果：①由于電廠信息處理量大，應(yīng)用了電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對信息進(jìn)行大量的處理，減少了人員維護(hù)的成本，提高了工作效率；②電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、數(shù)據(jù)流暢使該電廠的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和安全性提高，減少了數(shù)據(jù)缺失和由于網(wǎng)絡(luò)符合過大造成的供電系統(tǒng)癱瘓；③實現(xiàn)了全場的信息化處理，提高了電廠的運(yùn)行速度和管理水平。

4 結(jié)語

采用電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)能夠有效提高發(fā)電廠的控制技術(shù)和管理水平，從根本上加快發(fā)電廠電力信息的處理。隨著電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的普遍應(yīng)用，電廠的自動化電氣監(jiān)控系統(tǒng)將成為電廠發(fā)展的必然趨勢。

[1]張越.淺析發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式的選擇[J].能源與節(jié)能，2015，05（01）:23-24.

[2]王志華.電氣自動化中的監(jiān)控系統(tǒng)和應(yīng)用[J].中外企業(yè)家，2015，15（09）:218-220.

[3]張志亞.研究電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)的問題[J].低碳世界，2014，01（12）:97-98.