火力發(fā)電廠運行狀態(tài)遠程監(jiān)測系統(tǒng)設計

王婷

（貴州電力職業(yè)技術學院動力系動力教研室，貴州 貴陽 551417）

火力發(fā)電廠運行狀態(tài)遠程監(jiān)測系統(tǒng)設計

王婷

（貴州電力職業(yè)技術學院動力系動力教研室，貴州 貴陽 551417）

結(jié)合國內(nèi)電力行業(yè)集團公司設備管理、狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的現(xiàn)狀和存在的主要問題，提出了一種依托最新的遠程監(jiān)測技術，拓展設備信息化管理的新思路。在此基礎上，本文介紹了基于廣域網(wǎng)及大規(guī)模數(shù)據(jù)倉庫的設備遠程監(jiān)測管理中心的實施情況及關鍵技術，并展望了遠程監(jiān)測中心的實施前景。

火力發(fā)電廠；遠程監(jiān)測技術；狀態(tài)監(jiān)測；故障診斷

在競爭的壓力下，電力行業(yè)對效益的追求日益強烈。企業(yè)生產(chǎn)裝置的運行與企業(yè)的效益息息相關。其中，大型機組是生產(chǎn)裝置中的核心設備，其運行好壞直接關系到火力發(fā)電廠的運行能力。因此，近年來企業(yè)采取了眾多措施來提高設備的可靠性，提高設備運行管理和維護維修的水平。

對于大機組來說，離線監(jiān)測由于其數(shù)據(jù)是離散的，無法做到早期發(fā)現(xiàn)故障征兆，捕捉故障發(fā)生全過程，不能完全滿足大機組狀態(tài)監(jiān)測的要求，已逐步被在線監(jiān)測取代。在工廠內(nèi)部，在線監(jiān)測系統(tǒng)可以實現(xiàn)信息在局域網(wǎng)內(nèi)部傳遞。隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展和Internet的普及，集團公司的管理人員和專業(yè)人員希望能在異地，實時地掌握機組的運行情況，實現(xiàn)遠程的監(jiān)測和遠程分析診斷，并使專家的經(jīng)驗能更方便、有效的運用到更廣泛的領域。

1 火力發(fā)電廠的監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)設計

火力發(fā)電廠的監(jiān)控系統(tǒng)設計（如圖一所示）主要包含集團網(wǎng)絡層設計、廠區(qū)局域網(wǎng)絡層設計以及現(xiàn)場信號網(wǎng)絡層設計三個單元。其中現(xiàn)場信號網(wǎng)絡設計主要包含對于發(fā)電現(xiàn)場設備工作過程中產(chǎn)生的各種模擬信號進行采集，這個工作為現(xiàn)場的采集板卡與相應的傳感器配合實現(xiàn)，而后采集板卡將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字量送至廠區(qū)局域網(wǎng)絡層，廠區(qū)網(wǎng)絡層相應的軟件會將這些數(shù)據(jù)進行實時的匯總、顯示、分析、相應報警處置及數(shù)據(jù)保存，以便能夠起到故障預警以及分析的作用。另外，廠區(qū)網(wǎng)絡層還可以通過internet網(wǎng)絡將故障信息上傳至遠程診斷中心，借助遠程診斷中心的的專家系統(tǒng)，對相應的數(shù)據(jù)進行對比分析，給出最專業(yè)的建議及解決方案，從源頭上預警故障的發(fā)生及在故障發(fā)生時最優(yōu)化解決相應故障。

2 監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng)設計

一般來說，大型火力發(fā)電廠的電氣監(jiān)控系統(tǒng)主要包括以下環(huán)節(jié)：

圖1 火力發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)設計

2.1 主機DCS系統(tǒng)所包含的ECS模塊。

2.2 監(jiān)控升壓變電站的NCS系統(tǒng)。

2.3 用于全廠電氣設備的輔助監(jiān)控系統(tǒng)（UACS）。

2.4 傳統(tǒng)的電氣儀表、繼電保護及自動化裝置，如關口表計、保護裝置、自動準同期裝置以及故障錄波器等。本文限于篇幅，僅介紹ECS模塊的定義及相應處理范圍。

2.5 ECS對電氣系統(tǒng)的監(jiān)測監(jiān)控范圍

其范圍包括：廠用高壓電源、低壓廠用變壓器高壓側(cè)進線開關、發(fā)電機出口開關、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)及PC進線，各類閘刀以及單元機組的直流和UPS、柴油發(fā)電機組的重要信號部分[3]。

2.6 ECS數(shù)據(jù)量的處理與采集

模擬量處理包括回路斷線檢測功能、信號抗干擾、誤差補償、數(shù)據(jù)有效性合理性判斷及越限報警，最后經(jīng)處理后數(shù)據(jù)并存入實時數(shù)據(jù)庫。

開關量采集是指對事故/故障信號、開關及刀閘的位置信號、繼電保護的動作信號以及手動自動方式選擇的位置信號的采集。ECS對這些信號的采集方法為快速掃描。

脈沖量采集主要指有功及無功電度量等的累加。脈沖量的輸入為無源接點或有源電脈沖，即時采集。

開關量輸出特指各類操作控制指令。計算機在輸出這些信號前進行校驗，經(jīng)判斷無誤后才能送至執(zhí)行機構(gòu)，為保證信號的電氣獨立性及準確性。

2..7ECS對電氣系統(tǒng)的監(jiān)控功能

2.7.1 調(diào)節(jié)功能

調(diào)節(jié)變壓器有載調(diào)壓分接開關的位置。調(diào)節(jié)自動勵磁調(diào)節(jié)器（AVR）、各類輔機變頻器的可控硅導通角，從而達到調(diào)節(jié)發(fā)電機、電動機電壓和電流的目的。

2.7.2 控制功能

①發(fā)變組控制

對發(fā)變組的控制有二種方式，即順序控制或軟手操控制。采用哪種控制方式，由設在操作員站上的選擇開關實現(xiàn)。

②廠用電源開關的控制

正常的合閘、分閘操作，由ECS軟手操發(fā)出指令實現(xiàn)。

事故情況下，備用電源之間的互相切換，包括柴油發(fā)電機啟動帶載直至充當事故電源，雖然不經(jīng)過操作員站發(fā)出指令，但要經(jīng)過ECS邏輯判斷。

2.7.3 事故處理

當發(fā)生事故、故障和越限等事件時，監(jiān)控系統(tǒng)應能自動作一系列處理，進行相應的聲光電報警處理。

3 遠程診斷中心的應用

遠程監(jiān)測中心對集團公司內(nèi)所有關鍵機組全面獲取設備運行狀態(tài)信息，并充分利用網(wǎng)絡優(yōu)勢，實現(xiàn)設備狀態(tài)信息的多角度利用，數(shù)據(jù)多層次共享，可以實現(xiàn)在以下三大應用：

3.1 在機組遠程管理平臺方面的應用

通過遠程監(jiān)測中心，集團公司的各級管理人員一方面可以“實時、隨時、隨地”地掌握機組運行的第一手信息，避免以往信息傳遞過程的嚴重滯后和信息缺失；另一方面，可以通過遠程中心數(shù)據(jù)倉庫，對全國各大生產(chǎn)廠的機組運行數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一集中的遠程管理。機組運行數(shù)據(jù)長期統(tǒng)一的保存和管理，有利于集團公司積累歷史經(jīng)驗，利用信息的價值提高企業(yè)競爭優(yōu)勢。

3.2 遠程機組診斷和維護平臺方面的應用

通過遠程監(jiān)測中的信息匯總功能，可將分散于各地的、針對各類型機組的、各診斷人員手中的故障診斷案例，集中于遠程監(jiān)測中心的大型案例庫中統(tǒng)一管理；通過專業(yè)診斷小組，對上述案例庫進行歸納、整理，從而形成針對不同類型機組的豐富的診斷規(guī)則庫；進而，結(jié)合最新的故障診斷理論基礎知識的發(fā)展，發(fā)展自動專家診斷系統(tǒng)以及新機組故障診斷技術。

另外，越來越多的機組運行人員、管理人員，可以方便地通過在線系統(tǒng)中的診斷幫助知識、診斷案例庫、故障診斷論壇及與遠程專家人員的溝通等方式，參與到機組故障診斷的學習中，從而可以大量地培養(yǎng)企業(yè)所需要的專業(yè)設備診斷人員。

3.3 機組信息溝通和交流平臺方面的應用

遠程監(jiān)測中心網(wǎng)站還可以發(fā)揮其信息溝通和交流的作用，促進集團公司和各個生產(chǎn)廠間的溝通以及各個下屬生產(chǎn)廠之間的交流。

結(jié)語

大型火力發(fā)電廠的的規(guī)模越來越大，牽涉的電氣及機械設備眾多、接線復雜，通過構(gòu)建三層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的方式，可以實現(xiàn)對發(fā)電廠運行狀態(tài)的實時監(jiān)測與記錄，并利用遠程中心的模式可以實現(xiàn)故障預警、故障排除檢修以及工程技術人員培訓，在優(yōu)化器系統(tǒng)運行的基礎上，可靠的降低運行成本。

[1]印江，馮江濤.電廠分散控制系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]崔志強，楊忠彪.DCS系統(tǒng)在火電廠電氣控制方面的應用 [J].沈陽工程學院學報（自然科學版），2007（1）.

[3]姜冬敏，張運生.發(fā)電廠電氣系統(tǒng)自動化技術應用分析[J].赤子，2009（6）.

TU271.1

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