发电厂水处理流程传感器故障检测系统探讨

发电厂水处理流程传感器故障检测系统探讨

张健

（浙江大唐乌沙山发电有限责任公司315722）

摘要：本文主要分析了火电厂水处理流程，对故障检测平台进行了设计研究，同时通过现场应用，验证了该平台的可靠性。

关键词：故障；平台；电厂；水处理

本文重点对发电厂水处理流程传感器故障检测系统软件平台进行了研究和设计，详细阐述了软件平台实现的关键技术，并对本文中设计的传感器故障检测平台做出了相关的实验，充分的证明了该平台的设计是科学有效的，并且具有准确可靠的特征。

一、火电厂水处理流程

目前,很多的火力发电厂采用的都是传统的预处理—阳床/阴床—混床的水处理工艺。为净化水质，阳床、阴床及混床中的离子通过交换树脂置换水中的盐的就能够将水净化。本文从实际情况出发，针对试验电厂水处理流程的现状，故障检测中重点选取12个传感器以做研究，如表一所示。以下针对水处理过程的特征展开对故障检测算法的研究同时进行平台的设计。

表一传感器列表

二、故障检测平台研究

1、平台总体设计

本文将发电厂水处理流程中应用基于PCA的传感器故障检测方法,然后将故障检测软件平台的设计与实践作为本文的重点研究对象进行相关研究。按照故障检测平台依照模块化设计思想可以将其进行四项功能的区分，并以此，可将其划分为四个部分:第一个部分为调度功能块，第二个部分为数据接口，第三个模块是故障检测算法功能块，第四个模块为人机接口模块,如图一所示。这几个功能模块都进行了灵活的设计，是可执行的，功能块之间的开放标准采用的是OPC，模块化的设计思想具有较大的好处，它能够使故障检测平台具有清晰的结构，在其功能方面也有了明确的划分，程序出现问题或者需要监测的时候具有更强的针对性同时还能够方便随时进行程序的功能分析等;工业现场中应用到此种模块的划分方式能够实现工作效率的提高。

图一故障检测平台基本框架

调度功能块主要是起到监测的作用，它时时刻刻监测着其它三个功能模块的工作状况，一旦它监测到其中某个模块停止了工作，那么就会将其重启，使其恢复工作状态，以保护整个平台能够正常运转。数据接口模块的功能是获取有关数据的，它主要是用来采集水处理流程的传感器数据的，它的另外一个功能是为OPC提供服务器。故障检测算法功能块作为OPC客户,将传感器数据进行收集并利用PCA核心算法等来完成水处理流程传感器故障检测的核心功能的实现。人机接口在与其它功能模块实现交互是通过OPC来完成的。同时，它还能够对平台进行检测，对故障信息发出报警等。

2、故障检测平台实现

(1)SIS数据接口

大型发电厂的水处理流程的控制装置通常采用的是可编程序控制器PLC，SIS集中管理处理流程所有传感器信号以及控制信息。SIS管理发电厂流程的大量信息是利用实时数据库来进行的，同时，它还提供了对外开放的数据接口,SIS的采样速率非常的快，应对水处理流程传感器故障检测方面没有任何问题。因此，本文设计故障检测平台采用的是从SIS数据库来获取以前以及当前数据的方案来进行的。

试验电厂的SIS中的数据库利用的是上海麦杰公司的open-Plant的实时数据。该公司的数据库广泛应用于我国大型火电厂之中，主要负责向外提供DDE/以及OPC等方式。为方便检测平台对openPlant数据库的操作能够更加高效，本文获取数据时以API方式,通过麦杰公司提供的openPlantAPI函数来完成，数据接口模块不仅需要获取数据，同时，对于各功能模块传递来的指令，也是接口程序需要处理的重要任务。所以在编制接口程序的时候，采用了多线程技术,图二反应了程序流程具体情况。

图二接口模块流程图

(2)OPC接口的开发

人机接口功能块以及算法功能块都是以OPC客户的身份运行的。本文的客户端采用的是NI公司的DataSocket控件来开发的。URL是DataSocket表示数据地址的方式，具体格式如下:

opc://machine_name/server_name/Item_name。

每个URL都能够以自己的方式使OPC项成为独一无二的，绝不雷同。OPC客户端具有以下的关键开发步骤:

1)初始化DataSocket。该过程中需要对DataSocket的Name属性进行赋值，同时还需要为OnDataUpdated进行赋值。OnDataUpdated事件会在对应的OPC项数据发生变化时被触发,而数据值就能够通过该事件的处理过程来获取。

2)连接OPC服务器。调用DataSocket的Con-nectTo(stringURL,CWDSAccessModesaccessMode)函数建立于OPC服务器的连接。URL参数为OPC项地址,accessMode表示更新模式,在本文中选用cwdsReadAutoUpdate模式,当数据变化时，实时数据更新就会自动的采集。

3)在OnDataUpdated事件处理的时候读取数据。

(3)功能块调度

调度功能模块定时的监督检查其它功能模块的工作状况，如果一切都正常，每一个功能模块都处于工作的状态，那么，调度功能模块就会将其监督的消息按照一定的算法来制作确认全部处于工作状态的信息，并将信息进行反馈;反之,若其它三个被监测的模块中有部分出现了故障，调度功能模块就会对这一现象进行反复的确认，验证的确是发生了故障，那么就会对故障模块进行重启，重启之后，平台的运行就会恢复到正常状态。

三、现场应用

本文采用C#开发完成设计的水处理流程故障检测平台。完成对故障检测平台的设计之后，先在实验室进行了平台的联合调试,然后再在一家电厂中1000MW机组水处理流程中做了实验。并为故障检测平台独立配备了一台计算机，这是为了不影响原有控制及管理系统的结构和功能,计算机放在1-2#机组的电子设备间,且其网络与openPlant数据库服务器共用，水处理流程的PLC控制系统集成到openPlant数据库。

根据该电厂水处理流程控制系统具体情况，进行故障检测平台的“组态”,将表1中的传感器作为故障检测平台的研究目标。验证平台各功能模块的基础是厂里面的SIS，本文提出的传感器故障检测平台设计理念在现场试验的结果中得到了验证，充分说明了所采用的技术是可靠的在今后的发展中，可以将其充分的应用于工业在线运行中，现场还对基于PCA的故障检测方法在电厂水处理故障检测中的应用作了验证，充分证明该理念能够准确地实现故障检测及故障定位。

结束语：本文设计的平台已经在发电厂中进行了实际检验，并用实际说明了平台设计理念及实现技术的正确性和可靠性。本文研究的故障检测平台能够起到为其他工业控制软件的设计提供参考的作用。

参考文献：

[1]张大海,刘宇穗,张世荣等.发电厂水处理流程传感器故障检测系统研究[J].自动化与仪表,2014,29(5):9-13.