火力发电厂运行状态远程监测系统设计结论

摘要：结合国内电力行业集团公司设备管理、状态监测和故障诊断的现状和存在的主要问题，提出了一种依托最新的远程监测技术，拓展设备信息化管理的新思路。在此基础上，本文介绍了基于广域网及大规模数据仓库的设备远程监测管理中心的实施情况及关键技术，并展望了远程监测中心的实施前景。
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键词：火力发电厂；远程监测技术；状态监测；故障诊断
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在竞争的压力下，电力行业对效益的追求日益强烈。企业生产装置的运行与企业的效益息息相关。其中，大型机组是生产装置中的核心设备，其运行好坏直接关系到火力发电厂的运行能力。因此，近年来企业采取了众多措施来提高设备的可靠性，提高设备运行管理和维护维修的水平。
对于大机组来说，离线监测由于其数据是离散的，无法做到早期发现故障征兆，捕捉故障发生全过程，不能完全满足大机组状态监测的要求，已逐步被在线监测取代。在工厂内部，在线监测系统可以实现信息在局域网内部传递。随着网络技术的发展和Internet的普及，集团公司的管理人员和专业人员希望能在异地，实时地掌握机组的运行情况，实现远程的监测和远程分析诊断，并使专家的经验能更方便、有效的运用到更广泛的领域。

1 火力发电厂的监控系统的架构设计

火力发电厂的监控系统设计（如图一所示）主要包含集团网络层设计、厂区局域网络层设计以及现场信号网络层设计三个单元。其中现场信号网络设计主要包含对于发电现场设备工作过程中产生的各种模拟信号进行采集，这个工作为现场的采集板卡与相应的传感器配合实现，而后采集板卡将采集到的模拟信号转化为数字量送至厂区局域网络层，厂区网络层相应的软件会将这些数据进行实时的汇总、显示、分析、相应报警处置及数据保存，以便能够起到故障预警以及分析的作用。另外，厂区网络层还可以通过internet网络将故障信息上传至远程诊断中心，借助远程诊断中心的的专家系统，对相应的数据进行对比分析，给出最专业的建议及解决方案，从源头上预警故障的发生及在故障发生时最优化解决相应故障。

2 监控系统的子系统设计

一般来说，大型火力发电厂的电气监控系统主要包括以下环节：

2.1主机DCS系统所包含的ECS模块。

2.2监控升压变电站的NCS系统。

2.3用于全厂电气设备的辅助监控系统（UACS）。

2.4传统的电气仪表、继电保护及自动化装置，如关口表计、保护装置、自动准同期装置以及故障录波器等。本文限于篇幅，仅介绍ECS模块的定义及相应处理范围。

2.5ECS对电气系统的监测监控范围

其范围包括：厂用高压电源、低压厂用变压器高压侧进线开关、发电机出口开关、发电机励磁系统及PC进线，各类闸刀以及单元机组的直流和UPS、柴油发电机组的重要信号部分[3]。

2.6ECS数据量的处理与采集

模拟量处理包括回路断线检测功能、信号抗干扰、误差补偿、数据有效性合理性判断及越限报警，最后经处理后数据并存入实时数据库。
开关量采集是指对事故/故障信号、开关及刀闸的位置信号、继电保护的动作信号以及手动自动方式选择的位置信号的采集。ECS对这些信号的采集方法为快速扫描。
脉冲量采集主要指有功及无功电度量等的累加。脉冲量的输入为无源接点或有源电脉冲，即时采集。
开关量输出特指各类操作控制指令。计算机在输出这些信号前进行校验，经判断无误后才能送至执行机构，为保证信号的电气独立性及准确性。

2..7ECS对电气系统的监控功能

2.7.1调节功能

调节变压器有载调压分接开关的位置。调节自动励磁调节器（R）、各类辅机变频器的可控硅导通角，从而达到调节发电机、电动机电压和电流的目的。

2.

7.2控制功能

①发变组控制 对发变组的控制有二种方式，即顺序控制或软手操控制。采用哪种控制方式，由设在操作员站上的选择开关实现。
②厂用电源开关的控制
正常的合闸、分闸操作，由ECS软手操发出指令实现。
事故情况下，备用电源之间的互相切换，包括柴油发电机启动带载直至充当事故电源，虽然不经过操作员站发出指令，但要经过ECS逻辑判断。

2.7.3 事故处理

当发生事故、故障和越限等事件时，监控系统应能自动作一系列处理，进行相应的声光电报警处理。

3 远程诊断中心的应用

远程监测中心对集团公司内所有关键机组全面获取设备运行状态信息，并充分利用网络优势，实现设备状态信息的多角度利用，数据多层次共享，可以实现在以下三大应用：

3.1 在机组远程管理平台方面的应用

通过远程监测中心，集团公司的各级管理人员一方面可以“实时、随时、随地”地掌握机组运行的第一手信息，避免以往信息传递过程的严重滞后和信息缺失；另一方面，可以通过远程中心数据仓库，对全国各大生产厂的机组运行数据进行统一集中的远程管理。机组运行数据长期统一的保存和管理，有利于集团公司积累历史经验，利用信息的价值提高企业竞争优势。

3.2 远程机组诊断和维护平台方面的应用

通过远程监测中的信息汇总功能，可将分散于各地的、针对各类型机组的、各诊断人员手中的故障诊断案例，集中于远程监测中心的大型案例库中统一管理；通过专业诊断小组，对上述案例库进行归纳、整理，从而形成针对不同类型机组的丰富的诊断规则库；进而，结合最新的故障诊断理论基础知识的发展，发展自动专家诊断系统以及新机组故障诊断技术。
另外，越来越多的机组运行人员、管理人员，可以方便地通过在线系统中的诊断帮助知识、诊断案例库、故障诊断论坛及与远程专家人员的沟通等方式，参与到机组故障诊断的学习中，从而可以大量地培养企业所需要的专业设备诊断人员。

3.3 机组信息沟通和交流平台方面的应用

远程监测中心网站还可以发挥其信息沟通和交流的作用，促进集团公司和各个生产厂间的沟通以及各个下属生产厂之间的交流。
结语
大型火力发电厂的的规模越来越大，牵涉的电气及机械设备众多、接线复杂，通过构建三层网络结构的方式，可以实现对发电厂运行状态的实时监测与记录，并利用远程中心的模式可以实现故障预警、故障排除检修以及工程技术人员培训，在优化器系统运行的基础上，可靠的降低运行成本。
参考文献
印江，冯江涛．电厂分散控制系统[M]．北京：中国电力出版社，2008.
崔志强，杨忠彪．DCS系统在火电厂电气控制方面的应用[J]．沈阳工程学院学报（自然科学版），2007（1）.
[3]姜冬敏，张运生．发电厂电气系统自动化技术应用分析[J]．赤子，2009（6）.