電機組煙氣排放監測平臺

1.概述
電機組煙氣排放監測平臺廠站設備的功能要求及工程實施，包括系統結構、功能設計、性能指標、安全防護、信息采集、傳輸等方面的通用技術要求均遵循*調〔2014〕824號  *公司關于加強火電機組煙氣排放監測功能平臺建設的指導意見和《并網發電廠調度自動化設備(子系統)配置規范和信息接入規范》要求，符合山東省調度中心制定的《山東電網火電機組煙氣排放監測平臺廠站設備技術規范》，*地提高了山東省火電機組煙氣排放監測技術水平。
2.硬件系統結構及特點
山東電網火電機組煙氣排放在線監測系統是在山東熱電聯產在線監測系統的基礎上進行的功能擴充，其優點是充分利用熱電聯產在線監測系統的電網電氣信息和傳輸通道，zui大限度的減少了重復建設和投資。包括調度側主站系統、傳輸通道、電廠側廠站設備。
2.1主系統結構
山東省統調機組采用現有的光纖數據網通道，通過生產大區II區，把煙氣排放數據上傳至省調度中心。主系統由主站、子站和傳輸通道三部分組成。主站設置在省調度中心，負責采集、處理各子站信息，也是整個系統管理中心，管理全系統的數據傳輸、數據處理和數據應用以及系統運行和系統安全，并管理與其它系統的數據交換；子站設置在電廠生產車間，負責采集現場脫硫、脫銷、除塵系統的數據，進行統計計算等處理并將這些信息上傳到主站，是電廠側的綜合通信管理終端、采集設備、通信設備等設備的集合；傳輸通道：主站和子站通信通過調度數據網傳輸，應滿足調度數據網建設及二次系統安全防護相關要求配置相關設備。
系統總體結構圖見圖1    

                                                                                                                                   
圖1  系統總體結構圖

2.2 廠站設備結構
系統子站由綜合終端、采集設備、通信設備等組成。綜合終端負責數據的處理、統計等，并通過調度數據網（安全II區）與主站通信；采集裝置負責完成脫硫、脫銷、除塵數據的采集；通信設備：采集裝置直接或通過通信設備間接與綜合終端通信。調度數據網（安全II區）設備包括路由器、交換機和縱向加密認證裝置。調度數據網及子站結構示意圖見圖2。
 

圖2  調度數據網及子站結構示意圖
 

3工程實例
作為一種廠站設備的典型配置，重點介紹LN2000-RTU在山東火電機組煙氣排放在線監測系統中的應用。
LN2000-RTU系統可以把其采集裝置放在方圓十公里范圍內的現場設備附近，通過一根普通的雙絞線（CAN現場總線）連接到綜合終端，也可以集中布置在綜合終端附近，通過光纜等通信轉換設備，實現對現場設備的高速遙測或遙控，適應各個電廠的復雜系統。LN2000-RTU系統和調度中心的通信方式也是非常靈活的，可以通過光纜也可以通過GPRS無線方式等將數據上傳給調度中心，其靈活性和可靠性可以確保該系統安全地運行。LN2000-RTU系統實際上是DCS系統LN2000在環保數據采集上的一種典型應用。
3.1整體網絡結構
3.1.1綜合終端與主站的通信接口  
綜合終端與主站的通信直接通過調度數據網生產控制大區II區與主站實現數據通信。信息交換模式如下：（1）實時數據傳輸：采用DL/T 634.5104-2009規約，實現電廠采集的實時數據、運行信息及計算量和人工錄入量的上送，交換頻度為實時交換；（2）歷史數據傳輸：采用DL/T 634.5104-2009規約，擴展歷史數據召喚功能，實現歷史數據帶時標傳輸。
3.1.2綜合終端與采集裝置通信接口
綜合終端與采集裝置通信采用CAN現場總線方式。采集裝置可以安裝在綜合終端附近，也可以安裝在現場環保設備附近。若干采集裝置之間采用串聯方式至綜合終端，易于擴展。
3.1.3采集裝置與環保設備通信接口
采集裝置與環保設備通信，可以使用串口通信模式，也可以采用接收硬接點輸出4~20mA類型方式實現數據采集。
3.2 硬件設計
子站配置的設備包括綜合終端、操作員工作站、現場通信設備、采集裝置、調度數據網設備（路由器、交換機）等。子站既可以一體化設計，集中組屏，也可以按功能綜合配置，分散安裝。整個電廠的實時數據僅通過綜合終端與主站通信，完成數據采集、數據處理、數據通信等功能。
3.2.1 綜合終端
綜合終端配置2臺，支持冗余熱備用，一套工作，另一套熱備用。主備機支持與主站同時通訊功能，在硬件結構上無風扇，無硬盤。供電電源為兩路，可以實現無縫切換，在操作界面上有供電電源狀態監視，任一路失電均報警。支持IEC60870-5系列、MODBUS、部頒CDT等標準協議，其他可提供文本的通信規約。支持接收主站校時命令；支持與電廠時鐘監測裝置對時命令；具備為2個主站穩定、可靠傳送數據的功能。其操作系統為QNX系統，操作系統軟件為漢化，便于維護。與操作系統和硬件配套的的各種驅動軟件、管理軟件和診斷軟件等配備完整。
綜合終端安裝在電廠當地，與現場脫硫、脫銷、除塵設施、當地監控系統、采集裝置等設備通信讀取實時信息，對實時信息定時采樣形成歷史數據存儲在綜合終端中，并將實時數據通過調度數據網上傳到主站，同時支持主站召喚其存儲的歷史數據。
3.2.2操作員站
操作員站配置1套，主要用于監視實時及上傳數據，人工數據錄入，數據報警等，其性能及特點：CPU:雙核，2.66GHZ；2G內存；500G硬盤；512MB顯存；網卡：10/100/1000Mb Base-T*2；22”寬屏液晶顯示器。
3.2.3 網絡交換機
局域網網絡交換機配置2臺，其性能及特點：支持冗余電源輸入；交換容量>2G（全雙工狀態），整機包轉發率>3Mpps；24個100/1000M自適應以太網接口；支持靜態路由協議，支持VLAN、生成樹、組播和其他基本二層功能；支持QoS和網絡管理。
   3.2.4 采集裝置
    采集裝置根據每個電廠實際情況按需配置，滿足冗余采集的要求。
采集裝置主要有兩種類型設備：（1）LN-COM模塊：兩路互為冗余的24V供電電源,其電源隔離電壓為1000VDC；兩路冗余CAN通訊接口連接至綜合終端；兩路RS485串行通訊接口用于與系統外通訊，接口的通訊速率可以選擇4800bps/9600bps/19200bps/38400bps，在LN-COM模塊內可以實現AI、AO、DI、DO四種虛擬模塊用于與系統外通訊時接收和發送模擬量、開關量信號；同時設計有通訊狀態指示燈、通訊斷路報警繼電器輸出，用于指示模塊工作狀態，四個按鍵與液晶顯示器組合，可以用來組態與查看模塊工作參數及運行狀態。見圖3.
（2）LN-AI模塊：兩路互為冗余的24V供電電源,其電源隔離電壓為1000VDC；兩路冗余CAN通訊接口連接至綜合終端；8路雙端模擬量輸入通道，接收信號為4~20mA，各路之間電氣隔離，采用了12位分辨率A/D；在LN-AI模塊內測量回路有兩種供電方式：內供電方式和外供電方式，其中內供電方式是指模塊為變送器提供24V供電；同時設計有面板指示燈面板，用于指示模塊工作狀態。見圖4。