熱電機組以熱定電在線監測系統廠站的設計與開發

李冠華，金 鑫，楊璐羽

(國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006)

熱電機組以熱定電在線監測系統廠站的設計與開發

李冠華，金 鑫，楊璐羽

(國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006)

熱電機組以熱定電在線監測系統建設是提高能源綜合利用效率、加強環境保護的重要舉措，是國家的一項重要能源產業政策。介紹了東北電網有限公司熱電機組以熱定電在線監測系統，包括系統架構的設計、組態畫面制作、工業數據庫、數據采集與數據轉發等關鍵技術問題。

485協議;DCS;CAN總線

東北網調供熱機組以熱定電在線監測系統的主要開發目的是對調度主要供熱機組進行調峰特性的在線監測和計算，監測機組不同供熱量下的負荷以及供熱情況，使調度中心在供熱期更加合理地安排機組的運行方式和機組負荷，充分發揮機組的調峰和供熱潛力，保證電網的安全、穩定運行，同時保證在滿足電網合理調度的情況下不影響地方的供熱質量。

供熱機組以熱定電在線監測系統由電網管理主站和熱電廠子站構成，本文從子站的建設角度，設計了子站的系統架構，并對采集前端的選型、歷史數據的匯總及查詢、數據包的轉發等關鍵技術問題給予了闡述。

1 系統架構

按照數據流程可分為熱電廠站數據采集層、熱電廠站服務器層與電網管理層等三層［1］，其結構如圖1所示。

采集層由信號測量裝置、數據采集器、信號電纜、總線通信卡、光電隔離器、機柜構成，負責原始信號的采集并與廠站服務器進行通信。

熱電廠端服務器層包括服務器、數據庫軟件、應用軟件及監視打印裝置組成。服務器對采集的實時數據進行實時監測、計算、統計并存儲在本地數據庫內。根據電力管理部門計算機的指令隨時可將所存儲的數據通過電力通信網發送給電力管理部門通信服務器［2］。

電網管理層包括主站服務器 電力管理部門數據庫及相應的Client端管理程序。主站服務器從調度數據網提取所需數據，供客戶端程序調用，客戶端計算機通過所接收的數據實時監測各發電機組的供熱和發電情況，考察、考核各熱電廠中各臺機組的供熱、供電情況，制定以熱定電考核曲線。

2 監測信號的采集

數據采集承擔以熱定電監測信號的采集，從數據的安全性、可靠性、經濟性和可操作性的角度出發，數據采集的信號源取自熱網首站和機組DCS。對DCS中有的，在DCS機柜中增加AO模板輸出4～20 mA信號送至數據采集器;對DCS中沒有的，需要在現場安裝測點和傳感器，由數據采集器直接進行參數采集，經過數據處理后傳送到監測服務器中。

由于各廠機組情況不同，信號地點分散，故本監測系統采用分布式數據采集網絡，將數據采集器(WT300遠程數據采集前端)分別安裝在機組和熱網首站電子間，掛在通信卡為核心的總線網上。該數據采集網絡的特點是:①網絡可靠。通信結構采用了CAN控制器局域網 (Controller Area Network)，這是可靠性很高的現場總線網絡，通信速度最高10 Mbps，通信距離可達10 km。②組態方便靈活，每個采集前端具有20個通道，每個通道可通過軟件組態成任何一種模擬量輸入，如熱電偶、熱電阻、4～20 mA、0～5 VDC等，簡化了工程設計和備件種類。③系統易于擴展。如要增加測點，在測點集中處添加采集器即可。④參數自校正。采集器有輸入斷路檢測、零點自動校準、系統自動校準等功能，隨時檢測和修正由于外界條件變化引起的測量誤差，保證采集前端的采集精度。

3 組態畫面設計

以往監控系統大多使用單片機和C或C++來實現［3］，這種結構實現起來需要涉及很多硬件的底層開發，開發成本高、開發周期長，另外人機接口 (UI)也不是很友好。廠站服務器采用北京亞控公司的工業控制組態軟件組態王作為組態軟件，通過利用其內置的圖庫和簡單的命令語言就可以方便地對監控界面進行設計并以動畫方式顯示控制設備的狀態，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利地生成各種報表。另外，它還具有豐富的設備驅動程序，可以通過驅動程序配置向導來添加設備進而完成數據的采集、存儲、展示等功能。

另外 通過開發歷史曲線控件 可以在監控系統運行的過程中在線加入某個量 (見圖2)，查看該變量歷史變化曲線并查看該段時間的統計值，如:最大值、最小值、平均值等 (見圖3)。

圖2 歷史控件配置畫面

圖3 變量歷史曲線查詢畫面

在該歷史曲線中可以通過移動左右游標來查詢任意時間段當中平均值、最大值、最小值及其出現的時間。另外，可以通過如圖3所示的對話框來調整時間軸的開始、結束時間和數值軸的顯示方式。

4 工業數據庫

工業數據庫是在20世紀80年代由美國OSI公司提出，對工業海量過程數據進行采集和存儲，并通過各種手段挖掘企業信息，它是工業企業信息化系統的核心和基礎。

亞控公司工業歷史數據庫從2006年推出的KingKDB1.0 到現今的 KingHistorian3.0，成功應用于電力、設備遠程管理、煤炭、水利、水處理等行業。亞控工業庫主要功能:①能夠處理工業海量連續過程數據;②具備多種數據壓縮功能;③多客戶端并發訪問。

表1給出了工業庫與PI數據庫的比較 (計算硬件采用4核CPU，8G內存)。

廠站的數據庫采用亞控公司開發的工業數據庫KingHistorian3.0，工業數據庫與廠站系統的配合使用，使系統運行更穩定。另外該工業數據庫對實時數據的存儲能力強，可以按月歸檔歷史數據，保證歷史數據至少保存1年以上［4］。

表1 工業庫與PI數據庫比較

該數據庫能夠使系統全面、準確地保留必要數據的歷史信息，使系統任何時間都可以精確再現歷史信息，很好地滿足對工業生產過程中實時數據進行海量存儲并且具有極高歷史數據查詢響應速度。

5 電力102轉發驅動

電網管理主站是通過DL102規約對廠站工業數據庫中的數據進行讀取、解析的。電力102轉發驅動正是實現接受來自主站的查詢報文［5］，解析后在工業庫中查詢所需的數據，最后根據DL102傳輸協議將數據上傳到主站的功能。

寄存器數據最快1 min寫入數據庫1次。這樣組態王就可以解析電網管理主站發來的指令，在數據庫中讀取符合要求的變量并打包上傳到主站服務器。

6 結束語

借助現代化的計算機信息工程技術為遼寧省所有供熱狀況實現在線監測，同時對歷史數據進行匯總查詢，實現生產實時監管現代化、信息管理網絡化、管理決策科學化。加強信息交流，提高工作效率，降低勞動強度，提高企業決策的時效性，從而獲取更大的經濟效益。

［1］ 閻 欣.組態王和PLC實現遠程監控系統 ［J］.東北電力技術，2007，28(3):19-21.

［2］ 楊志平.火電機組性能監測與優化研究［D］.華北電力大學 (北京)，2003.

［3］ 付宏偉，楊廣華，隋金雪，等.基于DDE的火力發電機組經濟運行在線監測系統 ［J］.儀器儀表用戶，2005，12(2):46-47.

［4］ 佟 鵬.基于B/S模式的電廠模塊化在線監測系統研究［D］.華北電力大學 (河北)，2004.

［5］ 楊吉青，肖 揚，丁德全.機組運行經濟性在線監測與分析系統研究與開發［J］.東北電力技術，2005，26(10):24-26.

Design and Development of Online Monitoring System Determining Power by Heat for Thermal Power Plant

LI Guan-hua，JIN Xin，YANG Lu-yu
(Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China)

The construction of online monitoring system determining power by heat is an important measure to improve the energy utilization efficiency and strengthen environmental protection，also it is an important national energy industry policy.This article describes the online monitoring system determining power by heat，including design of system architecture and configuration screens，industrial database，data acquisition and data forwarding and other key technical issues.

485 protocol;DCS;CAN bus

TM61;TM732;TM76

A

1004-7913(2014)01-0008-03

李冠華 (1983—)，男，碩士，工程師，主要從事技術監督工作。

2013-09-10)