蘇昌達

(大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司,北京100097)

1 概述

隨著國家經(jīng)濟的高速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，社會對供電、供熱的需求量和質(zhì)量要求也越來越高。與此同時，電力負荷特性也發(fā)生了較大的變化，電網(wǎng)峰谷差正在逐年增大，電網(wǎng)調(diào)峰日益困難。特別是在冬季供熱期，調(diào)峰更是十分困難。熱電聯(lián)產(chǎn)機組熱電負荷實時監(jiān)測系統(tǒng)即基于這一目的而開發(fā)的。理論分析和電廠實際運行能力表明，在一定供熱量的條件下，通過對主汽流量、抽氣壓力、低壓缸通流量等參數(shù)的調(diào)整，供熱機組具有一定的電負荷調(diào)整安全范圍。因此，供熱機組熱電負荷實時監(jiān)測系統(tǒng)的搭建和運行，不僅能夠解決供熱期熱電聯(lián)產(chǎn)機組調(diào)峰問題，而且能夠全面精益化實現(xiàn)“以熱定電”的熱電廠負荷調(diào)度與管理方式。

熱電負荷實時在線監(jiān)測系統(tǒng)通過在熱電聯(lián)產(chǎn)電廠安裝熱電負荷實時在線監(jiān)測子站裝置，采集供熱機組的主要參數(shù)，包括主汽流量、主汽溫度、主汽壓力以及抽汽流量、抽汽壓力、抽汽溫度、發(fā)電功率等，并將采集的數(shù)據(jù)實時發(fā)送到在電力調(diào)度中心的熱電負荷實時在線監(jiān)測系統(tǒng)，實時掌握各熱電機組的熱電比、節(jié)能比等指標，模型運算處理得出真實的機組效率，按照國家的產(chǎn)業(yè)政策通過上網(wǎng)電量計劃的調(diào)度，以達到優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、節(jié)能降耗的目的，創(chuàng)造了明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。

2 熱電負荷實時在線監(jiān)測系統(tǒng)功能

2.1 實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)熱電聯(lián)產(chǎn)機組實時運行參數(shù)的遠程集中監(jiān)視。

2.2 對熱電聯(lián)產(chǎn)機組的供熱、發(fā)電運行參數(shù)實現(xiàn)高精度的數(shù)據(jù)采集與傳輸。

2.3 實時監(jiān)測熱電廠總出口供熱管道的供熱流量、溫度、壓力參數(shù)。

2.4 實時監(jiān)測熱電廠中各機組的抽排汽流量、溫度、壓力參數(shù)。

2.5 實時監(jiān)測熱電廠向電網(wǎng)的供電量及各機組發(fā)電機的發(fā)電量。

2.6 實時顯示各電廠熱電比、全廠供熱量和全廠發(fā)電量以及實時采集數(shù)據(jù)的當天運行工況曲線圖，模擬出在定壓運行工況相應(yīng)的供熱條件下負荷調(diào)整區(qū)間曲線，掌握各供熱機組在當前供熱水平下電負荷的調(diào)整能力，為合理調(diào)度提供科學(xué)合理的依據(jù)。

3 熱電負荷實時在線監(jiān)測系統(tǒng)簡介

供熱機組熱電負荷實時在線監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)對省或地區(qū)的熱電聯(lián)產(chǎn)機組的熱電負荷數(shù)據(jù)的實時采集、傳輸及遠程監(jiān)測，系統(tǒng)可容納多個子站。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

圖1 熱電負荷實時在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

熱電負荷監(jiān)測子站實時采集供熱機組鍋爐出口過熱蒸汽的溫度、壓力、流量，抽排汽流量、溫度、壓力以及機組發(fā)電有功功率、發(fā)電量、總的發(fā)電有功功率及總發(fā)電量，存儲于子站中，通過以太網(wǎng)、VPN、GPRS/CDMA通訊將采集的數(shù)據(jù)傳送至電力調(diào)度中心，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，包括量程變換、數(shù)據(jù)容錯、冷端補償、流量補償、累積值計算等，根據(jù)蒸汽的流量、壓力、溫度進行焓、熵計算，模擬出在定壓運行工況相應(yīng)的供熱條件下負荷調(diào)整區(qū)間曲線，得出真實的機組效率，為合理調(diào)度提供依據(jù)。

4 熱電負荷監(jiān)測系統(tǒng)具體應(yīng)用

某電廠采用KLD-8400熱電負荷監(jiān)測子站采集鍋爐及機組數(shù)據(jù)，由于電廠鍋爐及機組控制采用DCS控制系統(tǒng)，故從DCS系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)比較方便、經(jīng)濟。數(shù)據(jù)通過和利時開發(fā)的OPC通訊軟件上傳，存儲于子站，按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約發(fā)送到中心站的數(shù)據(jù)庫中，子站至少可存儲10天的原始數(shù)據(jù)。當上傳通道出現(xiàn)故障恢復(fù)后，可以響應(yīng)主站的歷史數(shù)據(jù)補召，從而保證數(shù)據(jù)的完整性。數(shù)據(jù)在中心站統(tǒng)一存儲保存、分析利用。

4.1 子站硬件系統(tǒng)構(gòu)架圖（如圖2）

圖2

DCS接口機：設(shè)置一臺DCS接口機，根據(jù)DCS系統(tǒng)廠家提供的OPC通訊規(guī)約開發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集軟件，將所需數(shù)據(jù)采集并存儲于監(jiān)測子站。

Linux子站：硬件采用符合工業(yè)標準的工控機，子站配置兩塊網(wǎng)卡，一塊連接數(shù)據(jù)采集交換機，負責采集所需數(shù)據(jù)；另一塊網(wǎng)卡連接外網(wǎng)交換機，負責向主站發(fā)送實時數(shù)據(jù)。子站操作系統(tǒng)選用Linux，數(shù)據(jù)庫選用MYSQL。單向物理隔離裝置：選用電力專用單向物理隔離裝置，可以報文形式單向傳輸、數(shù)據(jù)庫單向同步、實時數(shù)據(jù)流單向廣播等不同環(huán)境的應(yīng)用。脈沖裝置：負責電廠監(jiān)測子站設(shè)備與主站數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩綦x。CDMA無線模塊：由于電廠與主站沒有光纜連接，故采用CDMA無線方式進行連接。

4.2 子站軟件系統(tǒng)構(gòu)架圖（圖3）

圖3

監(jiān)測子站實時數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)運行于一主一備兩臺Linux接口機上，采用Linux操作系統(tǒng)和MySQL數(shù)據(jù)庫。軟件分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢及實時數(shù)據(jù)發(fā)送等五個獨立模塊。

數(shù)據(jù)庫：系統(tǒng)化設(shè)計實時數(shù)據(jù)庫，存儲10日（可根據(jù)需要調(diào)整）內(nèi)的子站數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)采用橫向設(shè)計，有效的減少數(shù)據(jù)的條數(shù)，可以保證數(shù)據(jù)庫的連接性能。

數(shù)據(jù)采集：峰峰孫莊矸石熱電廠所需上傳數(shù)據(jù)取自于DCS系統(tǒng)，開發(fā)一個獨立的采集模塊，實現(xiàn)熱網(wǎng)所需數(shù)據(jù)的采集。本采集模塊的開發(fā)需要電廠協(xié)調(diào)DCS廠家進行支持（因為需要DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集規(guī)約）。

實時數(shù)據(jù)發(fā)送：讀取數(shù)據(jù)庫中的實時數(shù)據(jù)，按照通信規(guī)約封裝報文并以TCP方式發(fā)送實時數(shù)據(jù)到主站。同時接收主站的時鐘數(shù)據(jù)幀進行系統(tǒng)校時、接收主站召喚時鐘命令幀進行本地時鐘上報、接收主站的熱電歷史數(shù)據(jù)命令幀進行歷史數(shù)據(jù)上傳。

實時數(shù)據(jù)顯示：滾動顯示正在發(fā)送的實時數(shù)據(jù)到顯示界面上,方便用戶了解正在發(fā)送的數(shù)據(jù)值。

歷史數(shù)據(jù)查詢：以機組編號、測點編號以及時間點來查詢數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)。方便用戶與主站核對上傳的數(shù)據(jù)值，并提供歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL表格的功能，方便用戶進行報表管理。

數(shù)據(jù)計算：由于各數(shù)據(jù)源系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)單位或量程與子站要求有可能不同，本系統(tǒng)根據(jù)需求對數(shù)值進行修改后存儲于數(shù)據(jù)庫。

4.3 熱電廠端結(jié)構(gòu)示意圖（圖4）

圖4

5 結(jié)論

5.1 供熱機組熱電負荷實時監(jiān)測系統(tǒng)的投產(chǎn)運行，實現(xiàn)了供熱機組熱電負荷實時監(jiān)測的現(xiàn)代技術(shù)管理。

5.2 該系統(tǒng)增強了電網(wǎng)調(diào)度對供熱機組的分析和控制水平，推動“以熱定電”調(diào)度模式向精益化調(diào)度方向發(fā)展，為加強“三公”調(diào)度提供了技術(shù)手段和科學(xué)依據(jù)。

5.3 該系統(tǒng)實時監(jiān)測供熱機組的主汽流量、主汽壓力等供熱參數(shù)，能夠計算出供熱機組當前采暖供熱量條件下的電負荷調(diào)整位置，使電網(wǎng)調(diào)度能夠?qū)崟r掌握供熱機組的調(diào)峰能力，有助于解決供熱期電網(wǎng)調(diào)峰困難問題。

5.4 主站系統(tǒng)存放的海量歷史數(shù)據(jù)，可為將來熱電方面的數(shù)據(jù)挖掘做更深層次的研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時可逐步實現(xiàn)對火電機組煙氣污染物排放監(jiān)測和節(jié)能發(fā)電調(diào)度等功能。