论文部分内容阅读
发电厂到铝厂的保安线路投运后，为了能及时有效的实现铝厂侧与电厂侧的系统及设备的运行工况进行监控和记录，故障情况下能第一时间了解各方设备与系统运行状况并进行及时分析，为此设立能实现该功能的监控中心，并就保安线路监控中心实施方案进行探讨、分析。
铝厂二期二系列运后，现有220KV变电站双回线不能满足供电需求且供电电源单一，供电可靠性差。为解决铝厂双回线不能满足远期负荷的供电以及供电电源单一等问题，建设了电厂至铝厂220KV双回线路作为保安供电线路，为保证发电厂至电解铝厂保安线路投运后，双方能及时有效的对铝厂侧与电厂侧的系统及设备的运行工况进行监控和记录，故障情况下能第一时间了解各方设备与系统运行状况并进行及时分析，电厂计划在机组集控楼12.6米层设立能实现该功能的监控中心。
电厂侧：#1-#3机组主要设备状态及主要运行参数；#1-#3机组主要辅机及公用系统设备状态及主要运行参数；直供线路、电厂侧线线路、母线运行状态、运行参数；电气及主机、主要辅机报警信号；分时有功、无功电度量。
铝厂侧：350KA、400KA整流機组设备状态及运行参数；220KV各段母线、联络开关、进线开关状态及运行参数；电解系列直流电流、电压；直流开关位置状态；铝厂有载调压变的调变挡位指示；稳流系统控制电流量；分时有功、无功电度量。
将所需数据由电厂#1-#3机组及铝厂综自系统取出（取得方式见后述两个方案），经物理隔离后送至监控中心数据服务器。在电厂#3号机组控制台、值长台分别设一台后台监控机，在铝厂400KA控制台设一台后台监控机。后台监控机的数据均取自监控中心数据服务器。同时设置两台历史数据记录服务器，对所接收的铝厂侧与电厂侧的相关数据进行存储记录。操作员站及历史服务器均放置于一组操作台/柜内。
监控中心设置工程师站用于维护集控中心系统及逻辑和画面组态；布置3台操作员站分别用于监视铝厂设备和电厂设备运行情况。一组大屏幕显示器，对需要关注的数据及工况进行实时显示。
发电厂机组侧数据传输：通过“OPC通讯规约”将发电机组相关的实时数据接入集控中心监控系统，集控中心接口站运行OPC-Server，机组通讯接口站运行OPC client程序。机组通讯接口站距离集控中心接口站距离较近，采用网线连接，直接从机组通讯接口站到集控中心接口站“点对点”连接。
铝厂侧数据传输：通过“IEC104通讯规约”将铝厂的实时数据接入集控中心监控系统，实现集中监控的功能。集控中心接口站作为104通讯的主站，铝厂通讯接口站做从站。铝厂通讯接口站距离集控中心接口站距离较远（约3公里），采用单模光纤连接，实现从铝厂通讯接口站到集控中心接口站“点对点”连接见图1。
监控中心机房的布置，由施工单位或由其委托具有资质的设计单位进行设计。总体设想，靠近汽机运转层布置值班人员，另外一侧布置设备，中间由大屏隔开。
方案一是从DCS系统、NCS系统、辅助网络系统等系统取得。方案二保持监控系统基本硬件配置（操作员站、历史站、监控机、大屏幕、操作台等）不变的情况下，电厂侧数据源不从DCS系统、辅助网络系统、NCS系统分别取出，而是改为由厂级实时监控信息系统（SIS）统一取出。监控中心原有功能不变。
方案的对比：
方案一的优点在于能分别全面的进行数据采样，能对电、铝两侧的工况及设备运行情况实时全面的了解，且数据传输的中间环节少、可靠性较高，电厂侧单台机组设备故障不影响其他数据的采集与监视。
缺点在于监控中心敷设至各系统接口的线缆较多；为了保证电厂侧各系统的安全，各系统传输接口后需增加单项隔离装置；另外还需单独采购DCS系统数据发布系统软件方能保证此系统数据的正确传输。此方案投资相对较大，实施过程将会对电厂生产系统产生一定影响。
方案二优点SIS系统已将全厂主辅机及公用系统数据进行了采集，并有预留的数据通讯输出接口，只需敷设监控中心至SIS系统通讯系统接口线缆即可满足传输要求；SIS系统数据采集时已与电厂侧其他系统进行了单项隔离，不必新增加物理隔离装置；数据传输与电厂运行系统完全隔离，对系统的影响几乎为零；此方案原系统增加设备相对较少，能适当降低造价，监控系统数据传输对原电厂侧各系统的影响较小。
其缺点在于SIS系统本身对数据的采集及传输过程都需要一定的时间，SIS输送到监控中心的数据有一定的延时，这样就出现监控的时效性有可能降低，对系统数据的刷新时间是否满足监控系统的要求无法准确判断，有必要进行专项调研。另外SIS系统一旦出现故障就会导致整个监控系统电厂侧数据采集的失败。
综合评估建议采用方案二。
如果按照方案一实施，在监控中心设备安装完毕后即可进行将电厂侧、铝厂侧相关数据的采集与画面的编译工作（需两侧原有控制系统厂家配合进行），电厂1、2号机组各系统可以先行进行接入工作。由于正在施工期间，3号机组的数据采集可以与DCS控制系统数据库与画面工作同步进行。
由于电厂侧SIS系统正在进行升级完善，如采取第二种方案需在SIS系统完善后进行。方案二实施相对简单，不必与各系统分别进行数据采集的工作，监控中心设备安装完毕后直接从SIS系统进行数据采集即可。
两种方案只是电厂侧数据采集的源头有所改变，其他基本一致，电厂电控楼具备监控中心设备招标采购及安装的条件，系统内部设计及设备供货及时，监控中心与3号机组可以同时投入运行。
这种智能监控中心的研究还处于起步阶段，在技术和方法上仍需进一步的开发和创新，才能实现实用化、商业化，才能发挥更大的潜力。
作者单位：山西京能吕临发电有限公司
一、前言
铝厂二期二系列运后，现有220KV变电站双回线不能满足供电需求且供电电源单一，供电可靠性差。为解决铝厂双回线不能满足远期负荷的供电以及供电电源单一等问题，建设了电厂至铝厂220KV双回线路作为保安供电线路，为保证发电厂至电解铝厂保安线路投运后，双方能及时有效的对铝厂侧与电厂侧的系统及设备的运行工况进行监控和记录，故障情况下能第一时间了解各方设备与系统运行状况并进行及时分析，电厂计划在机组集控楼12.6米层设立能实现该功能的监控中心。
二、接入监控中心主要数据
电厂侧：#1-#3机组主要设备状态及主要运行参数；#1-#3机组主要辅机及公用系统设备状态及主要运行参数；直供线路、电厂侧线线路、母线运行状态、运行参数；电气及主机、主要辅机报警信号；分时有功、无功电度量。
铝厂侧：350KA、400KA整流機组设备状态及运行参数；220KV各段母线、联络开关、进线开关状态及运行参数；电解系列直流电流、电压；直流开关位置状态；铝厂有载调压变的调变挡位指示；稳流系统控制电流量；分时有功、无功电度量。
三、系统构成
将所需数据由电厂#1-#3机组及铝厂综自系统取出（取得方式见后述两个方案），经物理隔离后送至监控中心数据服务器。在电厂#3号机组控制台、值长台分别设一台后台监控机，在铝厂400KA控制台设一台后台监控机。后台监控机的数据均取自监控中心数据服务器。同时设置两台历史数据记录服务器，对所接收的铝厂侧与电厂侧的相关数据进行存储记录。操作员站及历史服务器均放置于一组操作台/柜内。
监控中心设置工程师站用于维护集控中心系统及逻辑和画面组态；布置3台操作员站分别用于监视铝厂设备和电厂设备运行情况。一组大屏幕显示器，对需要关注的数据及工况进行实时显示。
发电厂机组侧数据传输：通过“OPC通讯规约”将发电机组相关的实时数据接入集控中心监控系统，集控中心接口站运行OPC-Server，机组通讯接口站运行OPC client程序。机组通讯接口站距离集控中心接口站距离较近，采用网线连接，直接从机组通讯接口站到集控中心接口站“点对点”连接。
铝厂侧数据传输：通过“IEC104通讯规约”将铝厂的实时数据接入集控中心监控系统，实现集中监控的功能。集控中心接口站作为104通讯的主站，铝厂通讯接口站做从站。铝厂通讯接口站距离集控中心接口站距离较远（约3公里），采用单模光纤连接，实现从铝厂通讯接口站到集控中心接口站“点对点”连接见图1。
监控中心机房的布置，由施工单位或由其委托具有资质的设计单位进行设计。总体设想，靠近汽机运转层布置值班人员，另外一侧布置设备，中间由大屏隔开。
四、电厂数据取得的两种方案及建议
方案一是从DCS系统、NCS系统、辅助网络系统等系统取得。方案二保持监控系统基本硬件配置（操作员站、历史站、监控机、大屏幕、操作台等）不变的情况下，电厂侧数据源不从DCS系统、辅助网络系统、NCS系统分别取出，而是改为由厂级实时监控信息系统（SIS）统一取出。监控中心原有功能不变。
方案的对比：
方案一的优点在于能分别全面的进行数据采样，能对电、铝两侧的工况及设备运行情况实时全面的了解，且数据传输的中间环节少、可靠性较高，电厂侧单台机组设备故障不影响其他数据的采集与监视。
缺点在于监控中心敷设至各系统接口的线缆较多；为了保证电厂侧各系统的安全，各系统传输接口后需增加单项隔离装置；另外还需单独采购DCS系统数据发布系统软件方能保证此系统数据的正确传输。此方案投资相对较大，实施过程将会对电厂生产系统产生一定影响。
方案二优点SIS系统已将全厂主辅机及公用系统数据进行了采集，并有预留的数据通讯输出接口，只需敷设监控中心至SIS系统通讯系统接口线缆即可满足传输要求；SIS系统数据采集时已与电厂侧其他系统进行了单项隔离，不必新增加物理隔离装置；数据传输与电厂运行系统完全隔离，对系统的影响几乎为零；此方案原系统增加设备相对较少，能适当降低造价，监控系统数据传输对原电厂侧各系统的影响较小。
其缺点在于SIS系统本身对数据的采集及传输过程都需要一定的时间，SIS输送到监控中心的数据有一定的延时，这样就出现监控的时效性有可能降低，对系统数据的刷新时间是否满足监控系统的要求无法准确判断，有必要进行专项调研。另外SIS系统一旦出现故障就会导致整个监控系统电厂侧数据采集的失败。
综合评估建议采用方案二。
五、实施计划
如果按照方案一实施，在监控中心设备安装完毕后即可进行将电厂侧、铝厂侧相关数据的采集与画面的编译工作（需两侧原有控制系统厂家配合进行），电厂1、2号机组各系统可以先行进行接入工作。由于正在施工期间，3号机组的数据采集可以与DCS控制系统数据库与画面工作同步进行。
由于电厂侧SIS系统正在进行升级完善，如采取第二种方案需在SIS系统完善后进行。方案二实施相对简单，不必与各系统分别进行数据采集的工作，监控中心设备安装完毕后直接从SIS系统进行数据采集即可。
两种方案只是电厂侧数据采集的源头有所改变，其他基本一致，电厂电控楼具备监控中心设备招标采购及安装的条件，系统内部设计及设备供货及时，监控中心与3号机组可以同时投入运行。
六、结语
这种智能监控中心的研究还处于起步阶段，在技术和方法上仍需进一步的开发和创新，才能实现实用化、商业化，才能发挥更大的潜力。
作者单位：山西京能吕临发电有限公司