2X600MW電廠電能量采集系統(tǒng)探討

【摘 要】本文設計并討論了2X600MW電廠電能量采集系統(tǒng)的幾種方式，根據(jù)生產(chǎn)實際狀況和需要，進一步地探討了建設電廠電能量采集系統(tǒng)的幾個關鍵環(huán)節(jié)。

【關鍵詞】電廠；電能量采集；系統(tǒng)

電廠生產(chǎn)運行及管理需要對發(fā)電量、上網(wǎng)電量及廠用電量等電能量進行采集、匯總、分析及考核。傳統(tǒng)方式下，對發(fā)電量、上網(wǎng)電量及廠用電量等電能量的統(tǒng)計都是生產(chǎn)運行人員進行人工抄表、統(tǒng)計而成。隨著新建電廠機組容量的增大、工作人員數(shù)的減少、管理工作要求水平的提高，人工方式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化大型電廠的要求。現(xiàn)在，專用的電能量采集系統(tǒng)能自動完成電能量的記錄、匯總、統(tǒng)計及分析，這樣不僅大大減少人力工作量，而且準確可靠，避免各種誤差的引入。

一、電廠電能量采集系統(tǒng)的主要功能

1、發(fā)電及上網(wǎng)電能量采集部分：包括發(fā)電電能量和關口上網(wǎng)電能量。

2、廠用電電能量采集部分：包括廠用變壓器電能量、勵磁變壓器電能量、各個電氣負荷段及輔機用電能量、非生產(chǎn)用電電能量。

3、對采集到的電能量數(shù)據(jù)進行存儲、分析、轉(zhuǎn)發(fā)、報表生成，提供WEB服務，與SIS系統(tǒng)/MIS系統(tǒng)通過隔離裝置單向連接。

二、電廠電能量采集系統(tǒng)的要求

系統(tǒng)要在不影響電網(wǎng)調(diào)度對發(fā)電廠的上網(wǎng)、發(fā)電電能量的招測、考核下進行電能量的采集，并能夠?qū)Πl(fā)電、上網(wǎng)及廠用電電能量進行分值別、分區(qū)域的統(tǒng)計和考核。系統(tǒng)的可靠性要求要高，精度要高，且不因設備起停、切換、故障而影響到值別的考核。

三、電廠電能量采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)中廠用電部分的采集涉及到的物理范圍很廣，采集的數(shù)據(jù)很多，因此最好的方法是采取分層的方法進行設計，將系統(tǒng)垂直分為三層。

最底層為計量層，主要設備分類為計量單元，包括電能表或類似電能表的電測儀表，對具體設備的電能量數(shù)據(jù)進行測量、計算、記錄。中層為采集層，主要設備分類為電能量采集單元，分布于各大區(qū)域，從底層的各個計量單元搜集電能量數(shù)據(jù)，分別進行存儲，并與上層系統(tǒng)進行通信。上層為主站處理層，包括數(shù)據(jù)庫服務器、WEB服務器、關口服務器等，從采集層招測數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行存儲、分析、計算、發(fā)布及轉(zhuǎn)發(fā)。

四、電廠電能量采集系統(tǒng)可行的實現(xiàn)方式

下面對電廠電能量采集系統(tǒng)幾種可行的實現(xiàn)方式采取分層的方法討論。

一）計量層；統(tǒng)一采用數(shù)字式或脈沖式電能表，以符合計量相關法規(guī)、標準的規(guī)定。

二）采集層；目前可采用的電能量采集的方式主要有以下三種：

1、使用數(shù)字電能量采集器（抄表器）進行電能量采集：電能量采集器可對數(shù)字電能表進行遠程抄表，將電能量采集器與各電能表通過RS232/RS485/RS422串行線相聯(lián)接，并將電能量采集器分區(qū)域布置，可以大范圍進行抄表。特點：抄表誤差小，抄表數(shù)據(jù)類型多，采集器與電能表距離短因此電纜投資和施工工作量小。缺點是電能量采集器的價格較高。

2、使用脈沖電能量采集器進行電能量采集：電能表的脈沖信號經(jīng)過屏蔽電纜接至脈沖電能量采集器，電能量采集器將脈沖信號進行計數(shù)并分時段儲存。特點是脈沖電能量采集器與電能表的距離近受到的干擾小，電纜部分的投資小，電能表和電能量采集器投資費用低。缺點是采集的數(shù)據(jù)種類較少。

3、用發(fā)電廠現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)進行電能量采集：DCS系統(tǒng)是發(fā)電廠均有的監(jiān)控系統(tǒng)，實時性好、功能強大、擴充能力強，可在DCS系統(tǒng)上加裝脈沖量采集板用來采集各電能表的電能量。具體方法為：數(shù)字電能表發(fā)出的電能量脈沖信號經(jīng)過電纜接入DCS的脈沖量采集板，經(jīng)過光電耦合器送入，在DCS的邏輯組態(tài)中設有專用計數(shù)器來記錄脈沖個數(shù)，存儲在DCS的數(shù)據(jù)庫中。其特點是只要在DCS上加裝脈沖板即可，電能表只需采用普通的脈沖電能表，能對已有的DCS系統(tǒng)加以利用。缺點是每塊脈沖量采集板采集量少，DCS與電能表距離遠造成電纜運行中易受干擾且電纜投資較多，對DCS系統(tǒng)的運行有一定影響。

三）主站處理層；目前可采用的有以下三種方式：

1、增加專用的電能量數(shù)據(jù)主站系統(tǒng)：電能量采集器廠家配套的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括專用數(shù)據(jù)庫服務器、WEB服務器、通信關口服務器等。以上服務器通過交換機組成一個以太網(wǎng)，各處的電能量采集器通過以太網(wǎng)線與交換機相連，距離遠的使用光纖傳輸。系統(tǒng)定時對每臺電能量采集裝置進行通訊讀出各時段窗口值，計算出時段電能量并存儲在數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)通過WEB服務器為用戶提供WEB服務，或者通過通信關口服務器與SIS及MIS系統(tǒng)相連，向SIS及MIS系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)電能量數(shù)據(jù)，通過SIS及MIS系統(tǒng)向用戶提供數(shù)據(jù)服務。

2、利用已有的SCADA系統(tǒng)：利用已有的SCADA監(jiān)控系統(tǒng)，使電能量采集器成為SCADA系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。具體實施如下：在現(xiàn)有的SCADA監(jiān)控系統(tǒng)上再增加一臺串口接口機，通過串行線與現(xiàn)場的電能量采集器相連，SCADA主服務器增加串口板與串口接口機相連，利用SCADA已有的數(shù)據(jù)庫、分析和WEB發(fā)布軟件，實現(xiàn)電能量的招測、處理、發(fā)布等功能。SCADA系統(tǒng)通過關口服務器與SIS及MIS系統(tǒng)相連，向SIS及MIS系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)電能量數(shù)據(jù)，通過SIS及MIS系統(tǒng)向用戶提供數(shù)據(jù)服務。

3、利用已有的SIS/MIS系統(tǒng)：適用于采集層為DCS系統(tǒng)的方式，DCS向SIS系統(tǒng)發(fā)送所有電能量脈沖數(shù)據(jù)，SIS系統(tǒng)接收后進行存儲、計算、分析、發(fā)布，直接或通過MIS向用戶提供數(shù)據(jù)服務。

四）各層間的通信

1、在計量層與采集層之間，通常使用RS232/RS422/RS485的串行通信，距離遠或干擾大的可采用串行光纖轉(zhuǎn)換器通過光纖進行通信。而脈沖式電能表和電量采集器之間采用脈沖信號通信。要根據(jù)電能表所支持的通信方式進行選擇。電量采集器對表計的各種通信方式基本均支持，而且常用的規(guī)約采集器均有內(nèi)置。

2、在采集層和主站層之間，通常使用RS422/RS485的串行通信，距離遠或干擾大的可采用串行光纖轉(zhuǎn)換器。如果是輸煤、除灰、除渣、脫硫、化水等距離較遠的區(qū)域，采用已有的電話線路利用Modem進行通信，可以減少鋪設電纜或光纜的投資。

3、在主站層內(nèi)使用成熟可靠的以太網(wǎng)方式進行通信，為了可靠性可以采取雙網(wǎng)段的方式。

五、電廠電能量采集系統(tǒng)設備選用

一）表計選用的原則：1、發(fā)電機及上網(wǎng)關口電能表參與結(jié)算，按要求采用高精度，高可靠性的電能表；2、廠用電能表用于廠用電考核和數(shù)據(jù)分析，要求可靠性較高，并不要求高精度。

二）采集器選用的原則：1、電能量采集器存儲容量要大，數(shù)據(jù)存儲最好能保持一年以上，能方便地進行數(shù)據(jù)在線手動導出；2、與電能表的通信接口采取光隔離設計，抗干擾能力符合發(fā)電廠現(xiàn)場要求。于上層通信的通信接口要豐富多樣，具備串口、以太網(wǎng)口、電話MODEM口等接口，方便與不同類型的系統(tǒng)聯(lián)接；3、通信規(guī)約要適應國內(nèi)實際需要，種類要豐富，具備各種常用電能表通信規(guī)約及與上層通信的通信規(guī)約；4、電源要能夠主備用切換，數(shù)據(jù)保證掉電不丟失。具備自診斷、遠方診斷、自恢復等功能；具有輸入、輸出電壓、電流保護、防雷保護、直流反極性輸入保護等。

六、結(jié)論

電廠電能量采集系統(tǒng)比較復雜，形式比較多樣，實現(xiàn)方法比較靈活，既要考慮到系統(tǒng)的性能及可靠性，又要考慮到與其他已建成系統(tǒng)的融合，并且充分考慮電廠實際管理方式的需求以及在成本上考慮是否可以利用已有系統(tǒng)來實現(xiàn)部分功能。這需要各方密切合作，在實際應用中逐步解決系統(tǒng)建設中出現(xiàn)的問題，不斷完善改進，從而實現(xiàn)電廠電能量管理的標準化和自動化。