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燃煤机组烟气脱硫实时在线监测系统建设探讨

作者 :徐 俊更新时间:2012-10-31

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摘 要:从系统原理入手,具体分析D25硬件结构、GD8配置流程,阐述国电青山热电有限公司实施建设#11、#12燃煤机组烟气脱硫实时在线监测系统的过程,最终实现脱硫数据向湖北省调主站上传,为实现节能环保调度提供了燃煤发电机组真实可靠的基础数据。
关键词:硬接线铺设;通讯电缆铺设;开关量;模拟量;遥信;遥测;CEMS系统;modbus规约;DNP规约;IEC104/IEC102规约
为进一步推动电力行业的节能环保工作,2007年8月,国务院下达了《节能发电调度办法(试行)》,在确保电力系统安全稳定运行和连续供电的前提下,以节能、环保为目标,实施优化调度。其中第二十一条要求:火力发电机组必须安装并实时运行烟气在线监测装置,并与省级调度机构联网。未按规定安装监测装置或监测装置运行不稳定的,不再列入发电调度范围。因此,燃煤机组烟气脱硫实时在线监测系统作为节能环保调度的重要基础数据平台,成为省级电网实现节能环保调度目标的必备条件之一。青山电厂#11、#12燃煤机组安装烟气脱硫实时在线监测系统。
1 烟气脱硫实时在线监测系统结构与原理分析
青山电厂烟气脱硫实时在线监测系统主要由前置机D25、GD8两个设备构成,通信示意及原理图(见图1)。
1.1 D25采集装置的主要功能
D25是具有I/O模块和通讯模块的多功能智能装置,是电厂自动化和控制系统的一个基本的且极其重要的部分。该装置具有可扩展性与可组态性,同时,提供大容量的自动化应用的解决方法。
D25通过可量化、灵活的输入/输出选择及功能强大的软件应用来实现以下功能:代替变送器;集成的可编程逻辑控制(PLC);非计费表计费;故障测量和检测;保护控制;顺序控制;操作闭锁;电质量测量;保护功能。
D25基本的结构(见图2)特点:①D25DAC,智能功能元件,包含系统处理、储存、控制和主要通讯功能;②D25XCOM,外部通讯模块,具有与外部主系统通讯处理与接口功能;③D25S,状态量输入板,执行数字状态量输入处理;④D25K,控制量输出板,执行数字量输出控制处理;⑤D25AIF,模拟接口前端,D25DAC的插入式子板,用于处理模拟量输入信号;⑥D25A,模拟量输入板,接收模拟量输入信号;⑦D25WTC,兼容板,一个特殊应用模块,兼有12个状态量输入、2个控制量输出和7个模拟量输入的端子和处理功能;⑧D25端子板,向D25A、S和K板上各种类型的点提供物理端子。
1.2 GD8电力控制装置的功能配置
GD8是具有实时监控功能的电力控制设备,外扩展能力和应用操作程序简易可靠,装置整体封装性好,可使用现场外设终端设备(如笔记本电脑)对GD8系统进行功能配置。
GD8的功能配置分成四部分,第一部分是所有遥信、遥调、遥控、遥测点的配置以及信道的配置等,这是最关键的部分,可以方便的应用现场外设终端设备(如笔记本电脑)在GD8配置系统中对各项功能进行设置。
1.2.1 设置系统点总数
设置遥信、遥调、遥控、遥测点的状态点数量,选择系统点数量来配置系统点的总数量。将总配点数计算好了,具体配置系统点,根据需求对点号进行描述,共有遥信、遥测、遥控、遥调、电度五类点,每类点点号从0开始到前面定义的系统总数数目,点的数量在等于前面定义的数据点总数范围。数据描述可以通过导入描述功能输入,使用十分方便。数据采集点数的选择见图3。
1.2.2 通信信道的配置(见图4)
第二部分是如何进行人机界面的制作,反映实时数据,并进行对实时数据的操作。第三部分说明了GD8与用于配置的外设设备之间的同步连接,实现将在用于配置的外设设备中的配置文件拷贝到GD8中去。第四部分则是如何配置后台程序HMI与GD8的连接,将实时数据反映到后台计算机中来。至此GD8控制软件配置完毕。
2 实施建设燃煤机组烟气脱硫实时在线监测系统的过程
本次青山电厂实施建设燃煤机组烟气脱硫实时在线监测系统的过程即GD-850系统安装调试过程共分了现场电缆铺设、现场通讯调试、脱硫系统主机画面制作、省公司调度专网通讯调试、MIS系统通讯调试等五部分。
2.1 通讯电缆铺设
省公司需要的12#机信号量和模拟量现场硬接线电缆铺设、12#机原烟CEMS通讯电缆铺设、12#机净烟CEMS通讯电缆铺设、12#机脱硫DCS通讯电缆铺设,12#机组DCS通讯电缆铺设、MIS系统通讯电缆铺设等。11#机CEMS模拟量现场硬接线电缆铺设、11#机脱硫DCS通讯电缆铺设,11#机组DCS通讯电缆铺设。
2.2 现场通讯调试
用modbus规约采集12#机原烟CEMS和净烟CEMS数据,IEC104规约采集12机脱硫DCS数据,MODBUS规约采集12#机组DCS数据,MODBUS规约采集11#机脱硫DCS数据,DNP规约采集11#机CEMS数据。通过通信方式,脱硫在线监测系统从#12机的CEMS系统,采用RS485串口MODBUS规约,以D25的COM4作为主站,CEMS原烟气和净烟气系统为子站,子站地址分别为1、2,波特率为9 600,开关量采集起始地址为00,模拟量采集地址为05;通过通信方式,脱硫在线监测系统从#12机的脱硫DCS系统,采用RS485/232串口IEC-101规约,以D25的COM3作为主站,#12脱硫DCS系统为子站,子站地址为1,波特率为2 400,开关量采集起始地址为00,模拟量采集地址为4001H;通过通信方式,脱硫在线监测系统从#12机组DCS系统,采用RS485/232串口IEC-101规约、MODBUS规约或DNP3.0规约以GD8的COM11作为主站,#12机组DCS系统为子站,子站地址为4,波特率为9 600;通过通信方式,脱硫在线监测系统从#11机的脱硫DCS系统,采用RS485串口MODBUS规约,以GD8的COM9作为主站,#11脱硫DCS系统为子站,子站地址为2,波特率为9 600,开关量采集起始地址为00,模拟量采集地址为00;通过通信方式,脱硫在线监测系统从#11机的机组DCS系统,采用RS485串口MODBUS规约,以GD8的COM10作为主站,#11脱硫DCS系统为子站,子站地址为3,波特率为9 600,开关量采集起始地址为00,模拟量采集地址为00。
2.3 脱硫系统主机画面制作
制作主机系统数据库,调度数据画面制作。
2.4 省公司调度专网通讯调试
按照省公司指定规约的要求将每个模拟量和信号的数据在厂站端变位,由省公司逐一核对数据的正确性。GD8脱硫监测主机汇总所有的硬接线信号及所有的通信采集信号,以网络方式,通过厂内调度专网路由器及网络交换设备,用104、102等规约将数据传送到湖北省中调脱硫监测主站。此步骤最为困难,由于公司子站与省公司主站分属于两个不同的厂家,之间的通讯协议都不一样,又有着各自利益关系的影响,最后在省公司领导与公司信通人员的共同努力下,终于实现了子站数据向省公司主站上传,完成一重要节点。
2.5 MIS系统通讯调试
把发送给省公司的数据拷贝一份给MIS系统,以方便电厂端监视数据的正确性。
3 成果与意义
湖北省电力公司与湖北境内相关发电企业(含国电青山热电有限公司)共同建设了“湖北电网燃煤机组烟气脱硫实时在线监测系统”(以下简称“脱硫监测系统”),用于实时监测燃煤机组脱硫设施正常运行时间、状态以及关键参数,掌握脱硫设施实际运行的脱硫效率,且具有实时性、安全性和稳定可靠性,该模块是无人值守模块,一旦经电力调度中心允许投入运行,将不允许任何人对厂站进行修改和改接,并能同步实时监测各个模拟量和开关量信号,具备同时向多个主站实时传送动态数据的能力,能接受主站的召唤命令,实时传送全部量测的动态数据。系统还能检测和阻断非法入侵等恶意行为,不因外部访问和误操作等而删除或修改记录数据,为实际执行《办法》中的脱硫电量的结算管理和处罚提供辅助决策和支持,也为最终实现节能环保调度提供了燃煤发电机组环保性能的数据基础。
参考文献
1 徐飞,胡伟,闵勇.燃煤发电机组烟气脱硫实时在线监测系统的研究[C].第十一届全国电工数学学术年会论文集,2007
2 程正群,许宝祥,钱积新.现场总线与DCS控制系统[J].化工自动化及仪表,1999(3)
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