垃圾發(fā)電廠電氣設備運行狀態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)的研究

李景波

摘 要：垃圾發(fā)電廠工藝流程長且電氣設備眾多，這些來源于不同廠家的電氣設備通常都具有獨立的監(jiān)控系統(tǒng)，相互間難以實現信息和數據的共享，為此構建一個系統(tǒng)來實現全廠電氣設備的全面監(jiān)控和信息完整就極具價值了。

關鍵詞：垃圾發(fā)電廠；電氣設備；運行狀態(tài)；實時監(jiān)控

中圖分類號：TK323 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）15-0139-01

1 系統(tǒng)的功能設計

調研后筆者認為，系統(tǒng)應滿足如下要求：（1）為確保生產運行的安全、高效及穩(wěn)定，系統(tǒng)應自動采集和實時監(jiān)測各電氣設備（如變壓器、直流電源柜、高低壓開關柜等）的運行情況，通過顏色改變、動態(tài)畫面、數字、閃爍、曲線及棒圖等方式對設備的狀態(tài)進行實時監(jiān)視。當電氣設備發(fā)生故障時，系統(tǒng)要能夠自動報警并且確保聯鎖功能的正常發(fā)揮；（2）在中控室，操作人員可以通過計算機控制系統(tǒng)來實現所有電氣設備的監(jiān)視和管理。對于重要設備和參數的控制要做好操作權限的設備，避免電氣設備誤動作和參數誤修改對系統(tǒng)的正常運行產生影響，此外系統(tǒng)應具有豐富的報表功能，方便操作人員對電氣設備狀態(tài)和故障信息等進行查詢（結果以圖形或文本等方式進行展示）。

根據上述要求，垃圾發(fā)電廠電氣設備運行狀態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)的具體功能如下：將現場各種模擬量通過傳感器轉換為電信號傳送到后續(xù)單元，如溫度、濕度、開關量、壓力、電流、電壓等信號；對傳感器傳輸來的信號進行適當的預處理，如用濾波器對干擾信號進行抑制、將信號幅值調整到合適的電平等；將經過預處理的信號進行A/D轉換和記錄；將采集到的信號經高抗干擾的光纖設備傳輸到后續(xù)單元；通過相應的監(jiān)測參數反映電氣設備的運行工況，當發(fā)現運行工況異常時，一方面迅速啟動應急報警，提醒操作人員加強操作控制和設備維護，另一方面采取選擇性控制；操作記錄打印、事故追憶打印、報警打印、SOE打印、周期性報表等功能；將監(jiān)控到的電氣設備實時運行狀態(tài)數據傳輸到PI數據庫進行存儲；根據需要設置一些不同權限的用戶并用密碼加以保護，高權限用戶可以創(chuàng)建低權限用戶，并且可以對低權限用戶進行授權。

2 系統(tǒng)的構成

2.1 系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

電氣設備運行狀態(tài)實時監(jiān)控在垃圾發(fā)電廠的應用主要經歷了如下四個階段：第一個階段主要是依靠控制技術、計算機技術、通信技術及圖形顯示技術，確保系統(tǒng)具有集中監(jiān)視和分散控制的功能；第二個階段開始采用環(huán)式和總線式的通信方式，支持局域網協(xié)議，從而實現了電氣設備監(jiān)控的自動化；第三個階段采用了更為先進的局域網技術，力求使不同電氣設備間的運行狀態(tài)數據可以進行互聯和交換；第四個階段通過利用現場總線，使電氣設備運行過程中的狀態(tài)信息交換范圍一直延伸到生產現場。

2.2 系統(tǒng)的三級網絡方案

根據垃圾發(fā)電廠電氣設備運行狀態(tài)實時監(jiān)控的具體要求和系統(tǒng)發(fā)展趨勢，本文構建了三級實時狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，具體說來：第一級為現場控制級，通過將各監(jiān)控站點及現場基本監(jiān)控單元的電氣設備運行狀態(tài)實時數據進行格式轉換，并將轉換后的數據傳輸到實時數據交換網絡；第二級為網絡通信級，作為現場控制級和監(jiān)控管理級間的聯系橋梁，其采用網絡通信協(xié)議來將現場實時數據傳輸給監(jiān)控管理級；第三級為監(jiān)控管理級，將網絡通信級傳輸而來的電氣設備運行狀態(tài)實時數據進行加工，在瀏覽終端以圖表或文字等形式進行展示，以確保服務器、數據庫、管理計算機等可以根據需求對這些數據進行取用。

2.3 PI數據庫系統(tǒng)的應用

在垃圾發(fā)電廠電氣設備運行狀態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)的構建中，考慮選用實時數據庫而非關系型數據庫，這是基于如下考慮：系統(tǒng)需要保存大量的電氣設備運行狀態(tài)實時數據，如果這些數據不加以壓縮而直接存儲，那么數據很容易占滿磁盤空間，而實時數據庫可以通過接口采集實時數據，利用高效壓縮算法來存儲海量實時數據，其所需的存儲空間僅為關系型數據庫的2%左右；關系型數據庫的數據存放速度較慢，而系統(tǒng)面對的是數萬點實時數據以秒級的間隔存放，為此關系型數據庫無法滿足此要求；關系型數據庫將所有內容存儲在一個文件內，這給海量數據的存放和維護造成了困難。

綜合考慮上述因素，本系統(tǒng)最終選用了PI數據庫系統(tǒng)，其在加速用戶投資回報、彌合業(yè)務控制與業(yè)務管理間的信息缺口、提供一體化安全保障機制、提高數據存儲效率和降低磁盤占用空間等方面具有強大的技術優(yōu)勢。

2.4 系統(tǒng)效益

利用上述方案，本文所構建的垃圾發(fā)電廠電氣設備運行狀態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)可以在不增加硬件投資的基礎上，將監(jiān)控系統(tǒng)的實時數據經以太網傳輸到PI系統(tǒng)數據庫進行存儲，三級網絡也可以將監(jiān)控管理級和現場控制級進行良好分離，提高系統(tǒng)的安全性。此外，PI系統(tǒng)數據庫所擁有的良好數據存儲技術和壓縮技術，可以極大地改善傳統(tǒng)DCS自身專用型數據庫帶來的諸多不便。

3 結語

現階段垃圾處理項目已經成為城市基礎建設之一，利用垃圾焚燒所產生的熱能發(fā)電，對于改善和提高城市居民生活質量，實現國家“節(jié)約能源、保護環(huán)境”的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標具有重要意義。而以電氣設備運行狀態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)為基礎，實現整個垃圾發(fā)電廠電氣設備狀態(tài)信息的實時監(jiān)控和共享，為電氣設備運行的現代化管理奠定了堅實基礎。

參考文獻

[1]王小燕.電氣設備遠程監(jiān)控技術研究[J].工程技術，2016，（21）.

[2]田曉斐.電氣設備智能化監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應用[J].自動化應用，2016，（7）.endprint