垃圾發電廠電氣設備運行狀態實時監控系統的研究

李景波

摘 要：垃圾發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控系統，相互間難以實現信息和數據的共享，為此構建一個系統來實現全廠電氣設備的全面監控和信息完整就極具價值了。

關鍵詞：垃圾發電廠；電氣設備；運行狀態；實時監控

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

1 系統的功能設計

調研后筆者認為，系統應滿足如下要求：（1）為確保生產運行的安全、高效及穩定，系統應自動采集和實時監測各電氣設備（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、動態畫面、數字、閃爍、曲線及棒圖等方式對設備的狀態進行實時監視。當電氣設備發生故障時，系統要能夠自動報警并且確保聯鎖功能的正常發揮；（2）在中控室，操作人員可以通過計算機控制系統來實現所有電氣設備的監視和管理。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的正常運行產生影響，此外系統應具有豐富的報表功能，方便操作人員對電氣設備狀態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，垃圾發電廠電氣設備運行狀態實時監控系統的具體功能如下：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單元；通過相應的監測參數反映電氣設備的運行工況，當發現運行工況異常時，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；將監控到的電氣設備實時運行狀態數據傳輸到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，高權限用戶可以創建低權限用戶，并且可以對低權限用戶進行授權。

2 系統的構成

2.1 系統的發展趨勢

電氣設備運行狀態實時監控在垃圾發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，確保系統具有集中監視和分散控制的功能；第二個階段開始采用環式和總線式的通信方式，支持局域網協議，從而實現了電氣設備監控的自動化；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信息交換范圍一直延伸到生產現場。

2.2 系統的三級網絡方案

根據垃圾發電廠電氣設備運行狀態實時監控的具體要求和系統發展趨勢，本文構建了三級實時狀態監測系統，具體說來：第一級為現場控制級，通過將各監控站點及現場基本監控單元的電氣設備運行狀態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控管理級間的聯系橋梁，其采用網絡通信協議來將現場實時數據傳輸給監控管理級；第三級為監控管理級，將網絡通信級傳輸而來的電氣設備運行狀態實時數據進行加工，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數據庫系統的應用

在垃圾發電廠電氣設備運行狀態實時監控系統的構建中，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：系統需要保存大量的電氣設備運行狀態實時數據，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，本系統最終選用了PI數據庫系統，其在加速用戶投資回報、彌合業務控制與業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勢。

2.4 系統效益

利用上述方案，本文所構建的垃圾發電廠電氣設備運行狀態實時監控系統可以在不增加硬件投資的基礎上，將監控系統的實時數據經以太網傳輸到PI系統數據庫進行存儲，三級網絡也可以將監控管理級和現場控制級進行良好分離，提高系統的安全性。此外，PI系統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電，對于改善和提高城市居民生活質量，實現國家“節約能源、保護環境”的可持續發展戰略目標具有重要意義。而以電氣設備運行狀態實時監控系統為基礎，實現整個垃圾發電廠電氣設備狀態信息的實時監控和共享，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.電氣設備遠程監控技術研究[J].工程技術，2016，（21）.

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