熱電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

1、熱電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用               熱電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用張明銳 （同濟(jì)大學(xué)電氣工程系上海200331）    摘  要本文以上海青浦工業(yè)園熱電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與工程應(yīng)用為背景，對熱電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)功能，硬件構(gòu)成、軟件開發(fā)、功能實(shí)現(xiàn)以及系統(tǒng)安全等方面作了介紹。該套系統(tǒng)2000年2月投運(yùn)以來，工作穩(wěn)定。實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，該套系統(tǒng)具有可靠性高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)以及人機(jī)界面友好等特點(diǎn)。

2、60;   關(guān)鍵詞熱電廠監(jiān)控系統(tǒng)同期組態(tài)1引言青浦熱電廠位于上海青浦工業(yè)園區(qū)，以園區(qū)工業(yè)供熱為主，并按照上海電力調(diào)度中心下達(dá)的日計(jì)劃曲線發(fā)電上網(wǎng)。青浦熱電廠設(shè)計(jì)規(guī)模為2爐2機(jī)，即2臺75 th循環(huán)流化床鍋爐，2臺12 MW抽汽冷凝式汽輪發(fā)電機(jī)組，兩路35 kV線路與地區(qū)電網(wǎng)相連、兩臺主變、一臺備用變。廠用電6 kV兩主兩備，04 kV兩主兩備。6 kV與04 kV系統(tǒng)采用單母線分段接線，兩路電源自動互投。本系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個電廠的電氣量監(jiān)控，并與熱力監(jiān)控系統(tǒng)、電廠MIS（Management Information System）管理信息系統(tǒng)交換信息。 2系統(tǒng)功能（1）數(shù)據(jù)采集與

3、處理，采集整個電廠的發(fā)電機(jī)、主變、備變、廠用變、35 kV線路、6 kV線路、04kV線路、斷路器、開關(guān)柜、直流屏、同期系統(tǒng)、勵磁調(diào)節(jié)器、溫控儀等設(shè)備的遙測量與遙信量。對應(yīng)不同的實(shí)時(shí)值采用實(shí)時(shí)曲線、表格、棒圖、模擬儀表、數(shù)碼、游標(biāo)等方式顯示。（2）報(bào)警功能，當(dāng)電氣系統(tǒng)出現(xiàn)事故、故障、越限等情況時(shí)，以不同的形式進(jìn)行報(bào)警與提示。報(bào)警方式包括語音提示，屏幕圖符閃爍，畫面自動推出、打印報(bào)警等多種形式。對報(bào)警事件可以進(jìn)行分類，并分別設(shè)置一種或幾種報(bào)警形式。（3）控制功能，電廠內(nèi)所有斷路器的遙控分、合閘操作通過主接線畫面進(jìn)行，只有經(jīng)過授權(quán)的值班人員才能操作，計(jì)算機(jī)對每次操作的時(shí)間，操作人員姓名，操作內(nèi)容，

4、操作成功與否自動記錄。（4）備自投功能，正常情況下，電廠兩臺所用變投入使用，04 kV分段開關(guān)打開，當(dāng)04 kV某段因故失電，且該04 kV系統(tǒng)又無短路故障及有壓母線電壓正常，則自動投入04 kV分段開關(guān)。該自動功能可通過人機(jī)界面投退。（5）同期并網(wǎng)，能否按照調(diào)度下達(dá)的指令快速準(zhǔn)確的發(fā)電并網(wǎng)或解列不但關(guān)系到發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，而且具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。正常情況下本系統(tǒng)采用微機(jī)自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)，該系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)電壓、頻率、相位，對待并機(jī)組下達(dá)調(diào)壓、調(diào)頻指令，達(dá)到并網(wǎng)條件時(shí)發(fā)出合閘指令。并網(wǎng)周期短，對機(jī)組沖擊小。一旦微機(jī)自動準(zhǔn)同期裝置故障，可依靠MZ10同期表與電壓、頻率表的指示，手動并網(wǎng)。為防止非同期

5、條件下的誤動作并網(wǎng)，合閘回路中接入一對同期檢查繼電器的常開接點(diǎn)。（6）打印功能，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行日志的定時(shí)打印和召喚打印，事故、故障、越限、操作記錄等均可隨機(jī)打??；存入歷史數(shù)據(jù)庫和歷史記錄中的日報(bào)表、月報(bào)表和年報(bào)表等均可召喚打印。主要畫面屏幕拷貝。（7）通信功能，與保護(hù)管理機(jī)的通信，與熱力監(jiān)控系統(tǒng)、電廠管理信息系統(tǒng)通信、與電力調(diào)度中心的通信。（8）衛(wèi)星對時(shí)功能，系統(tǒng)內(nèi)所有微機(jī)的時(shí)鐘能夠由GPS（GlobalPosition System）自動校準(zhǔn)。本系統(tǒng)設(shè)置一臺四口GPS（美國全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)），可同時(shí)接到2臺服務(wù)器和2臺工作站上，實(shí)現(xiàn)四臺計(jì)算機(jī)時(shí)鐘的同步。 3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)31系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)采用

6、基于NT的以態(tài)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并采用了冗余技術(shù)，由2臺工控機(jī)作為上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)熱備用；正常運(yùn)行時(shí)一臺工控機(jī)是NT局域網(wǎng)的主域控制器，另一臺工控機(jī)是NT局域網(wǎng)的備份域控制器；當(dāng)主域控制器因故退出NT網(wǎng)時(shí)，備份域控制器將自動上升為主域控制器；正常運(yùn)行時(shí)亦可人為切換主、備份域控制器。網(wǎng)上還掛了2臺工控機(jī)作為信息交換工作站，即前置機(jī)，亦可按主備兩種方式運(yùn)行。每臺前置機(jī)同時(shí)與遠(yuǎn)程終端設(shè)備RTU（Remote TerminalUnit）、可編程邏輯控制器PLC（Programmable LogicalController）、保護(hù)管理機(jī)通信，RTU完成數(shù)據(jù)采集與控制功能以及與電力調(diào)度中心、電廠MIS系統(tǒng)通信。PLC實(shí)

7、現(xiàn)備自投與低頻解載功能。GPS實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步。兩臺打印機(jī)分別用于定時(shí)打印和隨機(jī)打印。系統(tǒng)還配置了語音報(bào)警系統(tǒng)與不間斷電源UPS（Uninterrupted Power Supply）。32軟件開發(fā)上位網(wǎng)絡(luò)以WINDOWSNT作為系統(tǒng)平臺。采用工控組態(tài)軟件Intouch開發(fā)人機(jī)界面功能。通信機(jī)與RTU之間采用我國電力部頒CDT規(guī)約，他適用于點(diǎn)對點(diǎn)的遠(yuǎn)動通道結(jié)構(gòu)及以循環(huán)字節(jié)同步方式傳送遠(yuǎn)動信息的遠(yuǎn)動設(shè)備與系統(tǒng)。該規(guī)約采用可變幀長度、根據(jù)信息的輕重緩急將信息區(qū)分為多種幀類別循環(huán)傳送、重要信息優(yōu)先傳送或插入傳送。幀結(jié)構(gòu)如圖2所示，每幀都以同步字EB90開頭，并有控制字，除少數(shù)幀外，均有信息字。幀長度可變

8、。幀的同步字、控制字、信息字的排列規(guī)則：字節(jié)由低B1到高Bn上下排列、字節(jié)的位由高b7到低b0左右排列，發(fā)碼時(shí)低字節(jié)先送，高字節(jié)后送，字節(jié)高位先送，低位后送?？刂谱钟辛鶄€字節(jié)。該規(guī)約采用CRC校驗(yàn)，控制字和信息字都是（n，k）（48，40）碼組，生成多項(xiàng)式為G（x）x8x2x1。陪集碼為FFH。 通信機(jī)按CDT規(guī)約用高級語言編寫標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備驅(qū)動程序IO DRIVER，InTouch使用DDE（Dynamic Data Exchange）功能與外部IO接口設(shè)備和其它程序間進(jìn)行通訊。上位機(jī)與前置機(jī)之間以NETDDE方式交換實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。DDE是由微軟設(shè)計(jì)的一種通訊協(xié)議，DDE標(biāo)記通過Microsoft的

9、動態(tài)數(shù)據(jù)交換協(xié)議進(jìn)行訪問，它允許Windows環(huán)境下的應(yīng)用程序彼此間發(fā)送、接收數(shù)據(jù)和指令。兩個正在運(yùn)行的程序構(gòu)成ClientServer（客戶機(jī)服務(wù)器）方式。服務(wù)程序可以提供數(shù)據(jù)，并且接收其它程序的數(shù)據(jù)請求。發(fā)請求的應(yīng)用程序叫做客戶機(jī)程序。一些應(yīng)用程序（例如InTouch和MicrosoftExcel）可以同時(shí)作為客戶機(jī)程序或服務(wù)程序。DDE是一種消息型協(xié)議，為了進(jìn)行成功的鏈接和傳輸數(shù)據(jù)，它需要三部分的信息：應(yīng)用程序名，主題名和項(xiàng)名。要想從其它程序中獲取數(shù)據(jù)，客戶機(jī)程序通過指定這三項(xiàng)打開一條與服務(wù)程序之間的通道。同理，為了讓InTouch能從其它程序中獲取數(shù)據(jù)，必須知道提供數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序名，包

10、含數(shù)據(jù)值的應(yīng)用程序的主題名和主題內(nèi)的某一項(xiàng)名。另外，InTouch還需要知道數(shù)據(jù)類型：離散型、整型、實(shí)型（浮點(diǎn)數(shù)）或文字型（字符串）。當(dāng)在InTouch數(shù)據(jù)庫中定義標(biāo)記名時(shí)，這個信息決定了標(biāo)記名的DDE類型。當(dāng)InTouch在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，它將自動執(zhí)行所需要的動作來獲取和維護(hù)這個項(xiàng)目值。每當(dāng)一個可讀寫DDE類型的標(biāo)記值改變，它立即通過DDE寫到遠(yuǎn)程應(yīng)用程序。每當(dāng)鏈接到遠(yuǎn)程應(yīng)用程序的標(biāo)記的項(xiàng)改變，標(biāo)記也可以從遠(yuǎn)程應(yīng)用程序上更新。所有DDE的標(biāo)記缺省設(shè)置為可讀寫。性數(shù)據(jù)鏈接。使用一次性請求，客戶機(jī)程序向服務(wù)程序請求數(shù)據(jù)的一個“快照”。例如：Excel宏指令將為另一個程序打開一個通道，請求指定的數(shù)據(jù)，

11、然后關(guān)閉通道，使用這些數(shù)據(jù)來產(chǎn)生一個報(bào)告。永久性數(shù)據(jù)鏈接叫做“熱”鏈接。當(dāng)一個客戶機(jī)程序和其它的程序建立了一種熱鏈接時(shí)，它要求服務(wù)程序在某一項(xiàng)數(shù)據(jù)值改變時(shí)通知客戶機(jī)。永久性數(shù)據(jù)鏈接一直有效，直到客戶機(jī)或者服務(wù)程序中斷鏈接或?qū)υ?。永久性?shù)據(jù)鏈接是一種非常有效的交換數(shù)據(jù)的方法，因?yàn)橐坏╂溄咏⑵饋?，在?shù)據(jù)值變化前不需要任何通訊。本系統(tǒng)中InTouch與所有外部IO設(shè)備之間以及前置機(jī)與上位機(jī)之間都采用永久性數(shù)據(jù)鏈接。上位機(jī)的通信程序是用高級編程語言C和VB編寫的。 4系統(tǒng)特點(diǎn)   （1）功能強(qiáng)大，可靠性高、系統(tǒng)實(shí)時(shí)性好。（2）系統(tǒng)組態(tài)方便，軟件支持在線修改，Runtime（運(yùn)行）

12、與Development（開發(fā)）兩個軟件包之間可以自由切換。（3）人機(jī)界面友好，操作簡單直觀。大部分操作只須點(diǎn)擊鼠標(biāo)即可完成，便于值班人員掌握。（4）開放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有利于二期工程的建設(shè)，2號機(jī)組的加入，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不需改動，上位硬件也不需增加，只要對既有軟件補(bǔ)充即可。 5結(jié)論   該系統(tǒng)自1998年12月開始開發(fā)，1999年7月安裝調(diào)試，2000年2月正式并網(wǎng)發(fā)電，運(yùn)行實(shí)踐表明，系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到用戶要求，穩(wěn)定可靠。本系統(tǒng)方案可為解決同等規(guī)模的熱電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控參考。6參考文獻(xiàn)1錢清泉電氣化鐵道遠(yuǎn)動技術(shù)北京：中國鐵道出版社，19902張明銳，王為，毛明平新型變電站綜合自動化的實(shí)現(xiàn)方案繼電器，2