保安線路監(jiān)控中心實(shí)施方案探討

李哲璽 田志鵬

發(fā)電廠到鋁廠的保安線路投運(yùn)后，為了能及時(shí)有效的實(shí)現(xiàn)鋁廠側(cè)與電廠側(cè)的系統(tǒng)及設(shè)備的運(yùn)行工況進(jìn)行監(jiān)控和記錄，故障情況下能第一時(shí)間了解各方設(shè)備與系統(tǒng)運(yùn)行狀況并進(jìn)行及時(shí)分析，為此設(shè)立能實(shí)現(xiàn)該功能的監(jiān)控中心，并就保安線路監(jiān)控中心實(shí)施方案進(jìn)行探討、分析。

一、前言

鋁廠二期二系列運(yùn)后，現(xiàn)有220KV變電站雙回線不能滿足供電需求且供電電源單一，供電可靠性差。為解決鋁廠雙回線不能滿足遠(yuǎn)期負(fù)荷的供電以及供電電源單一等問(wèn)題，建設(shè)了電廠至鋁廠220KV雙回線路作為保安供電線路，為保證發(fā)電廠至電解鋁廠保安線路投運(yùn)后，雙方能及時(shí)有效的對(duì)鋁廠側(cè)與電廠側(cè)的系統(tǒng)及設(shè)備的運(yùn)行工況進(jìn)行監(jiān)控和記錄，故障情況下能第一時(shí)間了解各方設(shè)備與系統(tǒng)運(yùn)行狀況并進(jìn)行及時(shí)分析，電廠計(jì)劃在機(jī)組集控樓12.6米層設(shè)立能實(shí)現(xiàn)該功能的監(jiān)控中心。

二、接入監(jiān)控中心主要數(shù)據(jù)

電廠側(cè)：#1-#3機(jī)組主要設(shè)備狀態(tài)及主要運(yùn)行參數(shù)；#1-#3機(jī)組主要輔機(jī)及公用系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及主要運(yùn)行參數(shù)；直供線路、電廠側(cè)線線路、母線運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)；電氣及主機(jī)、主要輔機(jī)報(bào)警信號(hào)；分時(shí)有功、無(wú)功電度量。

鋁廠側(cè)：350KA、400KA整流機(jī)組設(shè)備狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)；220KV各段母線、聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)、進(jìn)線開(kāi)關(guān)狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)；電解系列直流電流、電壓；直流開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)；鋁廠有載調(diào)壓變的調(diào)變擋位指示；穩(wěn)流系統(tǒng)控制電流量；分時(shí)有功、無(wú)功電度量。

三、系統(tǒng)構(gòu)成

將所需數(shù)據(jù)由電廠#1-#3機(jī)組及鋁廠綜自系統(tǒng)取出（取得方式見(jiàn)后述兩個(gè)方案），經(jīng)物理隔離后送至監(jiān)控中心數(shù)據(jù)服務(wù)器。在電廠#3號(hào)機(jī)組控制臺(tái)、值長(zhǎng)臺(tái)分別設(shè)一臺(tái)后臺(tái)監(jiān)控機(jī)，在鋁廠400KA控制臺(tái)設(shè)一臺(tái)后臺(tái)監(jiān)控機(jī)。后臺(tái)監(jiān)控機(jī)的數(shù)據(jù)均取自監(jiān)控中心數(shù)據(jù)服務(wù)器。同時(shí)設(shè)置兩臺(tái)歷史數(shù)據(jù)記錄服務(wù)器，對(duì)所接收的鋁廠側(cè)與電廠側(cè)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)記錄。操作員站及歷史服務(wù)器均放置于一組操作臺(tái)/柜內(nèi)。

監(jiān)控中心設(shè)置工程師站用于維護(hù)集控中心系統(tǒng)及邏輯和畫(huà)面組態(tài)；布置3臺(tái)操作員站分別用于監(jiān)視鋁廠設(shè)備和電廠設(shè)備運(yùn)行情況。一組大屏幕顯示器，對(duì)需要關(guān)注的數(shù)據(jù)及工況進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。

發(fā)電廠機(jī)組側(cè)數(shù)據(jù)傳輸：通過(guò)“OPC通訊規(guī)約”將發(fā)電機(jī)組相關(guān)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接入集控中心監(jiān)控系統(tǒng)，集控中心接口站運(yùn)行OPC-Server，機(jī)組通訊接口站運(yùn)行OPC client程序。機(jī)組通訊接口站距離集控中心接口站距離較近，采用網(wǎng)線連接，直接從機(jī)組通訊接口站到集控中心接口站“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”連接。

鋁廠側(cè)數(shù)據(jù)傳輸：通過(guò)“IEC104通訊規(guī)約”將鋁廠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接入集控中心監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控的功能。集控中心接口站作為104通訊的主站，鋁廠通訊接口站做從站。鋁廠通訊接口站距離集控中心接口站距離較遠(yuǎn)（約3公里），采用單模光纖連接，實(shí)現(xiàn)從鋁廠通訊接口站到集控中心接口站“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”連接見(jiàn)圖1。

監(jiān)控中心機(jī)房的布置，由施工單位或由其委托具有資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)?？傮w設(shè)想，靠近汽機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)層布置值班人員，另外一側(cè)布置設(shè)備，中間由大屏隔開(kāi)。

四、電廠數(shù)據(jù)取得的兩種方案及建議

方案一是從DCS系統(tǒng)、NCS系統(tǒng)、輔助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等系統(tǒng)取得。方案二保持監(jiān)控系統(tǒng)基本硬件配置（操作員站、歷史站、監(jiān)控機(jī)、大屏幕、操作臺(tái)等）不變的情況下，電廠側(cè)數(shù)據(jù)源不從DCS系統(tǒng)、輔助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、NCS系統(tǒng)分別取出，而是改為由廠級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）統(tǒng)一取出。監(jiān)控中心原有功能不變。

方案的對(duì)比：

方案一的優(yōu)點(diǎn)在于能分別全面的進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，能對(duì)電、鋁兩側(cè)的工況及設(shè)備運(yùn)行情況實(shí)時(shí)全面的了解，且數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹虚g環(huán)節(jié)少、可靠性較高，電廠側(cè)單臺(tái)機(jī)組設(shè)備故障不影響其他數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)視。

缺點(diǎn)在于監(jiān)控中心敷設(shè)至各系統(tǒng)接口的線纜較多；為了保證電廠側(cè)各系統(tǒng)的安全，各系統(tǒng)傳輸接口后需增加單項(xiàng)隔離裝置；另外還需單獨(dú)采購(gòu)DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)軟件方能保證此系統(tǒng)數(shù)據(jù)的正確傳輸。此方案投資相對(duì)較大，實(shí)施過(guò)程將會(huì)對(duì)電廠生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生一定影響。

方案二優(yōu)點(diǎn)SIS系統(tǒng)已將全廠主輔機(jī)及公用系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集，并有預(yù)留的數(shù)據(jù)通訊輸出接口，只需敷設(shè)監(jiān)控中心至SIS系統(tǒng)通訊系統(tǒng)接口線纜即可滿足傳輸要求；SIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集時(shí)已與電廠側(cè)其他系統(tǒng)進(jìn)行了單項(xiàng)隔離，不必新增加物理隔離裝置；數(shù)據(jù)傳輸與電廠運(yùn)行系統(tǒng)完全隔離，對(duì)系統(tǒng)的影響幾乎為零；此方案原系統(tǒng)增加設(shè)備相對(duì)較少，能適當(dāng)降低造價(jià)，監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸對(duì)原電廠側(cè)各系統(tǒng)的影響較小。

其缺點(diǎn)在于SIS系統(tǒng)本身對(duì)數(shù)據(jù)的采集及傳輸過(guò)程都需要一定的時(shí)間，SIS輸送到監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)有一定的延時(shí)，這樣就出現(xiàn)監(jiān)控的時(shí)效性有可能降低，對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的刷新時(shí)間是否滿足監(jiān)控系統(tǒng)的要求無(wú)法準(zhǔn)確判斷，有必要進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)調(diào)研。另外SIS系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)電廠側(cè)數(shù)據(jù)采集的失敗。

綜合評(píng)估建議采用方案二。

五、實(shí)施計(jì)劃

如果按照方案一實(shí)施，在監(jiān)控中心設(shè)備安裝完畢后即可進(jìn)行將電廠側(cè)、鋁廠側(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)的采集與畫(huà)面的編譯工作（需兩側(cè)原有控制系統(tǒng)廠家配合進(jìn)行），電廠1、2號(hào)機(jī)組各系統(tǒng)可以先行進(jìn)行接入工作。由于正在施工期間，3號(hào)機(jī)組的數(shù)據(jù)采集可以與DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)與畫(huà)面工作同步進(jìn)行。

由于電廠側(cè)SIS系統(tǒng)正在進(jìn)行升級(jí)完善，如采取第二種方案需在SIS系統(tǒng)完善后進(jìn)行。方案二實(shí)施相對(duì)簡(jiǎn)單，不必與各系統(tǒng)分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的工作，監(jiān)控中心設(shè)備安裝完畢后直接從SIS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集即可。

兩種方案只是電廠側(cè)數(shù)據(jù)采集的源頭有所改變，其他基本一致，電廠電控樓具備監(jiān)控中心設(shè)備招標(biāo)采購(gòu)及安裝的條件，系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計(jì)及設(shè)備供貨及時(shí)，監(jiān)控中心與3號(hào)機(jī)組可以同時(shí)投入運(yùn)行。

六、結(jié)語(yǔ)

這種智能監(jiān)控中心的研究還處于起步階段，在技術(shù)和方法上仍需進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新，才能實(shí)現(xiàn)實(shí)用化、商業(yè)化，才能發(fā)揮更大的潛力。

作者單位：山西京能呂臨發(fā)電有限公司