火力發電廠運行狀態遠程監測系統設計

王婷

（貴州電力職業技術學院動力系動力教研室，貴州 貴陽 551417）

火力發電廠運行狀態遠程監測系統設計

王婷

（貴州電力職業技術學院動力系動力教研室，貴州 貴陽 551417）

結合國內電力行業集團公司設備管理、狀態監測和故障診斷的現狀和存在的主要問題，提出了一種依托最新的遠程監測技術，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及大規模數據倉庫的設備遠程監測管理中心的實施情況及關鍵技術，并展望了遠程監測中心的實施前景。

火力發電廠；遠程監測技術；狀態監測；故障診斷

在競爭的壓力下，電力行業對效益的追求日益強烈。企業生產裝置的運行與企業的效益息息相關。其中，大型機組是生產裝置中的核心設備，其運行好壞直接關系到火力發電廠的運行能力。因此，近年來企業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，離線監測由于其數據是離散的，無法做到早期發現故障征兆，捕捉故障發生全過程，不能完全滿足大機組狀態監測的要求，已逐步被在線監測取代。在工廠內部，在線監測系統可以實現信息在局域網內部傳遞。隨著網絡技術的發展和Internet的普及，集團公司的管理人員和專業人員希望能在異地，實時地掌握機組的運行情況，實現遠程的監測和遠程分析診斷，并使專家的經驗能更方便、有效的運用到更廣泛的領域。

1 火力發電廠的監控系統的架構設計

火力發電廠的監控系統設計（如圖一所示）主要包含集團網絡層設計、廠區局域網絡層設計以及現場信號網絡層設計三個單元。其中現場信號網絡設計主要包含對于發電現場設備工作過程中產生的各種模擬信號進行采集，這個工作為現場的采集板卡與相應的傳感器配合實現，而后采集板卡將采集到的模擬信號轉化為數字量送至廠區局域網絡層，廠區網絡層相應的軟件會將這些數據進行實時的匯總、顯示、分析、相應報警處置及數據保存，以便能夠起到故障預警以及分析的作用。另外，廠區網絡層還可以通過internet網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，對相應的數據進行對比分析，給出最專業的建議及解決方案，從源頭上預警故障的發生及在故障發生時最優化解決相應故障。

2 監控系統的子系統設計

一般來說，大型火力發電廠的電氣監控系統主要包括以下環節：

圖1 火力發電廠監控系統架構設計

2.1 主機DCS系統所包含的ECS模塊。

2.2 監控升壓變電站的NCS系統。

2.3 用于全廠電氣設備的輔助監控系統（UACS）。

2.4 傳統的電氣儀表、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對電氣系統的監測監控范圍

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

2.6 ECS數據量的處理與采集

模擬量處理包括回路斷線檢測功能、信號抗干擾、誤差補償、數據有效性合理性判斷及越限報警，最后經處理后數據并存入實時數據庫。

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，經判斷無誤后才能送至執行機構，為保證信號的電氣獨立性及準確性。

2..7ECS對電氣系統的監控功能

2.7.1 調節功能

調節變壓器有載調壓分接開關的位置。調節自動勵磁調節器（AVR）、各類輔機變頻器的可控硅導通角，從而達到調節發電機、電動機電壓和電流的目的。

2.7.2 控制功能

①發變組控制

對發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。

②廠用電源開關的控制

正常的合閘、分閘操作，由ECS軟手操發出指令實現。

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

2.7.3 事故處理

當發生事故、故障和越限等事件時，監控系統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

遠程監測中心對集團公司內所有關鍵機組全面獲取設備運行狀態信息，并充分利用網絡優勢，實現設備狀態信息的多角度利用，數據多層次共享，可以實現在以下三大應用：

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據倉庫，對全國各大生產廠的機組運行數據進行統一集中的遠程管理。機組運行數據長期統一的保存和管理，有利于集團公司積累歷史經驗，利用信息的價值提高企業競爭優勢。

3.2 遠程機組診斷和維護平臺方面的應用

通過遠程監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，集中于遠程監測中心的大型案例庫中統一管理；通過專業診斷小組，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則庫；進而，結合最新的故障診斷理論基礎知識的發展，發展自動專家診斷系統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企業所需要的專業設備診斷人員。

3.3 機組信息溝通和交流平臺方面的應用

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

結語

大型火力發電廠的的規模越來越大，牽涉的電氣及機械設備眾多、接線復雜，通過構建三層網絡結構的方式，可以實現對發電廠運行狀態的實時監測與記錄，并利用遠程中心的模式可以實現故障預警、故障排除檢修以及工程技術人員培訓，在優化器系統運行的基礎上，可靠的降低運行成本。

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

[2]崔志強，楊忠彪.DCS系統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.發電廠電氣系統自動化技術應用分析[J].赤子，2009（6）.

TU271.1

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