电厂自动化调度系统优化研究

楚登攀

摘要：调度系统是工厂生产的大脑，其自动化程度高低决定了工厂生产水平。为了提高工厂生产效率，实现办公自动化的目的，对东庞矸石热电厂原有系统进行了升级改造，通过升级改造，取得了较好效果，极大地提高了生产效率，降低了生产成本。本系统在热电厂调度系统中和工业实时应用中的地位十分重要，现对此自动化系统的具体应用进行详细论述，以供参考。

关键词：电厂自动化调度系统优化

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

东庞矸石热电厂目前容量为3台循环流化床锅炉（分别为75t/h、35t/h、65t/h）配3台6MW汽轮发电机的热电厂，由3台动力锅炉和3台汽轮发电系统组成，多而分散的盘装仪表系统分布在全厂6个控制室。这个系统使用的设备比较多且型号比较大，检测获得的参数数量比较多，且比较分散，因此相关管理人员需要重点研究如何在供热条件以及发热效率上，处理各个机械设备之间的运行参数，争取使锅炉系统实现高效运行、低能耗运转。本系统使用的6个设备操作环境在距离上相差几十米甚至是上百米，而东庞热电厂的中心调度室距离作业现场的距离已经超出100 m，整个生产管理以及指挥调度基本只能依靠电话进行监控管理，不能直接在现场进行监控管理，使得现场操作人员存在虚报数量、隐瞒实际情况的问题，导致各个设备存在调而不度的尴尬问题。再加上整个系统的运行效率比较低，会频繁出现故障问题。为了进一步提升生产调度管理，需要不断提升生产运行效率，尽量降低生产成本，以研华-4000系列的远程网络模块检测系统和浙江中控股份有限公司研制的无纸记录仪作为主要研究内容，将计算机网络是为操作平台，已经创建了可以远程调度管理的计算机系统，本文将会重点研究下层检测网络中各个模块的优化方式。

1系统组成简介

系统主要由6个操作设备间构成，每一个操作间都需进行压力检测、温度检测、流量检测、液位检测，计算机检测需要使用数据处理和参数检测的总量已经达到69个，这些数值已经分散在各个仪表盘内部模块以及无纸记录仪上，技术人员可以借助智能仪表处理一部分热工参数，还可以运用变送器将余下的热工参数转化为标准信号，并将其传输到远程检测处理的接口模块上，在经过模块内部的计算机芯片进行输送处理以后，可以经过串行数据总线RS485将相关数据直接上传到检测计算机中，工业计算机即可以利用接口转换模块顺利完成和其余模块的通信处理，能够将所有已经采集好的检测数据汇总在计算机中，在完成数据处理以后，可以顺利实施数据的量程转换。通过对一时间段手机的温度数据、压力数据实施补偿计算，能够计量出总流量值 [1]。在完成该过程以后，技术人员可以直接将已经检测到的63个热工参数以及40个后续计算获得的参数值利用计算机实施数据传送处理。

在工业检测计算机上安装组态王软件，能够顺利调度管理电池的画面组态，还能够创建比较完整的数据库，采集获取的数据可以在组态界面上实时展现出来 [2]。亚控科技具备比较完整的自动化软件产品管理线。数据采集平台KingIOServer的应用优势在于能够顺利完成工业设备、协议接口的数据采集、数据解析以及数据转发;监控平台组态王KingView系列能够检测各种设备的运行情况、某个工段或生产线运行情况的监视控制;厂级监控平台使用的KingSCADA系列可以侧重管理厂级生产运营管理的全方位监控管理;KingSuperSCADA不仅能够切实满足集团级以上的生产调度监控管理需要，还具备一定的自主研发能力、安全控制能力，可以提升国家公共安全、工业信息安全;工业行业历史数据库实时监测平台KingHistorian对海量数据实施储存管理、查詢管理;进行一体化管理的全组态平台KingFusion产品能够协助企业进行产业监控管理以及生产经营管理，可以突破企业内部的纵向数据流以及横向数据流，能够创建了企业过程数据以及业务数据的一体化管理平台，能够迅速进行MES系统方案管理和智能生产系统的方案设计[3]。

2使用牛顿I-7017设计电厂调度检测系统出现的问题

东庞矿矸石热电厂使用的远程调度管理系统具有较强的抗干扰能力，运行环境比较恶劣，因此检测系统的可靠性比较高，能够实时检测数据。牛顿I-7017实际上是一种八路A/D转换模块，涵盖很多输入模块，在进行项目设计、系统调试时，需要将模块运用在工业企业进行实时测控管理，测量精准度比较高，可以借助RS485进行远程管理[4]。若是将这种模块视为调度系统的检测基础，能够切实满足可靠性要求、实时性要求。在应用电厂调度系统时需要妥善处理关键设计点，方能将系统的调度功能充分发挥出来。

2.1原本检测系统和计算机检测系统出现的共性问题

在对传统的工业系统实施技术改造处理时，需要留存原本的仪表检测系统，需要从传统系统中提取出比較主要的检测信号，尽管牛顿模块已经具备比较全面的输入信号，需要在电厂设备上安装一些传感器、变松器、电力检测线路，应该在已有检测系统中提取信号。因为压力信号、流量信号、液位信号需要利用变送器将信号传递到仪表盘位置上，仅需将模块内部的电流串联到变送器电流回路中，能够运用仪表以及牛顿模块检测变送器的输出信号。

其中相对比较麻烦的是温度类信号，很多温度仪在收集温度时，需要借助从热电偶以及热电阻进行信号输入管理，工作人员通过使用一体化温度变送器能够优化解决此类问题，可以直接将其安装在电力调度现场传感器的接线盒内部，能够将现场和仪表盘的连线置于一体化温度变送器进行供电管理、信号输出管理，不需要从现场位置向仪表盘进行拉线处理，需要将温度仪表的输入回路电流更改为标准电流信号，将温度仪表以及模块输入到变送器电流输出回路中，能够全面检测温度信号的变化情况[5]。

2.2模块输入回路在保护过程中出现的问题

由于牛顿-7017 模块具备很多输入方式，因此在输入回路内部位置添加保护系统比较困难，因此一般情况下技术人员会在工业检测环境中，将电流检测输入回路和之前的仪表电流回路串联在一处，可以从输电线路上引进很多比较强的交流以及直流干扰信号。在处理Ⅱ型压力变送器的时候，因为输出回路会串联很多用于信息反馈的馈线圈，在变送器已经中断电源的时候，会出现很多比较高的反电势，此时开路电压能够达到60 V，可能会导致牛顿模块的输入回路出现被打坏的现象。

在电厂调度现场使用模块检查回路是否出现断电检修，需要设计一个不影响模块正常检测管理，应该在出现非正常高压时，对输入模块的电流加强保护，工作人员可以使用2个处于反接状态的5 V稳压管进行并联安装在电阻两段位置，从而产生电流输入回路模块，能够有效解决这种问题。若是2个125 Ω的电阻串联电流可以正常被检测管理，能够将模块输入端口的交流电、直流电减少到原值的10%。

在稳压管进行串联处理时，需要对模块端口电压实施维护管理，需要特别注意的是，尽管模块端口电流的最大电压是2.5 V，但是在设计稳压管时需要尽量设置的略高一点，且需要使用图示仪进行测量，确保在稳压管反串电压处于2.5 V时，不会出现泄漏电流直接影响到模块检测处理的精准度。

2.3系统在实时性以及可靠性方面出现的问题

本机系统主要是工业企业的实时检测系统，对于系统的可靠性以及实时性的要求比较严格，在运用此系统检测管理计算机时，需要对数据源实施材料处理，同时也是整个系统是否能够正常运行使用的判断依据。从硬件上分析，工业控制计算机具备比较强的抗干扰效果，运用电子盘能够替代硬盘，具有的可靠性比较高，经过反复研究可以发现，C语言的电子编程效率更加高，可以直接对端口位置实施操作。

本系统可以对20个瞬时流量参数实施检测处理，在进行温度补偿以及压力补偿时，可以综合计算总流量，应该每隔5 s实施一次计量，对于软件的实时性要求比较高，而C语言的运行效率比较高，可以充分发挥出系统的应用优势，通信处理程序、数据采集程序、时间处理程序的运行时间不会超出3 s。调度系统的运行效果可以证明电厂调度设计的正确性，需要将工作检测计算机置于发电机操作空间内，从2019年10月运行到2022年初并未出现任何故障问题，导致发电机出现跳闸问题的强干扰信号并不会影响设施正常运行管理[6]。

2.4模块通信程序在可靠性上出现的问题

由模块以及计算机共同构成的下层检测网络，实际上是一种主从处理系统，对各个模块实施巡检管理，并依次开展通信联络管理。工作人员通过计算机能够运用RS485和下层检测模块创建通信联络程序，使用计算机底层BIOS INT14设施可以顺利完成硬件管理。检测模块实际上是C语言实施程序管理的软件，通过分析C 语言调试程序可以发现，在检测模块处于随机停电情况时极易出现死机故障[7]。

造成死机的原因是，主机在向某一个模块发射联络信号的时候，信号在处于联络状态时，模块电源将会出现断电问题，若是检测时间过长，可能会出现死机想象。在处理死机问题时，工作人员需要在利用计算机和模块建立联络关系时开启定时器，在联络时间已经超出0.2 s的时候，模块将难以产生回应信号，将会直接跳出等待程序，然后再实施联络管理，若是连续3次皆处于连接不上的状态，则表示这种模块已经处于断电状态，屏幕上能够直接展现出模块运行情况，需要对模块进行联络管理，能够防止由于干扰问题导致的通信瞬时中断问题，运行效果比较好。

3分析系统的运行效果

若是将计算机网络视为操作平台，需要使用计算机对电厂调度系统进行远程管理，由于调度现场需要采集的数据比较多，可以自行开发设计数据接口的方式进行优化处理。若是使用牛顿I-7000系列的远程检测模块和多个仪表进行管理，可以使用大规模数据库SQL server2000进行数据储存，运用可视化比较强的编程语言Visual C++，能够将动态数据进行编写管理。若是使用一次元件R4000的无纸记录仪代替传统形式的指针记录仪，数据记录的精准度可达0.2级，材料损耗费用以及维修处理费用比较低。

整个系统的运行参数需要在生产调度的监控管理下进行运行管理，系统具备健全的历史记录查询管理、参数超限预警管理、趋势图展示管理，能够进一步提升电厂调度管理水平。对比分析2021年和2020年的数据可知，2个月的总发电量可以达到40万kW·h，电力收益近17万，运用无纸记录仪代替仪器传统的记录仪，每年能够节省的材料费用以及维修费用近10万，充分展现出现代化测控管理技术优化改造传统电厂调度的能力。

参考文献

[1]窦维维，马忠刚，李萌，等.核电厂安全控制显示模拟系统的设计与实现[J].自动化仪表，2021，42（7）：59-62.

[2]邱革非，余欣蓉，金乐婷，等.多虚拟电厂博弈的区域电网经济调度[J].电力系统及其自动化学报，2021，33（6）：75-83.

[3]谢宇峥，李常刚，张恒旭，等.火电厂给水系统功频约束对电力系统频率特性的影响[J].电力系统自动化，2021，45（7）：132-139.

[4]乔小杰.“互联网+”与电力工业的探索和思考[J].能源与节能，2020（12）：45-47.

[5]杨基伟.现代电力调度运行中调度安全风险及控制分析[J].科技与创新，2021（14）：110-111.

[6]陆婷婷.智能电网技术在电力调度自动化中的发展研究[J].中国新技术新产品，2019（18）：26-27.

[7]杨钊.电力监控系统二次安全防护策略研究[J].电工技术，2021（13）：118-119，122.