李哲璽 田志鵬
發(fā)電廠到鋁廠的保安線路投運后,為了能及時有效的實現(xiàn)鋁廠側(cè)與電廠側(cè)的系統(tǒng)及設(shè)備的運行工況進行監(jiān)控和記錄,故障情況下能第一時間了解各方設(shè)備與系統(tǒng)運行狀況并進行及時分析,為此設(shè)立能實現(xiàn)該功能的監(jiān)控中心,并就保安線路監(jiān)控中心實施方案進行探討、分析。
鋁廠二期二系列運后,現(xiàn)有220KV變電站雙回線不能滿足供電需求且供電電源單一,供電可靠性差。為解決鋁廠雙回線不能滿足遠(yuǎn)期負(fù)荷的供電以及供電電源單一等問題,建設(shè)了電廠至鋁廠220KV雙回線路作為保安供電線路,為保證發(fā)電廠至電解鋁廠保安線路投運后,雙方能及時有效的對鋁廠側(cè)與電廠側(cè)的系統(tǒng)及設(shè)備的運行工況進行監(jiān)控和記錄,故障情況下能第一時間了解各方設(shè)備與系統(tǒng)運行狀況并進行及時分析,電廠計劃在機組集控樓12.6米層設(shè)立能實現(xiàn)該功能的監(jiān)控中心。
電廠側(cè):#1-#3機組主要設(shè)備狀態(tài)及主要運行參數(shù);#1-#3機組主要輔機及公用系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及主要運行參數(shù);直供線路、電廠側(cè)線線路、母線運行狀態(tài)、運行參數(shù);電氣及主機、主要輔機報警信號;分時有功、無功電度量。
鋁廠側(cè):350KA、400KA整流機組設(shè)備狀態(tài)及運行參數(shù);220KV各段母線、聯(lián)絡(luò)開關(guān)、進線開關(guān)狀態(tài)及運行參數(shù);電解系列直流電流、電壓;直流開關(guān)位置狀態(tài);鋁廠有載調(diào)壓變的調(diào)變擋位指示;穩(wěn)流系統(tǒng)控制電流量;分時有功、無功電度量。
將所需數(shù)據(jù)由電廠#1-#3機組及鋁廠綜自系統(tǒng)取出(取得方式見后述兩個方案),經(jīng)物理隔離后送至監(jiān)控中心數(shù)據(jù)服務(wù)器。在電廠#3號機組控制臺、值長臺分別設(shè)一臺后臺監(jiān)控機,在鋁廠400KA控制臺設(shè)一臺后臺監(jiān)控機。后臺監(jiān)控機的數(shù)據(jù)均取自監(jiān)控中心數(shù)據(jù)服務(wù)器。同時設(shè)置兩臺歷史數(shù)據(jù)記錄服務(wù)器,對所接收的鋁廠側(cè)與電廠側(cè)的相關(guān)數(shù)據(jù)進行存儲記錄。操作員站及歷史服務(wù)器均放置于一組操作臺/柜內(nèi)。
監(jiān)控中心設(shè)置工程師站用于維護集控中心系統(tǒng)及邏輯和畫面組態(tài);布置3臺操作員站分別用于監(jiān)視鋁廠設(shè)備和電廠設(shè)備運行情況。一組大屏幕顯示器,對需要關(guān)注的數(shù)據(jù)及工況進行實時顯示。
發(fā)電廠機組側(cè)數(shù)據(jù)傳輸:通過“OPC通訊規(guī)約”將發(fā)電機組相關(guān)的實時數(shù)據(jù)接入集控中心監(jiān)控系統(tǒng),集控中心接口站運行OPC-Server,機組通訊接口站運行OPC client程序。機組通訊接口站距離集控中心接口站距離較近,采用網(wǎng)線連接,直接從機組通訊接口站到集控中心接口站“點對點”連接。
鋁廠側(cè)數(shù)據(jù)傳輸:通過“IEC104通訊規(guī)約”將鋁廠的實時數(shù)據(jù)接入集控中心監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)集中監(jiān)控的功能。集控中心接口站作為104通訊的主站,鋁廠通訊接口站做從站。鋁廠通訊接口站距離集控中心接口站距離較遠(yuǎn)(約3公里),采用單模光纖連接,實現(xiàn)從鋁廠通訊接口站到集控中心接口站“點對點”連接見圖1。
監(jiān)控中心機房的布置,由施工單位或由其委托具有資質(zhì)的設(shè)計單位進行設(shè)計??傮w設(shè)想,靠近汽機運轉(zhuǎn)層布置值班人員,另外一側(cè)布置設(shè)備,中間由大屏隔開。
方案一是從DCS系統(tǒng)、NCS系統(tǒng)、輔助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等系統(tǒng)取得。方案二保持監(jiān)控系統(tǒng)基本硬件配置(操作員站、歷史站、監(jiān)控機、大屏幕、操作臺等)不變的情況下,電廠側(cè)數(shù)據(jù)源不從DCS系統(tǒng)、輔助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、NCS系統(tǒng)分別取出,而是改為由廠級實時監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)統(tǒng)一取出。監(jiān)控中心原有功能不變。
方案的對比:
方案一的優(yōu)點在于能分別全面的進行數(shù)據(jù)采樣,能對電、鋁兩側(cè)的工況及設(shè)備運行情況實時全面的了解,且數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹虚g環(huán)節(jié)少、可靠性較高,電廠側(cè)單臺機組設(shè)備故障不影響其他數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)視。
缺點在于監(jiān)控中心敷設(shè)至各系統(tǒng)接口的線纜較多;為了保證電廠側(cè)各系統(tǒng)的安全,各系統(tǒng)傳輸接口后需增加單項隔離裝置;另外還需單獨采購DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)軟件方能保證此系統(tǒng)數(shù)據(jù)的正確傳輸。此方案投資相對較大,實施過程將會對電廠生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生一定影響。
方案二優(yōu)點SIS系統(tǒng)已將全廠主輔機及公用系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行了采集,并有預(yù)留的數(shù)據(jù)通訊輸出接口,只需敷設(shè)監(jiān)控中心至SIS系統(tǒng)通訊系統(tǒng)接口線纜即可滿足傳輸要求;SIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集時已與電廠側(cè)其他系統(tǒng)進行了單項隔離,不必新增加物理隔離裝置;數(shù)據(jù)傳輸與電廠運行系統(tǒng)完全隔離,對系統(tǒng)的影響幾乎為零;此方案原系統(tǒng)增加設(shè)備相對較少,能適當(dāng)降低造價,監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸對原電廠側(cè)各系統(tǒng)的影響較小。
其缺點在于SIS系統(tǒng)本身對數(shù)據(jù)的采集及傳輸過程都需要一定的時間,SIS輸送到監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)有一定的延時,這樣就出現(xiàn)監(jiān)控的時效性有可能降低,對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的刷新時間是否滿足監(jiān)控系統(tǒng)的要求無法準(zhǔn)確判斷,有必要進行專項調(diào)研。另外SIS系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障就會導(dǎo)致整個監(jiān)控系統(tǒng)電廠側(cè)數(shù)據(jù)采集的失敗。
綜合評估建議采用方案二。
如果按照方案一實施,在監(jiān)控中心設(shè)備安裝完畢后即可進行將電廠側(cè)、鋁廠側(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)的采集與畫面的編譯工作(需兩側(cè)原有控制系統(tǒng)廠家配合進行),電廠1、2號機組各系統(tǒng)可以先行進行接入工作。由于正在施工期間,3號機組的數(shù)據(jù)采集可以與DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與畫面工作同步進行。
由于電廠側(cè)SIS系統(tǒng)正在進行升級完善,如采取第二種方案需在SIS系統(tǒng)完善后進行。方案二實施相對簡單,不必與各系統(tǒng)分別進行數(shù)據(jù)采集的工作,監(jiān)控中心設(shè)備安裝完畢后直接從SIS系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集即可。
兩種方案只是電廠側(cè)數(shù)據(jù)采集的源頭有所改變,其他基本一致,電廠電控樓具備監(jiān)控中心設(shè)備招標(biāo)采購及安裝的條件,系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計及設(shè)備供貨及時,監(jiān)控中心與3號機組可以同時投入運行。
這種智能監(jiān)控中心的研究還處于起步階段,在技術(shù)和方法上仍需進一步的開發(fā)和創(chuàng)新,才能實現(xiàn)實用化、商業(yè)化,才能發(fā)揮更大的潛力。
作者單位:山西京能呂臨發(fā)電有限公司