火电厂前端数据采集系统的设计与实现.pdf

自动化与仪器仪表 2 o 1 3 年第 6 期 总第 1 7 0 期 火电厂前端数据采集 系统的设计与实现 蒋晓玲 ，唐勇 ，赵莉 ’ 重庆远达烟气治理特许经营有限公司 重庆 ，4 0 0 0 6 0 重庆远达水务有限公 司 重庆，4 0 0 0 6 0 重庆工业 自动化仪表研究所 重庆 ，4 0 1 1 2 3 摘要介绍了火电厂前端数据采集系统的基本功能、系统结构、实现方法及技术性能指标。该系统为重庆远达烟气 治理特许经营有限公司脱硫， 脱硝特许经营项目提供了大量实时可靠的支撑数据，同时也为现场多种通讯协议的实时数据采 集、远程数据传输提供了一种可行的解决方案。 关键词火电厂；实时数据；采集；传输 Ab s t r a c t T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e b a s i c f u n c t i o n ， s y s t e m s t r u c t u r e ， t h e r e a l i z a t i o n me t h o d a n d t h e t e c h n i c a l p e r f o r ma n c e i n d e x o f wh i c h ，t h e fro n t - e n d d a t a a c q u i s i t i o n s y s t e m o f t h e rm a l p o we r p l a n t ． T h e s y s t e m o f fl u e g a s d e s u l f u r i z a t i o n／ f r a n c h i s e Co ． L t d p r o v i d e s a l a r g e n u mb e r o f r e a l t i me a n d r e l i a b l e d a t a d e n i tr a t i o n fr a n c h i s e p r o j e c t f o r C h o n g q i n g Y u a n d a ， a n d a l s o p r o v i d e s a f e a s i b l e s o l u t i o n for r e a l - t i m e d a t a a c q u i s i t i o n a n d r e mo t e d a t a t r a n s m i s s i o n ， a v a r i e t y o f c o mmu n i c a t i o n p r o t o c o 1 ． Ke y wo r d s Th e r ma l p o we r p l a n t ； Re a l --t i me d a t a ； Ac q u i s i t i o n ； T r a n s mi s s i o n 中图分类号T P 3 1 1 ． 1 3 5 ． 3 文献标识码 B 文章编号1 0 0 1 - 9 2 2 7 2 0 1 3 0 6 - 0 0 7 3 - 0 2 0 引 言 重庆远达烟气治理特许经营有限公司是中国电力投资集团 公司旗下专门从事火电厂烟气脱硫／ 脱硝等特许经营的环保企 业，为真实、快捷地管控下属 1 4 0 0 多万k W机组的特许经营项 目，需要通过火电厂前端数据采集系统实时地采集各项 目运行 参数进行监控。前端数据采集系统按照既定的规约和方式采集 各环保装置主要设备和 C E MS 烟气数据，通过无线网络安全及 时地上传到远程监控 管理 中心进行 监控 和管理。 1 概述 1 ． 1 基本功 能 火电厂前端数据采集系统的主要工作和系统功能包含 以 下 接收实时数据 获取来自脱硫／ 脱硝通讯站发来的实时数据包。 通讯协议转换 发 送协议 转换 接 收来 自不 同 DCS 系 统通 讯格 式 的 实时数据并转换成统一的U DP 协议，以便透传横向隔离装置。 2 上传协议转换将经过横向隔离装置传来的实时数据 转换成系统管理中心统一的通讯格式上传数据中心。 数据预 处理 前期计算提供前期初步数据计算等操作。 2 格式转换为实现将 U DP格式转换成系统管理中心 统一的通讯格式提供必要的前期数据处理。 网络状态实时监测 对网络连通性进行实时监测，当发现网络中断时，自动启 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 9 - 1 3 作者简介蒋晓玲 ，工程师， 主要从事数据分析管X_z - 作。 动本地缓存。当网络恢复后，自动恢复有线传输方式，并快速 补传 缓存 数据 。 采集 数据 本地 缓存 当发现网络中断时 ，立 即启动本地 缓存，保存在 网络 中断 其间采集到的实时数据，以保障中心系统数据的连续性。 断点续传 当网络恢复正常，立即启动断点续传，快速补传缓存数 据 。 电力 二次系统 安全 防护 在安全大区之间配置横向隔离装置，确保电力二次系统安 全 。 1 ． 2 系统结构与配置 火电厂莆靖数据栗羹系统结构圈 图 1 火 电厂前 端数 据采集 系统结 构图 龉{ l i器 通讯站完成脱硫／ 脱硝现场运行参数的采集，同时转换 成统一的 U DP 协议 。 正向隔离装置完成数据单向隔离传输， 保证数据的安全 性 嵌入式计 算机 完 成数据 的处理及转 发， 以 OP C通讯协 议 传送 到远程监管中心。 G P RS 路由器完成数据的远程传输。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 火电厂前端数据采集系统的设计与实现 蒋晓铃， 等 2 系统设计与实现 2 ． 1 遵循 的标准 [ 2 0 0 2 ] 第 3 D 号令，电网和电厂计算机监控系统及调度 数据 网络安全防护规； 2 [ 2 0 0 4 ] 电监会5 号令，电力二次系统安全防护规定； ， 电监安全 2 0 0 6 】3 4 号，全国电力二次系统安全防护 总体方案 ； 4 I E C 8 7 0 5 1 9 9 2 远动传输规约； DL 4 7 6 - 9 2 电力部电力系统实时通信应用层协议； 6 DL 4 5 1 9 1 电力部循环式远动规约； 7 L ／ T 7 2 0 2 0 0 0 电力系统综合 自动化系统柜 、屏通用 技 术条件； 8 DL ／ T 6 6 7 - 9 9 中国电力部电力系统实时通信应用层协 议 岁 G B 3 4 5 3 数据通信基本型控制规程。 2 ． 2安 全 防 范 项 目建设 严格按 照 国家经 贸委 第 3 O 号 令 电网和 电厂 计 算机监控系统及调度数据网络安全防护的规定及国家电监会 5 9令 电力二次系 统安全防护规 定的要求 ，根据 国家 电 力 二次 安全 防护总体 方案 的部 署 ，电力二 次系统 的规划 设 计、项 目审查、工程实施、系统改造、运行管理等应当符合 “ 安全分区、网络专用、横向隔离、纵 向认证” 6 字原则的要 求，保障电厂DC S 系统、电力监控系统、电力生产调度系统 的网络安全。根据电力二次系统安全防护安全分区划分原则， 脱硫／ 脱硝DC S 系统属于生产控制大区中的安全J 区，火电厂 前端数据采集系统属于管理信息大区中的安全Ⅱ区，因此，系 统所需的实时数据来 自安全J 区脱硫／ 脱硝DC S 系统，为保障 脱硫／ 脱硝DCS 控制系统、电力监控系统和网络安全，需要在 脱硫／ 脱硝 DC S 系统与前端数据采集系统之间配置横向隔离装 置 。 2 ． 3 系统 实现 火 电厂前端数据采 集系统包括现场数据接 口子系统 、现场 数据安全防护子系统、数据处理子系统和数据传输子系统。 现场数据接口子系统用于与电厂脱硫／ 脱硝DCS Di s t r i b u t e d C o n t r o l S y s t e 集散控制系统通讯站连接，获取 电 厂运 行工 况实 时数 据 ，并将 其转换 为 U DP协议 Us e r Da t a g r a m P r o t o c o 1 ，用户数据 包协议 数据包 ；现场 数据接 口子 系统 主要采 集环保 主设备 运行 ／ 停止 ／ 故 障状态 、入 口／ S d口烟 气参数、吸收塔指标参数、副产物指标参数及脱硫／ 脱硝剂指 标参数等，由脱硫／ 脱硝DC S 通讯站提供数据，由于DC S 系统 类型不同，其发送的数据格式不一，可能涉及多种通讯协议 例 如常见 的 OP C 、MODB US 、U DP 、P ROF I B US 等． 因此 需要对脱硫／ 脱硝DC S 系统通讯站数据采集接口进行适应性改 造，加装相应的通讯接口协议转换软件，将数据转换成标准 U DP 格 式。 现场数据安全防护子系统用于将电厂脱硫／ 脱硝DC S 系 统 安全 j 区与数据处理子系统 安全Ⅲ 区隔离开来，以 满足 电力二次系统安全防护规定等规定的要求，接收现场 数据 接 口子 系统输 出的 U DP协议数据 包 ，发送 到数据处 理子 7 4 系统，所述现场数据安全防护子系统中包括一横向隔离装置， 仅允许数据单向通信； 数据处理子系统采用嵌入式计算机，用于数据预处理、 数据协议转换、数据再利用接口、数据缓存补传 、监测及维 护；数据处理子系统接收现场数据安全防护子系统输出的 U DP协议数据包，进行预处理后，将其格式转换为监控中心 所需要的通讯协议格式 本系统统一规定为OP C通讯协议 其中还包括～数据再利用接 口，用于输出数据到电厂本地的数 据分析系统；数据处理子系统还对所传输 的数据进行实时监 测，质量标识，协议转换，通讯故障判断，以及缓存数据，以 及在通讯恢复 时补传数据。 数据传输子系统将数据处理子系统转换输出的数据发送 到远程监控中心，采用基于AP N A c c e P o i n t Na me ，接 入点技术的G P RS 无线路由器来实现。 3 技术性能指标 3 ． 1 系统容量 单套机组数据采集量1 0 0 数据点。 3 ． 2 可靠性和寿命 I 系统的年可用率9 9 ． 9 ％ 2 系统运行寿命 D 年 3 系统 中各类设备 MT B F 4 0 0 0 0 时。 3 ． 3实时性 7 数据采集周期i n 1 3 0 秒J r 在适应DC S 系统前提下， 可整 定 2 网络通信中实时数据传送时间 秒； ， 传输方式切换时间 1 秒 ； 4 断点续传周期连续发送数据采集周期。 3 ． 4 网络 负荷率 有线网络在任 1 分钟平均负荷率 正常状态下 2 ％断点续传状态下 ％ 3 ． 5 电气和环境条件 设备运行环境 设备安装在室内，环境条件 温度 D ℃一 4 0 2 ；湿度 3 0 ％- 8 0 ％ 。 2 机房供 电 系统所要求的交流电源， 单相电压2 2 0 V土 D ％频率 5 0 Hz 0 ． 2。 3 机房接地 机房 内有独立的良好接地。如果同大楼合用接地网，其接 地电阻应小于规定值，一般小于 0 ． 5 欧姆，接地引线独立并同 建筑物绝缘，机箱可靠接地 4 结语 通过火电厂前端数据采集系统的实施，重庆远达烟气治理 特许经营有限公司实时、准确的掌握了下属各特许经营项 目污 染物排放情况，加大了对特许经营项目脱硫／ 脱硝环保设施运 行的监管力度，为公司节能降效、安全运行及减排责任 目标的 实现打下坚实的基础。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m