发电厂电气监控系统及其测控单元分析

万 涛 英力特化工股份有限公司树脂分公司 宁夏银川 753200

【文章摘要】

发电厂电气监控系统是发电厂长期安全稳定运行的根本保障，它可以对发电厂各个运行环节进行实时监控，并根据监控反馈数据，分析系统实际运行情况。本文对发电厂电气监控系统的组态模式及构建进行了简要分析，研究了远程通信系统的实现方式。

【关键词】

发电厂；电气监控系统；测控单元

1 发电厂电气监控系统的组态模式及构建

（1）电气系统监控范围

本文所研究的电气监控系统主要包含了两个监控单元组，一个是发电机——变压器监控单元组，另一个是厂用电源监控单元组。发电机——变压器监控单元组：该单元组设计目标是能够实现程序控制和软手操控制，具体控制细节是实现发动机在从零开始提速，升压至并网带初始负荷。单元组投入实际控制之后，可以保证发电机组长时间可靠运行，而且在机组顺控并网时设置间断点，每一个间断区间内执行不同的任务。具体任务内容下表所示。

（2）监控系统总体框架

发电厂电气监控系统的主要作用是利用计算机、测控、通信等技术，对发电厂电气系统运行进行保护和控制，对发现的故障及时反馈。简单地说，发电厂电气监控系统是通过总线连接成的电气监控网络，在结构上一方面涉及DCS，实现对系统运行的控制及数据传输；另一方面连接电气主站系统，实现电气综合自动化，并将发电厂MIS 与SIS无缝连接。图1 是电气监控系统结构图。

2 远程通信系统实现

（1）RS-485 串行接口标准RS-485 串行接口标准与RS-232 有着很大的区别，其传输方式的核心是差分传输。我们可以将RS-485 串行接口简化为图2 结构。发送驱动器A/B 两端不同正负电压值所表示逻辑状态也不同，A/B 两端正负电压值取值范围（+2，+6V）（/ -2，-6V）。C为地信号，另外RS-485 还设有一个“使能" 端。这个端口主要用于控制发送驱动器与传输线路之间的断连状态。发送驱动器不只存在两种状态，一旦“使能”端接入电路之后，发送驱动器就会呈现出高阻态（即第三态）。电气监控系统还设置了一个接收器，它在功能上是与发送端相对应起来的，而且定义在接收端AB 间电压>+200mV 时，系统输出正逻辑电平；<-200mV 时，系统输出负逻辑电平。如图3 所示。

一般情况下，以RS-485 为标准而设计的网络平衡双绞线作为通信通道，EIA 协会制定的RS-485 标准可以实现1219 米的传输距离，能够达到10Mbps 的传输效率。研究发现信号的平衡双绞线与传输速度成反比关系，本文规定若想实现最长的通信距离，必须将传输速度控制在20kbps 以内。只有将传输距离缩短的情况下，才能够实现高速度的传输效果。实验表明，在百米长的平衡双绞线中进行信号的传输时，传输速度的MAX 值仅为lMbps。

（2）Modbus 通讯协议的消息帧Modbus 帧：基于Modbus 协议的网络通讯控制器在传输模式上有两种选择，即ASCII 和RTU。网络传输设备在进行数据传输之前，都要将Modbus 信号先转换为带有起止点的帧，才能够实现满足通讯协议要求的数据传输。在接收数据设备方就可以根据信号的起点开始动作，读取地址信息，以选中某一个设备，同时根据终止点判断信息是否传输完成。

错误检测方法：网络基于Modbus 协议设置时会有两个错误检测方法，即LRC/CRC。奇偶校验，系统进行奇偶数据位校验时可以有多种选择，调节控制器就起着这方面的作用。如输入“1”位数，并将这位数值计入到数据位的每一个字符中，则进行奇偶校验动作，如果位数并没有直接给出，那么在传输数据时就不再产生校验位，也就是说该过程不再执行奇偶校验操作；LRC 检测，在ASCII 模式下执行错误检验过程时，必须在所需要传输数据中提前设定一个错误检测位，以保证数据能够正确的传输至系统控制中心。通过从设备所接受到的LRC 数值与实际传送的LRC 数值进行比较分析，如果结果出现偏差，则说明信号在传输过程中出现了误差；CRC 检测，在RTU 模式下执行错误检验操作过程，同样需要在所需要传输数据中提前设定一个错误检测位。但是，这个错误检测位是一基于CRC 检测方法的数值。通过从设备所接受到的CRC 数值与实际传送的CRC 数值进行比较分析，如果结果出现偏差，则说明信号在传输过程中出现了误差。

【参考文献】

[1] 郑鸿志, 张引. 发电厂电气监控系统(ECMS) 的应用研究[J]. 沈阳工程学院学报(自然科学版),2011,01:43-46.

[2] 王诗然. 发电厂厂用电电气监控管理系统的设计与应用[D]. 华北电力大学,2012.

【作者简介】

万涛, 出生年月：1984-3, 性别：男单位：英力特化工股份有限公司树脂分公司, 职称：助理工程师, 专业：电气自动化__