電廠自動化調(diào)度系統(tǒng)優(yōu)化研究

楚登攀

摘要：調(diào)度系統(tǒng)是工廠生產(chǎn)的大腦，其自動化程度高低決定了工廠生產(chǎn)水平。為了提高工廠生產(chǎn)效率，實現(xiàn)辦公自動化的目的，對東龐矸石熱電廠原有系統(tǒng)進行了升級改造，通過升級改造，取得了較好效果，極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。本系統(tǒng)在熱電廠調(diào)度系統(tǒng)中和工業(yè)實時應用中的地位十分重要，現(xiàn)對此自動化系統(tǒng)的具體應用進行詳細論述，以供參考。

關(guān)鍵詞：電廠自動化調(diào)度系統(tǒng)優(yōu)化

Research on Optimization of Power plant Automatic Dispatching System

CHU Dengpan

（Dongpang Gangue Thermal Power Plant of Jizhong Energy Co.， Ltd.， Xingtai，Hebei Province，054000 China）

Abstract： Scheduling system is the brain of factory production， and its degree of automation determines the level of factory production. In order to improve the production efficiency of the plant and realize the purpose of office automation， we have upgraded the original system of Dongpang gangue thermal power plant. Through the upgrading， good results have been achieved， which greatly improves the production efficiency and reduces the production cost. The system plays a very important role in the dispatching system of thermal power plant and industrial real-time application. The specific application of the automation system is discussed in detail for reference.

Key Words： Power plant; Automation; Dispatching system; Optimization

東龐矸石熱電廠目前容量為3臺循環(huán)流化床鍋爐（分別為75t/h、35t/h、65t/h）配3臺6MW汽輪發(fā)電機的熱電廠，由3臺動力鍋爐和3臺汽輪發(fā)電系統(tǒng)組成，多而分散的盤裝儀表系統(tǒng)分布在全廠6個控制室。這個系統(tǒng)使用的設(shè)備比較多且型號比較大，檢測獲得的參數(shù)數(shù)量比較多，且比較分散，因此相關(guān)管理人員需要重點研究如何在供熱條件以及發(fā)熱效率上，處理各個機械設(shè)備之間的運行參數(shù)，爭取使鍋爐系統(tǒng)實現(xiàn)高效運行、低能耗運轉(zhuǎn)。本系統(tǒng)使用的6個設(shè)備操作環(huán)境在距離上相差幾十米甚至是上百米，而東龐熱電廠的中心調(diào)度室距離作業(yè)現(xiàn)場的距離已經(jīng)超出100 m，整個生產(chǎn)管理以及指揮調(diào)度基本只能依靠電話進行監(jiān)控管理，不能直接在現(xiàn)場進行監(jiān)控管理，使得現(xiàn)場操作人員存在虛報數(shù)量、隱瞞實際情況的問題，導致各個設(shè)備存在調(diào)而不度的尷尬問題。再加上整個系統(tǒng)的運行效率比較低，會頻繁出現(xiàn)故障問題。為了進一步提升生產(chǎn)調(diào)度管理，需要不斷提升生產(chǎn)運行效率，盡量降低生產(chǎn)成本，以研華-4000系列的遠程網(wǎng)絡模塊檢測系統(tǒng)和浙江中控股份有限公司研制的無紙記錄儀作為主要研究內(nèi)容，將計算機網(wǎng)絡是為操作平臺，已經(jīng)創(chuàng)建了可以遠程調(diào)度管理的計算機系統(tǒng)，本文將會重點研究下層檢測網(wǎng)絡中各個模塊的優(yōu)化方式。

1系統(tǒng)組成簡介

系統(tǒng)主要由6個操作設(shè)備間構(gòu)成，每一個操作間都需進行壓力檢測、溫度檢測、流量檢測、液位檢測，計算機檢測需要使用數(shù)據(jù)處理和參數(shù)檢測的總量已經(jīng)達到69個，這些數(shù)值已經(jīng)分散在各個儀表盤內(nèi)部模塊以及無紙記錄儀上，技術(shù)人員可以借助智能儀表處理一部分熱工參數(shù)，還可以運用變送器將余下的熱工參數(shù)轉(zhuǎn)化為標準信號，并將其傳輸?shù)竭h程檢測處理的接口模塊上，在經(jīng)過模塊內(nèi)部的計算機芯片進行輸送處理以后，可以經(jīng)過串行數(shù)據(jù)總線RS485將相關(guān)數(shù)據(jù)直接上傳到檢測計算機中，工業(yè)計算機即可以利用接口轉(zhuǎn)換模塊順利完成和其余模塊的通信處理，能夠?qū)⑺幸呀?jīng)采集好的檢測數(shù)據(jù)匯總在計算機中，在完成數(shù)據(jù)處理以后，可以順利實施數(shù)據(jù)的量程轉(zhuǎn)換。通過對一時間段手機的溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)實施補償計算，能夠計量出總流量值 [1]。在完成該過程以后，技術(shù)人員可以直接將已經(jīng)檢測到的63個熱工參數(shù)以及40個后續(xù)計算獲得的參數(shù)值利用計算機實施數(shù)據(jù)傳送處理。

在工業(yè)檢測計算機上安裝組態(tài)王軟件，能夠順利調(diào)度管理電池的畫面組態(tài)，還能夠創(chuàng)建比較完整的數(shù)據(jù)庫，采集獲取的數(shù)據(jù)可以在組態(tài)界面上實時展現(xiàn)出來 [2]。亞控科技具備比較完整的自動化軟件產(chǎn)品管理線。數(shù)據(jù)采集平臺KingIOServer的應用優(yōu)勢在于能夠順利完成工業(yè)設(shè)備、協(xié)議接口的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)解析以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā);監(jiān)控平臺組態(tài)王KingView系列能夠檢測各種設(shè)備的運行情況、某個工段或生產(chǎn)線運行情況的監(jiān)視控制;廠級監(jiān)控平臺使用的KingSCADA系列可以側(cè)重管理廠級生產(chǎn)運營管理的全方位監(jiān)控管理;KingSuperSCADA不僅能夠切實滿足集團級以上的生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控管理需要，還具備一定的自主研發(fā)能力、安全控制能力，可以提升國家公共安全、工業(yè)信息安全;工業(yè)行業(yè)歷史數(shù)據(jù)庫實時監(jiān)測平臺KingHistorian對海量數(shù)據(jù)實施儲存管理、查詢管理;進行一體化管理的全組態(tài)平臺KingFusion產(chǎn)品能夠協(xié)助企業(yè)進行產(chǎn)業(yè)監(jiān)控管理以及生產(chǎn)經(jīng)營管理，可以突破企業(yè)內(nèi)部的縱向數(shù)據(jù)流以及橫向數(shù)據(jù)流，能夠創(chuàng)建了企業(yè)過程數(shù)據(jù)以及業(yè)務數(shù)據(jù)的一體化管理平臺，能夠迅速進行MES系統(tǒng)方案管理和智能生產(chǎn)系統(tǒng)的方案設(shè)計[3]。

2使用牛頓I-7017設(shè)計電廠調(diào)度檢測系統(tǒng)出現(xiàn)的問題

東龐礦矸石熱電廠使用的遠程調(diào)度管理系統(tǒng)具有較強的抗干擾能力，運行環(huán)境比較惡劣，因此檢測系統(tǒng)的可靠性比較高，能夠?qū)崟r檢測數(shù)據(jù)。牛頓I-7017實際上是一種八路A/D轉(zhuǎn)換模塊，涵蓋很多輸入模塊，在進行項目設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試時，需要將模塊運用在工業(yè)企業(yè)進行實時測控管理，測量精準度比較高，可以借助RS485進行遠程管理[4]。若是將這種模塊視為調(diào)度系統(tǒng)的檢測基礎(chǔ)，能夠切實滿足可靠性要求、實時性要求。在應用電廠調(diào)度系統(tǒng)時需要妥善處理關(guān)鍵設(shè)計點，方能將系統(tǒng)的調(diào)度功能充分發(fā)揮出來。

2.1原本檢測系統(tǒng)和計算機檢測系統(tǒng)出現(xiàn)的共性問題

在對傳統(tǒng)的工業(yè)系統(tǒng)實施技術(shù)改造處理時，需要留存原本的儀表檢測系統(tǒng)，需要從傳統(tǒng)系統(tǒng)中提取出比較主要的檢測信號，盡管牛頓模塊已經(jīng)具備比較全面的輸入信號，需要在電廠設(shè)備上安裝一些傳感器、變松器、電力檢測線路，應該在已有檢測系統(tǒng)中提取信號。因為壓力信號、流量信號、液位信號需要利用變送器將信號傳遞到儀表盤位置上，僅需將模塊內(nèi)部的電流串聯(lián)到變送器電流回路中，能夠運用儀表以及牛頓模塊檢測變送器的輸出信號。

其中相對比較麻煩的是溫度類信號，很多溫度儀在收集溫度時，需要借助從熱電偶以及熱電阻進行信號輸入管理，工作人員通過使用一體化溫度變送器能夠優(yōu)化解決此類問題，可以直接將其安裝在電力調(diào)度現(xiàn)場傳感器的接線盒內(nèi)部，能夠?qū)F(xiàn)場和儀表盤的連線置于一體化溫度變送器進行供電管理、信號輸出管理，不需要從現(xiàn)場位置向儀表盤進行拉線處理，需要將溫度儀表的輸入回路電流更改為標準電流信號，將溫度儀表以及模塊輸入到變送器電流輸出回路中，能夠全面檢測溫度信號的變化情況[5]。

2.2模塊輸入回路在保護過程中出現(xiàn)的問題

由于牛頓-7017 模塊具備很多輸入方式，因此在輸入回路內(nèi)部位置添加保護系統(tǒng)比較困難，因此一般情況下技術(shù)人員會在工業(yè)檢測環(huán)境中，將電流檢測輸入回路和之前的儀表電流回路串聯(lián)在一處，可以從輸電線路上引進很多比較強的交流以及直流干擾信號。在處理Ⅱ型壓力變送器的時候，因為輸出回路會串聯(lián)很多用于信息反饋的饋線圈，在變送器已經(jīng)中斷電源的時候，會出現(xiàn)很多比較高的反電勢，此時開路電壓能夠達到60 V，可能會導致牛頓模塊的輸入回路出現(xiàn)被打壞的現(xiàn)象。

在電廠調(diào)度現(xiàn)場使用模塊檢查回路是否出現(xiàn)斷電檢修，需要設(shè)計一個不影響模塊正常檢測管理，應該在出現(xiàn)非正常高壓時，對輸入模塊的電流加強保護，工作人員可以使用2個處于反接狀態(tài)的5 V穩(wěn)壓管進行并聯(lián)安裝在電阻兩段位置，從而產(chǎn)生電流輸入回路模塊，能夠有效解決這種問題。若是2個125 Ω的電阻串聯(lián)電流可以正常被檢測管理，能夠?qū)⒛K輸入端口的交流電、直流電減少到原值的10%。

在穩(wěn)壓管進行串聯(lián)處理時，需要對模塊端口電壓實施維護管理，需要特別注意的是，盡管模塊端口電流的最大電壓是2.5 V，但是在設(shè)計穩(wěn)壓管時需要盡量設(shè)置的略高一點，且需要使用圖示儀進行測量，確保在穩(wěn)壓管反串電壓處于2.5 V時，不會出現(xiàn)泄漏電流直接影響到模塊檢測處理的精準度。

2.3系統(tǒng)在實時性以及可靠性方面出現(xiàn)的問題

本機系統(tǒng)主要是工業(yè)企業(yè)的實時檢測系統(tǒng)，對于系統(tǒng)的可靠性以及實時性的要求比較嚴格，在運用此系統(tǒng)檢測管理計算機時，需要對數(shù)據(jù)源實施材料處理，同時也是整個系統(tǒng)是否能夠正常運行使用的判斷依據(jù)。從硬件上分析，工業(yè)控制計算機具備比較強的抗干擾效果，運用電子盤能夠替代硬盤，具有的可靠性比較高，經(jīng)過反復研究可以發(fā)現(xiàn)，C語言的電子編程效率更加高，可以直接對端口位置實施操作。

本系統(tǒng)可以對20個瞬時流量參數(shù)實施檢測處理，在進行溫度補償以及壓力補償時，可以綜合計算總流量，應該每隔5 s實施一次計量，對于軟件的實時性要求比較高，而C語言的運行效率比較高，可以充分發(fā)揮出系統(tǒng)的應用優(yōu)勢，通信處理程序、數(shù)據(jù)采集程序、時間處理程序的運行時間不會超出3 s。調(diào)度系統(tǒng)的運行效果可以證明電廠調(diào)度設(shè)計的正確性，需要將工作檢測計算機置于發(fā)電機操作空間內(nèi)，從2019年10月運行到2022年初并未出現(xiàn)任何故障問題，導致發(fā)電機出現(xiàn)跳閘問題的強干擾信號并不會影響設(shè)施正常運行管理[6]。

2.4模塊通信程序在可靠性上出現(xiàn)的問題

由模塊以及計算機共同構(gòu)成的下層檢測網(wǎng)絡，實際上是一種主從處理系統(tǒng)，對各個模塊實施巡檢管理，并依次開展通信聯(lián)絡管理。工作人員通過計算機能夠運用RS485和下層檢測模塊創(chuàng)建通信聯(lián)絡程序，使用計算機底層BIOS INT14設(shè)施可以順利完成硬件管理。檢測模塊實際上是C語言實施程序管理的軟件，通過分析C 語言調(diào)試程序可以發(fā)現(xiàn)，在檢測模塊處于隨機停電情況時極易出現(xiàn)死機故障[7]。

造成死機的原因是，主機在向某一個模塊發(fā)射聯(lián)絡信號的時候，信號在處于聯(lián)絡狀態(tài)時，模塊電源將會出現(xiàn)斷電問題，若是檢測時間過長，可能會出現(xiàn)死機想象。在處理死機問題時，工作人員需要在利用計算機和模塊建立聯(lián)絡關(guān)系時開啟定時器，在聯(lián)絡時間已經(jīng)超出0.2 s的時候，模塊將難以產(chǎn)生回應信號，將會直接跳出等待程序，然后再實施聯(lián)絡管理，若是連續(xù)3次皆處于連接不上的狀態(tài)，則表示這種模塊已經(jīng)處于斷電狀態(tài)，屏幕上能夠直接展現(xiàn)出模塊運行情況，需要對模塊進行聯(lián)絡管理，能夠防止由于干擾問題導致的通信瞬時中斷問題，運行效果比較好。

3分析系統(tǒng)的運行效果

若是將計算機網(wǎng)絡視為操作平臺，需要使用計算機對電廠調(diào)度系統(tǒng)進行遠程管理，由于調(diào)度現(xiàn)場需要采集的數(shù)據(jù)比較多，可以自行開發(fā)設(shè)計數(shù)據(jù)接口的方式進行優(yōu)化處理。若是使用牛頓I-7000系列的遠程檢測模塊和多個儀表進行管理，可以使用大規(guī)模數(shù)據(jù)庫SQL server2000進行數(shù)據(jù)儲存，運用可視化比較強的編程語言Visual C++，能夠?qū)討B(tài)數(shù)據(jù)進行編寫管理。若是使用一次元件R4000的無紙記錄儀代替?zhèn)鹘y(tǒng)形式的指針記錄儀，數(shù)據(jù)記錄的精準度可達0.2級，材料損耗費用以及維修處理費用比較低。

整個系統(tǒng)的運行參數(shù)需要在生產(chǎn)調(diào)度的監(jiān)控管理下進行運行管理，系統(tǒng)具備健全的歷史記錄查詢管理、參數(shù)超限預警管理、趨勢圖展示管理，能夠進一步提升電廠調(diào)度管理水平。對比分析2021年和2020年的數(shù)據(jù)可知，2個月的總發(fā)電量可以達到40萬kW·h，電力收益近17萬，運用無紙記錄儀代替儀器傳統(tǒng)的記錄儀，每年能夠節(jié)省的材料費用以及維修費用近10萬，充分展現(xiàn)出現(xiàn)代化測控管理技術(shù)優(yōu)化改造傳統(tǒng)電廠調(diào)度的能力。

參考文獻

[1]竇維維，馬忠剛，李萌，等.核電廠安全控制顯示模擬系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].自動化儀表，2021，42（7）：59-62.

[2]邱革非，余欣蓉，金樂婷，等.多虛擬電廠博弈的區(qū)域電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報，2021，33（6）：75-83.

[3]謝宇崢，李常剛，張恒旭，等.火電廠給水系統(tǒng)功頻約束對電力系統(tǒng)頻率特性的影響[J].電力系統(tǒng)自動化，2021，45（7）：132-139.

[4]喬小杰.“互聯(lián)網(wǎng)+”與電力工業(yè)的探索和思考[J].能源與節(jié)能，2020（12）：45-47.

[5]楊基偉.現(xiàn)代電力調(diào)度運行中調(diào)度安全風險及控制分析[J].科技與創(chuàng)新，2021（14）：110-111.

[6]陸婷婷.智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)度自動化中的發(fā)展研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2019（18）：26-27.

[7]楊釗.電力監(jiān)控系統(tǒng)二次安全防護策略研究[J].電工技術(shù)，2021（13）：118-119，122.