電廠自動化調度系統優化研究

楚登攀

摘要：調度系統是工廠生產的大腦，其自動化程度高低決定了工廠生產水平。為了提高工廠生產效率，實現辦公自動化的目的，對東龐矸石熱電廠原有系統進行了升級改造，通過升級改造，取得了較好效果，極大地提高了生產效率，降低了生產成本。本系統在熱電廠調度系統中和工業實時應用中的地位十分重要，現對此自動化系統的具體應用進行詳細論述，以供參考。

關鍵詞：電廠自動化調度系統優化

Research on Optimization of Power plant Automatic Dispatching System

CHU Dengpan

（Dongpang Gangue Thermal Power Plant of Jizhong Energy Co.， Ltd.， Xingtai，Hebei Province，054000 China）

Abstract： Scheduling system is the brain of factory production， and its degree of automation determines the level of factory production. In order to improve the production efficiency of the plant and realize the purpose of office automation， we have upgraded the original system of Dongpang gangue thermal power plant. Through the upgrading， good results have been achieved， which greatly improves the production efficiency and reduces the production cost. The system plays a very important role in the dispatching system of thermal power plant and industrial real-time application. The specific application of the automation system is discussed in detail for reference.

Key Words： Power plant; Automation; Dispatching system; Optimization

東龐矸石熱電廠目前容量為3臺循環流化床鍋爐（分別為75t/h、35t/h、65t/h）配3臺6MW汽輪發電機的熱電廠，由3臺動力鍋爐和3臺汽輪發電系統組成，多而分散的盤裝儀表系統分布在全廠6個控制室。這個系統使用的設備比較多且型號比較大，檢測獲得的參數數量比較多，且比較分散，因此相關管理人員需要重點研究如何在供熱條件以及發熱效率上，處理各個機械設備之間的運行參數，爭取使鍋爐系統實現高效運行、低能耗運轉。本系統使用的6個設備操作環境在距離上相差幾十米甚至是上百米，而東龐熱電廠的中心調度室距離作業現場的距離已經超出100 m，整個生產管理以及指揮調度基本只能依靠電話進行監控管理，不能直接在現場進行監控管理，使得現場操作人員存在虛報數量、隱瞞實際情況的問題，導致各個設備存在調而不度的尷尬問題。再加上整個系統的運行效率比較低，會頻繁出現故障問題。為了進一步提升生產調度管理，需要不斷提升生產運行效率，盡量降低生產成本，以研華-4000系列的遠程網絡模塊檢測系統和浙江中控股份有限公司研制的無紙記錄儀作為主要研究內容，將計算機網絡是為操作平臺，已經創建了可以遠程調度管理的計算機系統，本文將會重點研究下層檢測網絡中各個模塊的優化方式。

1系統組成簡介

系統主要由6個操作設備間構成，每一個操作間都需進行壓力檢測、溫度檢測、流量檢測、液位檢測，計算機檢測需要使用數據處理和參數檢測的總量已經達到69個，這些數值已經分散在各個儀表盤內部模塊以及無紙記錄儀上，技術人員可以借助智能儀表處理一部分熱工參數，還可以運用變送器將余下的熱工參數轉化為標準信號，并將其傳輸到遠程檢測處理的接口模塊上，在經過模塊內部的計算機芯片進行輸送處理以后，可以經過串行數據總線RS485將相關數據直接上傳到檢測計算機中，工業計算機即可以利用接口轉換模塊順利完成和其余模塊的通信處理，能夠將所有已經采集好的檢測數據匯總在計算機中，在完成數據處理以后，可以順利實施數據的量程轉換。通過對一時間段手機的溫度數據、壓力數據實施補償計算，能夠計量出總流量值 [1]。在完成該過程以后，技術人員可以直接將已經檢測到的63個熱工參數以及40個后續計算獲得的參數值利用計算機實施數據傳送處理。

在工業檢測計算機上安裝組態王軟件，能夠順利調度管理電池的畫面組態，還能夠創建比較完整的數據庫，采集獲取的數據可以在組態界面上實時展現出來 [2]。亞控科技具備比較完整的自動化軟件產品管理線。數據采集平臺KingIOServer的應用優勢在于能夠順利完成工業設備、協議接口的數據采集、數據解析以及數據轉發;監控平臺組態王KingView系列能夠檢測各種設備的運行情況、某個工段或生產線運行情況的監視控制;廠級監控平臺使用的KingSCADA系列可以側重管理廠級生產運營管理的全方位監控管理;KingSuperSCADA不僅能夠切實滿足集團級以上的生產調度監控管理需要，還具備一定的自主研發能力、安全控制能力，可以提升國家公共安全、工業信息安全;工業行業歷史數據庫實時監測平臺KingHistorian對海量數據實施儲存管理、查詢管理;進行一體化管理的全組態平臺KingFusion產品能夠協助企業進行產業監控管理以及生產經營管理，可以突破企業內部的縱向數據流以及橫向數據流，能夠創建了企業過程數據以及業務數據的一體化管理平臺，能夠迅速進行MES系統方案管理和智能生產系統的方案設計[3]。

2使用牛頓I-7017設計電廠調度檢測系統出現的問題

東龐礦矸石熱電廠使用的遠程調度管理系統具有較強的抗干擾能力，運行環境比較惡劣，因此檢測系統的可靠性比較高，能夠實時檢測數據。牛頓I-7017實際上是一種八路A/D轉換模塊，涵蓋很多輸入模塊，在進行項目設計、系統調試時，需要將模塊運用在工業企業進行實時測控管理，測量精準度比較高，可以借助RS485進行遠程管理[4]。若是將這種模塊視為調度系統的檢測基礎，能夠切實滿足可靠性要求、實時性要求。在應用電廠調度系統時需要妥善處理關鍵設計點，方能將系統的調度功能充分發揮出來。

2.1原本檢測系統和計算機檢測系統出現的共性問題

在對傳統的工業系統實施技術改造處理時，需要留存原本的儀表檢測系統，需要從傳統系統中提取出比較主要的檢測信號，盡管牛頓模塊已經具備比較全面的輸入信號，需要在電廠設備上安裝一些傳感器、變松器、電力檢測線路，應該在已有檢測系統中提取信號。因為壓力信號、流量信號、液位信號需要利用變送器將信號傳遞到儀表盤位置上，僅需將模塊內部的電流串聯到變送器電流回路中，能夠運用儀表以及牛頓模塊檢測變送器的輸出信號。

其中相對比較麻煩的是溫度類信號，很多溫度儀在收集溫度時，需要借助從熱電偶以及熱電阻進行信號輸入管理，工作人員通過使用一體化溫度變送器能夠優化解決此類問題，可以直接將其安裝在電力調度現場傳感器的接線盒內部，能夠將現場和儀表盤的連線置于一體化溫度變送器進行供電管理、信號輸出管理，不需要從現場位置向儀表盤進行拉線處理，需要將溫度儀表的輸入回路電流更改為標準電流信號，將溫度儀表以及模塊輸入到變送器電流輸出回路中，能夠全面檢測溫度信號的變化情況[5]。

2.2模塊輸入回路在保護過程中出現的問題

由于牛頓-7017 模塊具備很多輸入方式，因此在輸入回路內部位置添加保護系統比較困難，因此一般情況下技術人員會在工業檢測環境中，將電流檢測輸入回路和之前的儀表電流回路串聯在一處，可以從輸電線路上引進很多比較強的交流以及直流干擾信號。在處理Ⅱ型壓力變送器的時候，因為輸出回路會串聯很多用于信息反饋的饋線圈，在變送器已經中斷電源的時候，會出現很多比較高的反電勢，此時開路電壓能夠達到60 V，可能會導致牛頓模塊的輸入回路出現被打壞的現象。

在電廠調度現場使用模塊檢查回路是否出現斷電檢修，需要設計一個不影響模塊正常檢測管理，應該在出現非正常高壓時，對輸入模塊的電流加強保護，工作人員可以使用2個處于反接狀態的5 V穩壓管進行并聯安裝在電阻兩段位置，從而產生電流輸入回路模塊，能夠有效解決這種問題。若是2個125 Ω的電阻串聯電流可以正常被檢測管理，能夠將模塊輸入端口的交流電、直流電減少到原值的10%。

在穩壓管進行串聯處理時，需要對模塊端口電壓實施維護管理，需要特別注意的是，盡管模塊端口電流的最大電壓是2.5 V，但是在設計穩壓管時需要盡量設置的略高一點，且需要使用圖示儀進行測量，確保在穩壓管反串電壓處于2.5 V時，不會出現泄漏電流直接影響到模塊檢測處理的精準度。

2.3系統在實時性以及可靠性方面出現的問題

本機系統主要是工業企業的實時檢測系統，對于系統的可靠性以及實時性的要求比較嚴格，在運用此系統檢測管理計算機時，需要對數據源實施材料處理，同時也是整個系統是否能夠正常運行使用的判斷依據。從硬件上分析，工業控制計算機具備比較強的抗干擾效果，運用電子盤能夠替代硬盤，具有的可靠性比較高，經過反復研究可以發現，C語言的電子編程效率更加高，可以直接對端口位置實施操作。

本系統可以對20個瞬時流量參數實施檢測處理，在進行溫度補償以及壓力補償時，可以綜合計算總流量，應該每隔5 s實施一次計量，對于軟件的實時性要求比較高，而C語言的運行效率比較高，可以充分發揮出系統的應用優勢，通信處理程序、數據采集程序、時間處理程序的運行時間不會超出3 s。調度系統的運行效果可以證明電廠調度設計的正確性，需要將工作檢測計算機置于發電機操作空間內，從2019年10月運行到2022年初并未出現任何故障問題，導致發電機出現跳閘問題的強干擾信號并不會影響設施正常運行管理[6]。

2.4模塊通信程序在可靠性上出現的問題

由模塊以及計算機共同構成的下層檢測網絡，實際上是一種主從處理系統，對各個模塊實施巡檢管理，并依次開展通信聯絡管理。工作人員通過計算機能夠運用RS485和下層檢測模塊創建通信聯絡程序，使用計算機底層BIOS INT14設施可以順利完成硬件管理。檢測模塊實際上是C語言實施程序管理的軟件，通過分析C 語言調試程序可以發現，在檢測模塊處于隨機停電情況時極易出現死機故障[7]。

造成死機的原因是，主機在向某一個模塊發射聯絡信號的時候，信號在處于聯絡狀態時，模塊電源將會出現斷電問題，若是檢測時間過長，可能會出現死機想象。在處理死機問題時，工作人員需要在利用計算機和模塊建立聯絡關系時開啟定時器，在聯絡時間已經超出0.2 s的時候，模塊將難以產生回應信號，將會直接跳出等待程序，然后再實施聯絡管理，若是連續3次皆處于連接不上的狀態，則表示這種模塊已經處于斷電狀態，屏幕上能夠直接展現出模塊運行情況，需要對模塊進行聯絡管理，能夠防止由于干擾問題導致的通信瞬時中斷問題，運行效果比較好。

3分析系統的運行效果

若是將計算機網絡視為操作平臺，需要使用計算機對電廠調度系統進行遠程管理，由于調度現場需要采集的數據比較多，可以自行開發設計數據接口的方式進行優化處理。若是使用牛頓I-7000系列的遠程檢測模塊和多個儀表進行管理，可以使用大規模數據庫SQL server2000進行數據儲存，運用可視化比較強的編程語言Visual C++，能夠將動態數據進行編寫管理。若是使用一次元件R4000的無紙記錄儀代替傳統形式的指針記錄儀，數據記錄的精準度可達0.2級，材料損耗費用以及維修處理費用比較低。

整個系統的運行參數需要在生產調度的監控管理下進行運行管理，系統具備健全的歷史記錄查詢管理、參數超限預警管理、趨勢圖展示管理，能夠進一步提升電廠調度管理水平。對比分析2021年和2020年的數據可知，2個月的總發電量可以達到40萬kW·h，電力收益近17萬，運用無紙記錄儀代替儀器傳統的記錄儀，每年能夠節省的材料費用以及維修費用近10萬，充分展現出現代化測控管理技術優化改造傳統電廠調度的能力。

參考文獻

[1]竇維維，馬忠剛，李萌，等.核電廠安全控制顯示模擬系統的設計與實現[J].自動化儀表，2021，42（7）：59-62.

[2]邱革非，余欣蓉，金樂婷，等.多虛擬電廠博弈的區域電網經濟調度[J].電力系統及其自動化學報，2021，33（6）：75-83.

[3]謝宇崢，李常剛，張恒旭，等.火電廠給水系統功頻約束對電力系統頻率特性的影響[J].電力系統自動化，2021，45（7）：132-139.

[4]喬小杰.“互聯網+”與電力工業的探索和思考[J].能源與節能，2020（12）：45-47.

[5]楊基偉.現代電力調度運行中調度安全風險及控制分析[J].科技與創新，2021（14）：110-111.

[6]陸婷婷.智能電網技術在電力調度自動化中的發展研究[J].中國新技術新產品，2019（18）：26-27.

[7]楊釗.電力監控系統二次安全防護策略研究[J].電工技術，2021（13）：118-119，122.