Ｖａｌｕｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ・ｌ５ｌ・ 热电厂能耗在线监测系统的应用研究 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ Ｏｎ－ｌｉｎｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ 高圣溥④ＧＡＯ Ｓｈｅｎｇ—ｐｕ；高志宏∞ＧＡＯ Ｚｈｉ—ｈｏｎｇ （①合肥工业大学信息工程系，宣城２４２０００；②洛阳龙羽宜电有限公司，洛阳４７１６００：③国网洛阳供电公司，洛阳４７１０２６） （（￣）Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕａｎｃｈｅｎｇ ２４２０００，Ｃｈｉｎａ；（￣）Ｌｕｏｙａｎｇ￣ｎｇｙｕ Ｅｌｅｃｔｉｒｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｔｄ．，Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１６００，Ｃｈｉｎａ；￣Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｌｕｏｙａｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，￣ｏｙａｎｇ ４７１０２６，Ｃｈｉｎａ） 摘要：为了加强对能源消耗的监督，督促各用能单位不断调节运行方式，提高能源利用效率。通过对热电厂能耗系统的分析，基于 电厂分散控制系统（ＤＣＳ），利用能耗监测端设备，采集煤耗、发电量、水、汽、粉尘排放数据等，实现实时数据在线监测，达到监督检测 目的。本文分析研究了能耗在线监测的系统设计思路、总体结构、主要功能模块、关键技术分析和系统配置等方面的问题，阐述了实施 能耗监测的措施与方法，论证了能耗在线监测的可行性，实现在线传输与监测目的 通过监控平台实现调度协调，现场调整。 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｏｆ ｅｎｅｒｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｇｉｏｎ，ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｕｒｇｅ ａｌｌ ｕｓｉｎｇ ｕｎｉｔｓ ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ ａｄｊｕｓｔ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｍｏｄｅ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｅｎｅｒｇｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ＤＣＳ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｕｓｅｓ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｔｏ ｃｏｌｌｅｃｔ ｃｏａｌ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ， ｗａｔｅｒ，ｓｔｅａｍ，ｄｕｓｔ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｄａｔａ ｅｔｃ．，ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｏｎｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄａｔａ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｏｂｉｅｃｔｉｖｅ ｏｆ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ． Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｓｔｕｄｉｅｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｄｅａｓ，ｏｖｅｒａｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｍａｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ，ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｎｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｏｎ—ｆｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｏｎｌｉｎｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｐｕｒｐｏｓｅｓ．Ｂｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｐｌａｔｆｏｒｍ．ｔｈｅ ＣＯ０ｒｄｉｎａｔｅｄ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ａｎｄ ｏｎ－ｓｉｔｅ ａｄｉｕｓｔｍｅｎｔ ａｒｅ ｒｅａｌｉｚｅｄ． 关键词：能耗分析；在线监测；系统结构；软硬件配置 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｏｎｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｈｅ ｙｓｔｅｍ；ｃｏｎｆｉｔｇｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ 中图分类号：ＴＫ３９ ０引言 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—４３１１（２０１５）１３—０１５１—０３ 利用效率。 洛阳龙羽宜电有限公司有抽汽式汽轮机组２台，型号 能耗在线监测需要解决的技术问题是信息的传输、收 Ｎ５５—８．８３；空冷发电机型号：Ｑ卜－１６ ２，总装机容量２× ５５ＭＷ。循环流化床锅炉２台，型号：ＤＧ一２６０／９．８１—２。采用 低热值煤矸石及燃煤做燃料，利用电袋复合除尘器、脱硫 塔等设备，完成除尘脱硫脱硝，实现达标排放。 根据上级部门及省要求，被遴选为能源利用状 况在线监测系统的试点单位，实施能耗在线监测。 能耗在线监测是应用信息网络技术对单位能耗数据 进行实时采集、汇总、分析和管理。 通过对热电厂能耗系统的分析，基于电厂ＤＣＳ系统， 利用能耗监测端设备，采集煤耗、发电量、粉尘排放数据 等，实现实时数据在线监测。 能耗在线监测系统的研究目的是为了加强对能源消 耗的监督，督促各用能单位不断调节运行方式，提高能源 集汇总，在监控平台实现调度协调，现场调整。 能耗在线监测具体到热电厂能源企业，主要是采集煤 炭、水、电、汽等的实时消耗量及相关数据，分析检测到的 指标，通过下达通知，调整控制的方式，实现能源消耗按标 准值运行或低干标准值运行，达到节能的效果。 １在线监测系统的设计思路和总体结构 １．１在线监测系统的设计思路 能耗监测端设备是设置在企业的信息节点。单位的能 耗相关数据通过有线或无线网络传输到能耗监测端设备。 能耗监测端设备对采集到的数据进行汇总，验证、筛选、整 理打包后，采用ＨＴｒＰＳ进行通道保护传送至省级节点和 国家节点。 通过在电厂机房加装硬件设备防火墙、服务器、上传 设备等实现在线数据的收集与传输。通过对企业端与系统 确保企业数据能够准确及时可 作者简介：高圣溥（１９９６一），男，河南洛阳人，本科，从事计算机及 平台之间的通讯进行规范，靠地传输至系统平台。通过对系统涉及到的各类数据进行 电气自动化研究。 为原则，避免重复建设，减少征用农业耕地ｉ经对以上两个 方案进行比较，增设挡土墙方案（方案二）工程量少、工程 投资低、缩短了施工工期、施工方便；采用增设挡土墙方案 （方案二），布置位置为桩号１１９＋２５６～１１９＋４８４，修建钢筋 混凝土挡土墙为２２８ｍ。 ４结语 多沟通，加大协调力度，确实难以征用的部位，及时进 行方案优化，采取相应的工程措施确保工程进度。根据工 程实际现状，经过充分论证，适时的进行优化调整，可以促 进工程更快更好的顺利完成。 参考文献： ［１］南水北调中线工程即将兴建［Ｊ］．水利水电快报，１９９４（１）． 通过对以上几个方面的优化，方案调整后可减少投资 【２］张文倬．渠道梯形断面临界水深近似计算［Ｊ］．四川水力发 ｌ１９．７ｌ万元，石津干渠大田南干段工程占地比原设计减少 电，２００８（Ｓ３）． １１．４７亩。积极响应国家相关，尽量减少征用农业耕 ［３】丁国强．关于梯形断面渠道渗漏流量的新 算方法［Ｊ】．土木 地，采用最优方案，节约工程投资。施工过程中加强与地方 工程学报，１９５７（３）． ・１５２・ 价值工程 规范编码，确保系统各部分在数据层面互联互通。 整体设计思路是用规范的系统整体的安全设计，保障 系统的数据安全、硬件安全、应用安全、网络传输安全、管 理安全等，实现在线数据接人工作。 １＿２在线监测系统的体系结构 在企业放置一台或多台能耗监测端设备，从企业采集 的各种能耗数据，上传给省级节点、国家节点。能耗监测端 设备可实现数据接入、安全隔离、数据处理及上传、运维管 理四部分功能。 ２在线监测的数据构成 外送电力等都能够装表计量，对电力计量能够细化到每台 机组及各主要耗电设备。生产过程中水、蒸汽的计量亦应 完善，如对凉水塔补水、水处理系统用水及其他辅助生产 用水等。 企业生产数据统计由职能部门管理负责，负责生产数 据的统计与整理。 ３系统关键技术分析和系统配置 数据接入方式：通过ＤＣＳ、ＭＩＳ等系统，除尘脱硫环 保监测系统集中采集电、水、汽、油等数据，通过光纤连 接至公司计算机中心机房，再通过能耗在线监测传输设 ２．１系统采集的主要参数 备上传，实现远程监测，该系统设计了完整的应用支撑 从热电厂能量转换的角度看，在线监测系统需要采集 体系。 燃料的化学能、蒸汽的热能、电能、环保数据关键指标。在 锅炉中，燃料的化学能转变为蒸汽的热能；在汽轮机中，蒸 汽的热能转变为转子旋转的机械能；在发电机中机械能转 变为电能；经电袋除尘及脱硫设备，实现达标排放。能源消 费流向分析如图１。 ．原煤：—◆ 电力：—啼 柴油：… 水：一 图１能源消费流向 图３能耗监测端设备应用架构 ２－２燃煤使用流向 在图３架构中，能耗监测端设备一方面通过Ｍｏｄｂｕｓ、 机组用煤依靠汽车或火车运进煤场，上煤系统采用皮 ＯＰＣ等现场总线方式从企业的生产网络获取数据，另一方 带式输送机，将煤输送到原煤仓，原煤经磨煤机磨制成煤 面通过访问关系数据库的方式从企业的信息网络获取数 粉供锅炉燃烧。用煤系统示意图２。 据：获取到的数据经过处理、验证之后通过互联网发送至 能耗监测数据中心。 能耗监测端设备在此应用中的另一个重要作用是网 络安全隔离，其在同时连接了企业内部网络和互联网的情 况下，能够保证两个不同网络之间的物理安全隔离，只有 合法的数据才能在企业网络和互联网之间流通，避免企业 的网络安全受到影响。 在线监测企业端设备上架、根据设备功耗接入电源， 图２用煤系统示意 核查机房电源是否满足要求；设备加电检查；测试系统运 行状态；测试数据能否正确上传。 ２．３用油系统 ３．１关键技术数据分析 柴油外购，储存于两个油罐中。大部分用供油泵打入 能耗在线监测系统中每类能源购进、消费、产出等相 锅炉点火油系统供锅炉点火和助燃使用。极少一部分用于 关数据，主要通过四种在线采集方式获得，分别是现场计 煤场机械。 量仪表、分布式控制（ＰＬＣ／ＤＣＳ）、生产监控管理系统（ＳＩＳ／ ２．４厂用电系统 ＭＥＳ）、管理信息系统（ＥＲＰ／ＭＩＳ）。 厂用电主要供输煤系统、锅炉系统、汽机系统、电气系 企业能源相关的采集工作，应遵循准确、集中、便捷的 统及所有辅助系统等厂用电。 原则，采集途径优先级别由高到低分别是企业管理信息系 企业对原煤、电、热、汽等计量仪表应配置齐全。计量 统、企业生产监控管理系统、分布式控制系统、现场计量仪 仪表配置率、到位完好率均应达到要求。对各炉入炉煤及 表采集。 Ｖａｌｕｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ・１５３・ 从生产工序现场监控仪表设备采集各种相关数据，通 ⑥显示：不小于１２８ｘ６４点阵式ＬＣＤ显示屏，用于主机 过ＯＰＣ、ＭｏｄＢｕｓＴＣＰ、ＭｏｄＢｕｓ协议实现数据采集。（表１） 工作状态显示。 表１每类能源涉及到的计量仪表 ４。２接口类型及数量 ｌ 电力 电能表 ①数据接入串口（ＲＳ２３２／ＲＳ４８５）至少２路（可扩展２ ２ 热力 蒸汽流量计、压力表、温度表、热力表等 ， 路及以上）。 ３ 气态能源 气体流量表、温度表、压力表等 ②数据接入以太网（１００Ｍｂｐｓ）接口至少２路（可扩展 ２路及以上）。 ４ 液态能源 油流量表、液位仪等 ③数据发送以太网（１００Ｍｂｐｓ）接口至少２路。 ５ 固态能源 汽车衡、轨道衡、皮带秤等 一 ④能够扩展ＷｉＦｉ无线数据接入功能。 ３．２系统安全性分析 ⑤能够扩展３Ｇ无线数据上传功能。 能耗监测端设备具备安全物理隔离功能，能够保证单 ￣ＵＳＢ（２．０及以上）接口２路。 位信息网或控制网的安全物理隔离，能耗监测端设备的安 ⑦ＶＧＡ接口１路。 全物理隔离模块具备如下功能： ⑧ｃｏｎｓｏ］ｅ接口１路ｏ 网络安全隔离：采用安全的双主机“２＋１”物理 ４．３供电电源 隔离系统架构，彻底阻断任何网络形式的连接，隔离区 供电电源：ＡＣ２２０Ｖ土１Ｏ％，５０Ｈｚ（满足ＧＢ１２３２５，２２０Ｖ 数据交换采用１２８位以上私有加密方式传输，充分保障 单项供电电压允许偏差范围要求），双路冗余热备电源输 数据安全。 入，整体平均功耗小于４５０Ｗ；双路冗余热备电源应支持 用户权限认证：提供严格的身份认证和访问控制来管 故障电源在线热插拔更换，更换过程不得影响系统正常运 理系统配置权限。 行：具有电源故障声光报警功能。 数据安全过滤：提供过滤数据的监测及校验，确保过滤 ４．４软件功能要求 数据的完整性，能通过配置确定过滤数据的范围及权限。 软件功能达到接入数据类型及支持的协议的要求，达 产品资质认证：能耗监测端设备的安全隔离模块遵守 到数据处理及上传要实现的功能模块等要求的内容。满足 国标《信息安全技术网络和终端设备隔离部件安全技术要 能耗监测端设备的参数配置方式、远程升级、远程监控、远 求）ＧＢ／Ｔ ２０２７９相关规定。 程配置等内容。 用户权限管理及安全审计：能耗监测端设备采用国 ５结论 家集中部署的ＣＡ（Ｃｅｒｔｉｉｆｃａｔｅ Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ）数字证书进行身 通过能耗在线监测系统平台，可以采集到不同时间段 份鉴别，实现在数据上传接入过程中对节点的身份鉴别 的煤炭消耗量、发电量、水、汽、油等消耗，通过与标准值比 要求。 对分析，知晓能耗高低，通过监测平台，统计分析，下达指 能耗监测端设备部署了防火墙，设备保证不被非法访 令，优化调整运行方式，实现节能目的。通过监测平台，实 问及发生攻击事件。 现数据综合分析，宏观把控。解决点多面广，能耗分散，不 能耗监测端设备所在的企业网络建立数据安全传输 易统计，不便归纳分析的问题，该系统通过对各车间、工 及物理隔离控制措施，保证数据安全传输及企业内网边界 序、重点用能设备主要能源品种消耗水平的实时监测为企 隔离要求；配置软件和端设备通信使用双向认证进行用户 业有针对性地实施节能技改提供数据支撑。 鉴权。 采集热电企业电、煤、油、蒸汽等能源消费实时数 数据上传通过ＨＴＩＴＳ协议，实现与国家节点、省级节 据。建立能耗在线监测系统，提升了能源管理能力、使能 点之间的安全通信，保证数据传输的通信完整性、保密性： 源管理由粗放型的模式转向精细化的管理模式。是企业 同时对对通信数据流进行加密传输。 适应信息时代技术变革，主动谋求和推进生产和管理变 安全功能包括数据安全隔离要遵循的技术标准、数据 革的体现。 传输安全、数据存储安全和用户权限管理等内容。 建立能耗在线监测系统，及时、准确地掌握企业能源 ４系统配置和软件组成 消费情况，有利于推动落实能源消费总量控制。增强 硬件功能包括设备硬件配置、接口类型及数量、供电 的针对性、有效性和主动性，实现精细化节能管理、促进节 电源和安装结构等内容。能耗监测服务器放置在企业机 能降耗。 房，机房有内接口。 参考文献： ４．１硬件配置 『１】赵阳．数据中心节能降耗实施途径探讨田．陕西电力，２０１１，３９ ①架构：多主板架构，并可扩展。 （２）：８Ｏ一８４． ￣ｃＰＵ：单主板ＣＰＵ，双核１．４ＧＨｚ及以上。 『２１郭鹏，马琴，梁双印．火电厂烟气脱硫增压风机降速消裕节 ③内存：单主板内存容量２ＧＢ及以上，频率８００ＭＨｚ 能改造分析与实践『Ｊ１．陕西电力，２０１３，４１（０５）：７３—７５． ｒ３］ｔ建平，张国平，陈岚．６３０ＭＷ火电机组直接空冷系统节 及以上。 能分析及技术改造［Ｊ１．陕西电力，２Ｏ１３，４１（０６）：７９－８２． ④存储：容量５００ＧＢ及以上，支持双硬盘ＳＡＴＡ接口 ｆ４１郑中 李江华，程钢，等．基于ＣＩＭ模型拆分／合并的整定计 ＲＡＩＤ１数据热备功能。 算数据中心研究【Ｊ］．陕西电力，２０１２，４０（０３）：５５—５７． ⑤隔离：双主机“２＋１”（外部处理单元、内部处理 『５ＩＮ家节能中心．ＮＥＣＣ—ＮＨＪＣ一０８—２０１４，重点用能单位能耗 单元＋隔离安全数据交换单元）架构，非ＩＰ物理隔离。 在线监测系统安全规范［Ｓ１．２０１４年８月．
