热电厂计算机监控系统的开发与应用

电力18讯：    摘  要　本文以上海青浦工业园热电厂计算机监控系统的开发与工程应用为背景，对热电厂计算机监控系统的系统功能，硬件构成、软件开发、功能实现以及系统安全等方面作了介绍。该套系统2000年2月投运以来，工作稳定。实际运行经验表明，该套系统具有可靠性高，实时性强以及人机界面友好等特点。
    关键词　热电厂　监控系统　同期　组态

1　引言　　
　　青浦热电厂位于上海青浦工业园区，以园区工业供热为主，并按照上海电力调度中心下达的日计划曲线发电上网。青浦热电厂设计规模为2炉2机，即2台75 t／h循环流化床锅炉，2台12 MW抽汽冷凝式汽轮发电机组，两路35 kV线路与地区电网相连、两台主变、一台备用变。厂用电6 kV两主两备，0．4 kV两主两备。6 kV与0．4 kV系统采用单母线分段接线，两路电源自动互投。本系统负责整个电厂的电气量监控，并与热力监控系统、电厂MIS（Management Information System）管理信息系统交换信息。
2　系统功能
　　（1）数据采集与处理，采集整个电厂的发电机、主变、备变、厂用变、35 kV线路、6 kV线路、0．4kV线路、断路器、开关柜、直流屏、同期系统、励磁调节器、温控仪等设备的遥测量与遥信量。对应不同的实时值采用实时曲线、表格、棒图、模拟仪表、数码、游标等方式显示。
　　（2）报警功能，当电气系统出现事故、故障、越限等情况时，以不同的形式进行报警与提示。报警方式包括语音提示，屏幕图符闪烁，画面自动推出、打印报警等多种形式。对报警事件可以进行分类，并分别设置一种或几种报警形式。
　　（3）控制功能，电厂内所有断路器的遥控分、合闸操作通过主接线画面进行，只有经过授权的值班人员才能操作，计算机对每次操作的时间，操作人员姓名，操作内容，操作成功与否自动记录。
　　（4）备自投功能，正常情况下，电厂两台所用变投入使用，0．4 kV分段开关打开，当0．4 kV某段因故失电，且该0．4 kV系统又无短路故障及有压母线电压正常，则自动投入0．4 kV分段开关。该自动功能可通过人机界面投退。
　　（5）同期并网，能否按照调度下达的指令快速准确的发电并网或解列不但关系到发电机组的安全运行，而且具有重要的经济意义。正常情况下本系统采用微机自动准同期并网，该系统根据系统电压、频率、相位，对待并机组下达调压、调频指令，达到并网条件时发出合闸指令。并网周期短，对机组冲击小。一旦微机自动准同期装置故障，可依靠MZ－10同期表与电压、频率表的指示，手动并网。为防止非同期条件下的误动作并网，合闸回路中接入一对同期检查继电器的常开接点。
　　（6）打印功能，实现运行日志的定时打印和召唤打印，事故、故障、越限、操作记录等均可随机打印；存入历史数据库和历史记录中的日报表、月报表和年报表等均可召唤打印。主要画面屏幕拷贝。
　　（7）通信功能，与保护管理机的通信，与热力监控系统、电厂管理信息系统通信、与电力调度中心的通信。
　　（8）卫星对时功能，系统内所有微机的时钟能够由GPS（GlobalPosition System）自动校准。本系统设置一台四口GPS（美国全球卫星定位系统），可同时接到2台服务器和2台工作站上，实现四台计算机时钟的同步。
3　系统实现
3．1　系统结构
　　如图1所示，系统采用基于NT的以态网结构，并采用了冗余技术，由2台工控机作为上位机，实现热备用；正常运行时一台工控机是NT局域网的主域控制器，另一台工控机是NT局域网的备份域控制器；当主域控制器因故退出NT网时，备份域控制器将自动上升为主域控制器；正常运行时亦可人为切换主、备份域控制器。网上还挂了2台工控机作为信息交换工作站，即前置机，亦可按主／备两种方式运行。每台前置机同时与远程终端设备RTU（Remote TerminalUnit）、可编程逻辑控制器PLC（Programmable LogicalController）、保护管理机通信，RTU完成数据采集与控制功能以及与电力调度中心、电厂MIS系统通信。PLC实现备自投与低频解载功能。GPS实现时钟同步。两台打印机分别用于定时打印和随机打印。系统还配置了语音报警系统与不间断电源UPS（Uninterrupted Power Supply）。




3．2　软件开发
　　上位网络以WINDOWSNT作为系统平台。采用工控组态软件Intouch开发人机界面功能。通信机与RTU之间采用我国电力部颁CDT规约，他适用于点对点的远动通道结构及以循环字节同步方式传送远动信息的远动设备与系统。该规约采用可变帧长度、根据信息的轻重缓急将信息区分为多种帧类别循环传送、重要信息优先传送或插入传送。帧结构如图2所示，每帧都以同步字EB90开头，并有控制字，除少数帧外，均有信息字。帧长度可变。帧的同步字、控制字、信息字的排列规则：字节由低B1到高Bn上下排列、字节的位由高b7到低b0左右排列，发码时低字节先送，高字节后送，字节高位先送，低位后送。控制字有六个字节。该规约采用CRC校验，控制字和信息字都是（n，k