发电厂智能监控系统设计

李艺荣，孙 昕，吕 斌，田芮溪，苏庆雨

(沈阳工学院 信息与控制学院，辽宁 抚顺 113122)

发电企业为了提高劳动生产率，更便捷、全面地了解电厂实时运行情况，需对电厂的监控系统进行升级和改造。安全可靠的运行是发电厂智能监控系统的物理基础，智能监控系统是对设备的实时状态进行监测，依靠现代信息技术，及早发现事故隐患，快速检测，从而实现定位故障并进行故障隔离，令工作人员可以快速确定故障原因，实现快速恢复运行，缩短停电时间，提高电厂运行的可靠性。

应用组态软件MCGS，针对发电厂智能监控系统进行设计，主要包括仿真系统界面设计、数据库建立、操作流程显示、故障显示与报警、数据呈现与记录。整个仿真系统使用起来简单便捷，可应用于教学实践和现场培训。

1 设计思路

监控操作是智能监控系统的核心，由部门主管负责人根据电厂实际运行情况下发具体指令，通过获得高级权限，布置相应工作任务，通过系统提示执行者接到指令，登录个人信息，确认接收任务，根据负责人的指令进行具体操作，监控整体运行状态，具有处理一定问题的权限。根据监控数据，管理者可监控负责人的操作情况，核实设备的运行状态。

采用工控组态软件对电厂所有机组进行集中管理，根据设备运行特点对运行数据进行定期备份和提取，同时记录故障数据和相应处理措施，为优化运行做准备，保证发电厂智能监控系统的可靠、平稳运行，配以功能齐全的组态界面，以保证生产的安全进行。

根据系统的功能要求，发电厂智能监控系统的设计主要可分为3部分，即实时画面、数据监测和报警系统。实时画面可展现出发电厂智能监控系统的整体画面，给人一种开门见山的感觉，贯穿整个智能监控系统，将一个整体的发电厂智能监控系统细化为具体的部门，如锅炉监控系统、汽轮机和升压器，这些组态画面的作用是监控所有机组设备的运行状态。数据监测系统极其重要，是发电厂智能监控系统的核心，其负责接收、存储和显示从现场监控分站传来的各种发电安全监控数据，并通过各个分站发送各种配置命令和对现场设备的控制命令(如配置报警参数、控制参数等，配置完成后，把现场分站纳入监控网) ，作用是采集各个运行阶段的监控数据。报警系统是发电厂智能监控系统的核心，可以对采集的数据进行报警，从而实现定位故障，其报警流程如图1所示。

图1 压强报警流程图Fig.1 Pressure alarm flow chart

2 监控系统设计

2.1 发电厂智能监控过程的登陆界面

打开发电厂智能监控系统工程文件，需要登陆界面，本系统具有严谨的安全机制，严格设定了操作权限。不同类别的操作必须由不同权限的人员负责，只有规定具有操作权限的人员才能进行某些功能操作，如负责人隶属于管理员组，李工属于操作员组，管理组成员可以进行本系统的所有操作，而操作组成员只能进行菜单、按钮等基本操作。输入密码，进入发电厂智能监控系统的监控过程，整个监控系统由6个主要页面组成，包括工艺流程图、锅炉监控系统、汽轮机、升压器、实时数据、发电机。

2.2 发电厂智能监控系统工艺流程

发电厂智能监控系统工艺流程是一个总览的过程，如图2所示，左上角的6个界面包括发电机、锅炉监控系统、启动界面、汽轮机、升压器、实时数据等，这是对其的一个分化，能更加细致地看出发电厂智能监控的总过程。

图2 发电厂智能监控系统工艺流程图Fig.2 Flow chart of intelligent monitoring system process of the power plant

2.3 锅炉监控系统

锅炉监控系统是整个项目的重点，锅炉将产生的能量输送到各个系统中，一旦锅炉系统发生故障，后面的各个系统都不能正常运行。燃料在锅炉中燃烧后发出大量的热，炉膛四周内壁布置有许多水冷却壁管，通过能量交换的方式将热量传给水，从而产生高温高压蒸汽，蒸汽带动汽轮旋桨，通过汽轮机将动能转化为电能。在锅炉监控系统中，可见锅炉的温度和压强，汽化区的温度和压强，液化区的温度、压强和容量，获取各种实时数据，方便观察到系统的不正常数值，以排除系统故障，以最快的时间恢复发电厂的正常运行。

2.4 汽轮机监控

锅炉系统产生的过热蒸汽沿主蒸汽管道进入汽轮机系统，高速蒸汽带动叶片转动，使发电机旋转，将热能转化为电能进行输出，进而消耗大部分能量，温度和压力都会大大降低，最后排入凝汽器并被冷却水冷却，凝结成水，汇集冷凝的热水井中。凝结水由凝结水泵加热，再经除氧器除氧并继续加热，经过给水泵的升压，高压加热器的加热，送入锅炉进行再循环利用。在汽轮机监控系统中，不仅可以看见整个汽轮机系统的工作过程，还可以清晰看见各个过程的各种实时数据，以保证正常的生产，如图3所示为锅炉监控系统界面。

图3 锅炉监控系统Fig.3 Boiler monitoring system

2.5 升压器监控系统

在升压站监控系统中，站控层通常由连接计算机网络系统的远动装置、工作站和主机等设备组成，用来实现对间隔层内部设备功能的管理和控制，管理中心、全站监控由此形成。间隔层设备包括为间隔对象所配置的测控装置、计量装置、保护装置和与其他设备连接的转换设备等。过程层设备能够实现通信接口与过程层、间隔层的相互通信，完成控制命令和开关量的发送和接收，采样和交流传输等相关设备功能如图4所示。

图4 升压站监控系统Fig.4 Booster station monitoring system

2.6 实时数据监控系统

实时数据以表格形式展现，可为值班人员提供各种实时数据，方便观察。实时监控以曲线形式展现，具有恒定的规律，如出现异常，值班人员会更容易发现，图5所示为实时数据监监控界面。

图5 实时数据监控界面Fig.5 Real-time data monitoring interface

3 结语

发电厂智能监控系统以计算机软件MCGS为载体，可对各种信息进行整合，运行安全可靠，更方便直观地将各种信息数据展现出来，可提高数据的可靠性，增加企业效益，提高发电厂的整体效率，降低成本，为实现自动化运行打下基础，提高劳动生产力。