热电机组以热定电在线监测系统厂站的设计与开发

李冠华，金 鑫，杨璐羽

(国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006)

热电机组以热定电在线监测系统厂站的设计与开发

李冠华，金 鑫，杨璐羽

(国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006)

热电机组以热定电在线监测系统建设是提高能源综合利用效率、加强环境保护的重要举措，是国家的一项重要能源产业政策。介绍了东北电网有限公司热电机组以热定电在线监测系统，包括系统架构的设计、组态画面制作、工业数据库、数据采集与数据转发等关键技术问题。

485协议;DCS;CAN总线

东北网调供热机组以热定电在线监测系统的主要开发目的是对调度主要供热机组进行调峰特性的在线监测和计算，监测机组不同供热量下的负荷以及供热情况，使调度中心在供热期更加合理地安排机组的运行方式和机组负荷，充分发挥机组的调峰和供热潜力，保证电网的安全、稳定运行，同时保证在满足电网合理调度的情况下不影响地方的供热质量。

供热机组以热定电在线监测系统由电网管理主站和热电厂子站构成，本文从子站的建设角度，设计了子站的系统架构，并对采集前端的选型、历史数据的汇总及查询、数据包的转发等关键技术问题给予了阐述。

1 系统架构

按照数据流程可分为热电厂站数据采集层、热电厂站服务器层与电网管理层等三层［1］，其结构如图1所示。

采集层由信号测量装置、数据采集器、信号电缆、总线通信卡、光电隔离器、机柜构成，负责原始信号的采集并与厂站服务器进行通信。

热电厂端服务器层包括服务器、数据库软件、应用软件及监视打印装置组成。服务器对采集的实时数据进行实时监测、计算、统计并存储在本地数据库内。根据电力管理部门计算机的指令随时可将所存储的数据通过电力通信网发送给电力管理部门通信服务器［2］。

电网管理层包括主站服务器 电力管理部门数据库及相应的Client端管理程序。主站服务器从调度数据网提取所需数据，供客户端程序调用，客户端计算机通过所接收的数据实时监测各发电机组的供热和发电情况，考察、考核各热电厂中各台机组的供热、供电情况，制定以热定电考核曲线。

2 监测信号的采集

数据采集承担以热定电监测信号的采集，从数据的安全性、可靠性、经济性和可操作性的角度出发，数据采集的信号源取自热网首站和机组DCS。对DCS中有的，在DCS机柜中增加AO模板输出4～20 mA信号送至数据采集器;对DCS中没有的，需要在现场安装测点和传感器，由数据采集器直接进行参数采集，经过数据处理后传送到监测服务器中。

由于各厂机组情况不同，信号地点分散，故本监测系统采用分布式数据采集网络，将数据采集器(WT300远程数据采集前端)分别安装在机组和热网首站电子间，挂在通信卡为核心的总线网上。该数据采集网络的特点是:①网络可靠。通信结构采用了CAN控制器局域网 (Controller Area Network)，这是可靠性很高的现场总线网络，通信速度最高10 Mbps，通信距离可达10 km。②组态方便灵活，每个采集前端具有20个通道，每个通道可通过软件组态成任何一种模拟量输入，如热电偶、热电阻、4～20 mA、0～5 VDC等，简化了工程设计和备件种类。③系统易于扩展。如要增加测点，在测点集中处添加采集器即可。④参数自校正。采集器有输入断路检测、零点自动校准、系统自动校准等功能，随时检测和修正由于外界条件变化引起的测量误差，保证采集前端的采集精度。

3 组态画面设计

以往监控系统大多使用单片机和C或C++来实现［3］，这种结构实现起来需要涉及很多硬件的底层开发，开发成本高、开发周期长，另外人机接口 (UI)也不是很友好。厂站服务器采用北京亚控公司的工业控制组态软件组态王作为组态软件，通过利用其内置的图库和简单的命令语言就可以方便地对监控界面进行设计并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利地生成各种报表。另外，它还具有丰富的设备驱动程序，可以通过驱动程序配置向导来添加设备进而完成数据的采集、存储、展示等功能。

另外 通过开发历史曲线控件 可以在监控系统运行的过程中在线加入某个量 (见图2)，查看该变量历史变化曲线并查看该段时间的统计值，如:最大值、最小值、平均值等 (见图3)。

图2 历史控件配置画面

图3 变量历史曲线查询画面

在该历史曲线中可以通过移动左右游标来查询任意时间段当中平均值、最大值、最小值及其出现的时间。另外，可以通过如图3所示的对话框来调整时间轴的开始、结束时间和数值轴的显示方式。

4 工业数据库

工业数据库是在20世纪80年代由美国OSI公司提出，对工业海量过程数据进行采集和存储，并通过各种手段挖掘企业信息，它是工业企业信息化系统的核心和基础。

亚控公司工业历史数据库从2006年推出的KingKDB1.0 到现今的 KingHistorian3.0，成功应用于电力、设备远程管理、煤炭、水利、水处理等行业。亚控工业库主要功能:①能够处理工业海量连续过程数据;②具备多种数据压缩功能;③多客户端并发访问。

表1给出了工业库与PI数据库的比较 (计算硬件采用4核CPU，8G内存)。

厂站的数据库采用亚控公司开发的工业数据库KingHistorian3.0，工业数据库与厂站系统的配合使用，使系统运行更稳定。另外该工业数据库对实时数据的存储能力强，可以按月归档历史数据，保证历史数据至少保存1年以上［4］。

表1 工业库与PI数据库比较

该数据库能够使系统全面、准确地保留必要数据的历史信息，使系统任何时间都可以精确再现历史信息，很好地满足对工业生产过程中实时数据进行海量存储并且具有极高历史数据查询响应速度。

5 电力102转发驱动

电网管理主站是通过DL102规约对厂站工业数据库中的数据进行读取、解析的。电力102转发驱动正是实现接受来自主站的查询报文［5］，解析后在工业库中查询所需的数据，最后根据DL102传输协议将数据上传到主站的功能。

寄存器数据最快1 min写入数据库1次。这样组态王就可以解析电网管理主站发来的指令，在数据库中读取符合要求的变量并打包上传到主站服务器。

6 结束语

借助现代化的计算机信息工程技术为辽宁省所有供热状况实现在线监测，同时对历史数据进行汇总查询，实现生产实时监管现代化、信息管理网络化、管理决策科学化。加强信息交流，提高工作效率，降低劳动强度，提高企业决策的时效性，从而获取更大的经济效益。

［1］ 阎 欣.组态王和PLC实现远程监控系统 ［J］.东北电力技术，2007，28(3):19-21.

［2］ 杨志平.火电机组性能监测与优化研究［D］.华北电力大学 (北京)，2003.

［3］ 付宏伟，杨广华，隋金雪，等.基于DDE的火力发电机组经济运行在线监测系统 ［J］.仪器仪表用户，2005，12(2):46-47.

［4］ 佟 鹏.基于B/S模式的电厂模块化在线监测系统研究［D］.华北电力大学 (河北)，2004.

［5］ 杨吉青，肖 扬，丁德全.机组运行经济性在线监测与分析系统研究与开发［J］.东北电力技术，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

李冠华 (1983—)，男，硕士，工程师，主要从事技术监督工作。

2013-09-10)