李景波

摘 要：垃圾發(fā)電廠工藝流程長且電氣設(shè)備眾多，這些來源于不同廠家的電氣設(shè)備通常都具有獨立的監(jiān)控系統(tǒng)，相互間難以實現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)的共享，為此構(gòu)建一個系統(tǒng)來實現(xiàn)全廠電氣設(shè)備的全面監(jiān)控和信息完整就極具價值了。

關(guān)鍵詞：垃圾發(fā)電廠；電氣設(shè)備；運行狀態(tài)；實時監(jiān)控

中圖分類號：TK323 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）15-0139-01

1 系統(tǒng)的功能設(shè)計

調(diào)研后筆者認為，系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求：（1）為確保生產(chǎn)運行的安全、高效及穩(wěn)定，系統(tǒng)應(yīng)自動采集和實時監(jiān)測各電氣設(shè)備（如變壓器、直流電源柜、高低壓開關(guān)柜等）的運行情況，通過顏色改變、動態(tài)畫面、數(shù)字、閃爍、曲線及棒圖等方式對設(shè)備的狀態(tài)進行實時監(jiān)視。當電氣設(shè)備發(fā)生故障時，系統(tǒng)要能夠自動報警并且確保聯(lián)鎖功能的正常發(fā)揮；（2）在中控室，操作人員可以通過計算機控制系統(tǒng)來實現(xiàn)所有電氣設(shè)備的監(jiān)視和管理。對于重要設(shè)備和參數(shù)的控制要做好操作權(quán)限的設(shè)備，避免電氣設(shè)備誤動作和參數(shù)誤修改對系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生影響，此外系統(tǒng)應(yīng)具有豐富的報表功能，方便操作人員對電氣設(shè)備狀態(tài)和故障信息等進行查詢（結(jié)果以圖形或文本等方式進行展示）。

根據(jù)上述要求，垃圾發(fā)電廠電氣設(shè)備運行狀態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)的具體功能如下：將現(xiàn)場各種模擬量通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號傳送到后續(xù)單元，如溫度、濕度、開關(guān)量、壓力、電流、電壓等信號；對傳感器傳輸來的信號進行適當?shù)念A處理，如用濾波器對干擾信號進行抑制、將信號幅值調(diào)整到合適的電平等；將經(jīng)過預處理的信號進行A/D轉(zhuǎn)換和記錄；將采集到的信號經(jīng)高抗干擾的光纖設(shè)備傳輸?shù)胶罄m(xù)單元；通過相應(yīng)的監(jiān)測參數(shù)反映電氣設(shè)備的運行工況，當發(fā)現(xiàn)運行工況異常時，一方面迅速啟動應(yīng)急報警，提醒操作人員加強操作控制和設(shè)備維護，另一方面采取選擇性控制；操作記錄打印、事故追憶打印、報警打印、SOE打印、周期性報表等功能；將監(jiān)控到的電氣設(shè)備實時運行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇I數(shù)據(jù)庫進行存儲；根據(jù)需要設(shè)置一些不同權(quán)限的用戶并用密碼加以保護，高權(quán)限用戶可以創(chuàng)建低權(quán)限用戶，并且可以對低權(quán)限用戶進行授權(quán)。

2 系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1 系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

電氣設(shè)備運行狀態(tài)實時監(jiān)控在垃圾發(fā)電廠的應(yīng)用主要經(jīng)歷了如下四個階段：第一個階段主要是依靠控制技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)及圖形顯示技術(shù)，確保系統(tǒng)具有集中監(jiān)視和分散控制的功能；第二個階段開始采用環(huán)式和總線式的通信方式，支持局域網(wǎng)協(xié)議，從而實現(xiàn)了電氣設(shè)備監(jiān)控的自動化；第三個階段采用了更為先進的局域網(wǎng)技術(shù)，力求使不同電氣設(shè)備間的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)可以進行互聯(lián)和交換；第四個階段通過利用現(xiàn)場總線，使電氣設(shè)備運行過程中的狀態(tài)信息交換范圍一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場。

2.2 系統(tǒng)的三級網(wǎng)絡(luò)方案

根據(jù)垃圾發(fā)電廠電氣設(shè)備運行狀態(tài)實時監(jiān)控的具體要求和系統(tǒng)發(fā)展趨勢，本文構(gòu)建了三級實時狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，具體說來：第一級為現(xiàn)場控制級，通過將各監(jiān)控站點及現(xiàn)場基本監(jiān)控單元的電氣設(shè)備運行狀態(tài)實時數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄崟r數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)；第二級為網(wǎng)絡(luò)通信級，作為現(xiàn)場控制級和監(jiān)控管理級間的聯(lián)系橋梁，其采用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議來將現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控管理級；第三級為監(jiān)控管理級，將網(wǎng)絡(luò)通信級傳輸而來的電氣設(shè)備運行狀態(tài)實時數(shù)據(jù)進行加工，在瀏覽終端以圖表或文字等形式進行展示，以確保服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、管理計算機等可以根據(jù)需求對這些數(shù)據(jù)進行取用。

2.3 PI數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應(yīng)用

在垃圾發(fā)電廠電氣設(shè)備運行狀態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建中，考慮選用實時數(shù)據(jù)庫而非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，這是基于如下考慮：系統(tǒng)需要保存大量的電氣設(shè)備運行狀態(tài)實時數(shù)據(jù)，如果這些數(shù)據(jù)不加以壓縮而直接存儲，那么數(shù)據(jù)很容易占滿磁盤空間，而實時數(shù)據(jù)庫可以通過接口采集實時數(shù)據(jù)，利用高效壓縮算法來存儲海量實時數(shù)據(jù)，其所需的存儲空間僅為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的2%左右；關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存放速度較慢，而系統(tǒng)面對的是數(shù)萬點實時數(shù)據(jù)以秒級的間隔存放，為此關(guān)系型數(shù)據(jù)庫無法滿足此要求；關(guān)系型數(shù)據(jù)庫將所有內(nèi)容存儲在一個文件內(nèi)，這給海量數(shù)據(jù)的存放和維護造成了困難。

綜合考慮上述因素，本系統(tǒng)最終選用了PI數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其在加速用戶投資回報、彌合業(yè)務(wù)控制與業(yè)務(wù)管理間的信息缺口、提供一體化安全保障機制、提高數(shù)據(jù)存儲效率和降低磁盤占用空間等方面具有強大的技術(shù)優(yōu)勢。

2.4 系統(tǒng)效益

利用上述方案，本文所構(gòu)建的垃圾發(fā)電廠電氣設(shè)備運行狀態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)可以在不增加硬件投資的基礎(chǔ)上，將監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)經(jīng)以太網(wǎng)傳輸?shù)絇I系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行存儲，三級網(wǎng)絡(luò)也可以將監(jiān)控管理級和現(xiàn)場控制級進行良好分離，提高系統(tǒng)的安全性。此外，PI系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫所擁有的良好數(shù)據(jù)存儲技術(shù)和壓縮技術(shù)，可以極大地改善傳統(tǒng)DCS自身專用型數(shù)據(jù)庫帶來的諸多不便。

3 結(jié)語

現(xiàn)階段垃圾處理項目已經(jīng)成為城市基礎(chǔ)建設(shè)之一，利用垃圾焚燒所產(chǎn)生的熱能發(fā)電，對于改善和提高城市居民生活質(zhì)量，實現(xiàn)國家“節(jié)約能源、保護環(huán)境”的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標具有重要意義。而以電氣設(shè)備運行狀態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)整個垃圾發(fā)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)信息的實時監(jiān)控和共享，為電氣設(shè)備運行的現(xiàn)代化管理奠定了堅實基礎(chǔ)。

參考文獻

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