面向电网统一控制的发电机组出力实时监测系统在电力生产中的应用

姚文志 赵晓丹 乌杰

阜新杰超煤矸石热电有限公司

面向电网统一控制的发电机组出力实时监测系统在电力生产中的应用

姚文志 赵晓丹 乌杰

阜新杰超煤矸石热电有限公司

为适应电网统一控制、集中调度的市场化趋势，将计算机控制系统应用于实时监测发电机组的出力，开发出发电机组出力实时监测系统。本文介绍了发电机组处理实时监测系统的原理、组成和主要功能以及在实际生产中的应用，展现了此系统作为直观便捷的操作分析工具在电力生产中发挥的控制负荷平稳发电、保证设备和电网安全运行的重要作用。

发电机组；出力；实时；监测；负荷

1 提出背景

电能不同于其他能源，具有不可存储性。随着我国电力行业“厂网分开，竞价上网”电力市场的起步和发展，五大发电集团成立，电厂、电力集团成为一个独立企业，参与市场竞争。作为一个及发电供热于一身的企业，在安全性、可靠性的约束下条件下，电力管理部门统一管理、统一调配是适应社会发展的趋势，同时也强调了电网统一控制、集中调度的重要性。因此，电厂的管理重点从传统的计划生产逐步过渡到基于科学调度和竞价决策的市场化生产。

计算机控制系统已被广泛应用于各个领域，利用计算机控制系统电力生产企业既可控制负荷平稳发电、平衡需用电量，又可加强上网的电量计划管理；既能科学调度，又能保证安全生产。在此理论指导下，我公司组织技术人员与辽宁工程技术大学联合开发了面向电网统一控制的发电机组出力实时监测系统。通过科学的成本分析本公司的发电成本，预测电网的需求量，合理安排机组出力，实现电厂售电和电价的最大化。加强电厂科学管理，深挖潜力，降低成本，节能降耗。合理安排机组的启停和检修，将机组的启停次数，检修的时间尽量缩小，提高检修质量，实现电厂的成本最小化。当企业的销售收入最大化，成本最小化时，利润才会趋于最大化。

发电机组出力实时监测系统适应电厂的上网电量考核及调电曲线管理的需求，为电厂相关领导及厂调度提供直观便捷的操作分析工具，保存了原始记录，以便随时调用供事故的分析及正常运行情况下的参考。

2 项目内容

2.1 总体设计

发电机组出力实时监测系统的开发尽量利用现有资源以降低成本，利用计算机网络，采用自动、实时测控方式对发电机组及输电线路的各个参数进行在线监测，以实现对三相电压、三相电流、三相有功功率、三项无功功率、功率因数、电量等参考量进行实时监测，及时掌握输电线路情况和厂用电情况，提高系统的反应速度，降低能源的消耗，确保系统在调电曲线范围内运行。提高负荷预测的准确程度，适应结算办法及调电曲线管理考核办法，减轻工人的劳动强度，减少由于出力越而造成的经济损失，提高企业办公自动化水平。系统原理图如下：

图1 系统原理图

2.2 系统组成及工作原理

主要由硬件系统和软件系统组成。

2.2.1 硬件系统由变送单元、数据中心、厂区数据传输网络组成：

① 变送单元是一智能型三相电参数数据综合采集模块，通过定时接受上位机命令，采集三相电压、三相电流，计算得出三相有功功率、三项无功功率、功率因数、电量等参量，把相应各个参量存储在自己的存储器中，并将采测数据传至上位机中。

② 数据中心工控机主要完成采集命令的发送、采集时间的设置；将传送到数据中心的数据帧进行数据分离，进而在计算机上进行显示存储；完成变送单元地址号的设置。数据中心定时（5分钟）通过串行口向变送单元发送命令，变送单元则把采集到的三相电压、三相电流、三相有功功率、三项无功功率、功率因数、电量等参量协议封装后传送到数据中心。数据中心的服务器接受变送单元传来的数据后先进行认证，通过软件对数据进行分离还原显示，并通过管理软件对数据进一步处理，如存储、统计分析、打印报表、查询等。

数据中心工控机采用研华工控机，操作系统采用WINDOWS 2000 SERVER，DBMS采用MS SQL SERVER 2000。

③ 现场监测点采集的数据经数据中心处理后存到数据中心的服务器中，数据中心服务器与监控室的各台监测终端相连，并通过网络与办公楼的相关科室相连。

2.2.2 软件系统主要包括通信接口模块、数据中心模块和客户端管理模块三部分：

系统的软件配置：Visual Basic 6.0(数据采集处理软件程序的实现)

SQL Server 2000（服务器数据库的实现）

Microsoft Windows XP(客户机和工控机基于的操作平台)

Microsoft 2000 Server(服务器基于的操作平台)

① 通信接口模块主要提供变送单元与数据中心的通信接口。该接口将主站的命令传给变送单元，并将变送单元中的数据通过此接口传递给数据中心。期间采用ASCⅡ码协议进行通信。

② 数据中心模块主要完成以下功能：采集命令的发送；采集时间的设置；将传送到数据中心的数据帧进行数据分离，进而在计算机上进行显示 存储和相应的数据处理。数据中心功能图如下：

图2 数据中心功能图

③ 客户端管理模块主要完成出力实时曲线的处理及显示；各项参数的显示；各机组负荷曲线及历史曲线的显示；总发电及总上网曲线的显示处理；统计生成每日各时间段上网电量的日报表，统计各班次电量及超低限电量；统计当月的上网电量及超低限电量；基准线设定功能；统计生成当日的各发电机组潮流日报表；统计生成月、年各发电机组发电量报表；设定坐标值功能；系统用户管理等。客户端软件功能图如下：

图3 客户端软件功能图

2.3 主要功能

2.3.1 曲线处理和报表功能：根据规定及要求可把全天分成96个点（在此系统中设为每15分钟一个点）实时显示处理负荷情况，为厂调度人员提供直观的操作界面。当出力负荷越出上、下限，及时发出警报，曲线可任意放大缩小和拖动，可即时显示某点的坐标值。

2.3.2 基准线设定功能：根据日调电计划设定、修改基准线。允许偏差范围按基准线的±7.5%计算。

2.3.3 查询功能 用安全可靠的商用数据库建立标准的数据模型和数据字段，可查询任意时间历史数据，历史曲线，事件记录，报警记录等。提供方便的数据维护接口，在权限范围内提供数据接口，为曲线考核，负荷预测提供准确数据源。

2.3.4 统计分析 可统计生成每日各时间段上网电量日报表，统计各班次电量及超低限电量，统计当月的上网电量及超低限电量。统计生成当天的发送电量日报表，统计生成当日各发电机组潮流日报表，统计生成月，年各机组发电量报表。发电机组及出力监测系统提供了强大的数据统计、分析功能，为用户提供准确实用的统计数据，为科学管理提供关键数据。

2.3.5 系统用户管理：防止未授权用户非法进入系统，设置管理用户账号、密码和操作权限等。

3 实例

以本系统2012年4月16日出力实时曲线图为例可见（图见下），4月16日6:45左右功率33500KW超上限32200KW值0.04%，系统报警，经及时调整，7:00左右功率回落至正常范围内，减少了经济损失，保证了平稳负荷。

图4

4 结语

此系统为相关领导及运行人员提供直观便捷的操作分析工具，减轻工人的劳动强度，同时还减少了越限发电而造成的经济损失。另外由于反应快捷，实时监控也减少了由于运行中不稳定因素而造成的安全隐患，从而提高经济效益。

该系统于2005年1月份完成以来取得了良好的经济效益和社会效益。

由于采用自动、实时的在线数据监测，使企业领导和生产调度人员可实时、直观掌握生产负荷情况，掌握各机组出力情况，使实时调节成为可能，提高了企业生产自动化水平。

此系统很好的发挥了调度人员调度的灵活性，在用电高峰（电价高）时满负荷出力，而在用电低谷（电价低）时适当减少负荷，使企业在节能增效方面有了很大灵活性，增加了经济收入。该系统投入运行以来可每日增加峰值发电4万度左右，每月减少越限电量50万度左右，直接经济收益90多万元，减少经济损失30多万元，由于负荷平稳少波动也保证了设备和电网的安全运行。降低劳动强度也减少了事故的发生，提高了劳动效率。

此系统采用开放技术，后在此平台上又开发了锅炉监测子系统和管网监测子系统，目前运行良好，提高了生产系统反应速度，降低能源消耗，确保了生产系统的安全稳定运行。今后在此平台上还要进行事故分析子系统和历史同期数据比较数据库的开发。充分利用资源，提高企业自动化水平。

[1]刘晨晖.电力系统负荷预报理论与方法.哈尔滨工业大学出版社

[2]胡寿松.自动控制原理.科学出版社

[3]R!W勒基，J!萨尔兹，E!J魏尔敦.数据通信原理. 人民邮电出版社

[4]许舜渊.Visual Basic 数据库程序设计——提高篇. 人民邮电出版社

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.11.010