專利名稱：一種發(fā)電能耗數(shù)據(jù)采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電力行業(yè)調(diào)度自動化設(shè)備，特別是一種發(fā)電能耗數(shù)據(jù)采集裝置。
背景技術(shù)：
目前，電廠發(fā)電能耗數(shù)據(jù)采集多采用遠動終端裝置(Remote Terminal Unit,RTU) 通道傳輸給省級電力公司，遠動終端裝置是采用微處理器可獨立運行的智能測控模塊，是 構(gòu)成SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition System，數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)) 系統(tǒng)的核心裝置，廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)，比如用于變電站和發(fā)電廠采集遙測、遙 信信號，實現(xiàn)遙控并遠傳等，承擔(dān)各種遠動信息的傳輸工作，是電力系統(tǒng)實現(xiàn)遠方數(shù)據(jù)采集 與監(jiān)控的重要自動化設(shè)備。該裝置通過對輸變電線路及設(shè)備的交流電壓、電流進行實時數(shù) 據(jù)采集，自行計算出功率、電度、功率因數(shù)、頻率等電網(wǎng)參數(shù)。如圖1所示為現(xiàn)有RTU發(fā)電能耗數(shù)據(jù)采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括信號處理模塊 和控制模塊，控制單元包括數(shù)據(jù)處理模塊和通信模塊，所述信號處理模塊的輸入端連接于 變送器、DCS (分布式控制系統(tǒng))上，接入測點模擬量、開關(guān)量信號，進行A/D轉(zhuǎn)換并將數(shù)據(jù)提 交給其輸出端連接的數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊將采集到的計量、遙測數(shù)據(jù)經(jīng)過計算處 理后將信息通過通信模塊傳輸給遠程控制中心。隨著大量工業(yè)設(shè)備、系統(tǒng)的投入，更多的測點的數(shù)據(jù)需要采集上報，由于某種原因 無法通過現(xiàn)有的RTU進行實施，而且現(xiàn)有RTU運行穩(wěn)定性往往不盡如人意，具體表現(xiàn)在采集 方式單一、RTU死機等。另外，現(xiàn)有RTU —般不具備數(shù)據(jù)的現(xiàn)場查詢和存儲，以及報表導(dǎo)出、 趨勢分析的能力；再加上隨著使用年限的增加，RTU面臨設(shè)備老化的問題，性能不穩(wěn)定，從 而造成能耗數(shù)據(jù)時常發(fā)生中斷和誤差較大，對能耗數(shù)據(jù)的采集和上報極為不利。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種可采用多種數(shù)據(jù)采集方式且數(shù)據(jù)信息量大、具備現(xiàn) 場信息查詢功能的發(fā)電能耗數(shù)據(jù)采集裝置。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種發(fā)電能耗數(shù)據(jù)采集裝置，包 括數(shù)據(jù)采集模塊和其輸出端連接的控制單元，數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)有用于與變送器、DCS (分布 式控制系統(tǒng))相連接的輸入端口，控制單元的輸出端用于與遠程控制中心連接，控制單元 包括控制器，控制器的輸入端還設(shè)有兩個分別用于與以太網(wǎng)總線和RS485總線相連接的端 口，控制器的輸出端與監(jiān)控、存儲與顯示單元的輸入端相連。所述控制單元內(nèi)還設(shè)有與所述控制器互為熱備的另一控制器，兩控制器之間通過 互感通道相連，另一控制器的輸入端也設(shè)有兩個分別用于與以太網(wǎng)總線和RS485總線相連 接的端口，其輸出端也與所述監(jiān)控、存儲與顯示單元的輸入端相連。所述監(jiān)控、存儲與顯示單元設(shè)有顯示設(shè)備。所述監(jiān)控、存儲與顯示單元內(nèi)還設(shè)有大容量存儲設(shè)備。[0010]所述互為熱備的兩控制器均為嵌入式工控機。本實用新型的發(fā)電能耗數(shù)據(jù)采集裝置，在控制器上保留現(xiàn)行的通過電線傳導(dǎo)模擬 信號的端口，還設(shè)有用于與RS485總線、以太網(wǎng)總線相通訊的端口，能夠通過多種協(xié)議方式 從分布式控制系統(tǒng)或變電站網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上采集數(shù)據(jù)，在采集數(shù)據(jù)的類型上和處理數(shù)據(jù)的能力 上有了很大的提高；同時該裝置增加了監(jiān)控、存儲與顯示單元，實現(xiàn)了裝置的就地信息查詢 功能。另外，該裝置增加了冗余設(shè)計，設(shè)有備用控制器，能夠在一臺控制器發(fā)生故障后， 立即投切到另一臺熱備的控制器繼續(xù)工作，為發(fā)電能耗數(shù)據(jù)采集提供更高的安全保障。監(jiān)控、存儲與顯示單元內(nèi)部放置顯示設(shè)備和大容量存儲設(shè)備，可有效地存儲現(xiàn)場5 到10年的數(shù)據(jù)，既可方便比對查詢，又保證數(shù)據(jù)的持續(xù)性。

圖1是現(xiàn)有發(fā)電能耗數(shù)據(jù)采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合優(yōu)選的實施例對本實用新型的具體實施方式
進行介紹如圖2所示，本實用新型的發(fā)電能耗數(shù)據(jù)采集裝置即一種新型的RTU，包括數(shù)據(jù)采 集模塊和控制單元，控制單元包括控制器，數(shù)據(jù)采集模塊輸入端連接于變送器、DCS (分布式 控制系統(tǒng))，輸出端與控制器的信號輸入端相連，控制器的輸入端還與以太網(wǎng)總線和RS485 總線相接，輸出端分別與監(jiān)控、存儲與顯示單元和遠程控制中心相連。RS485總線是一條通過Modbus協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)的通道，由一系列智能電子設(shè)備與控 制器構(gòu)成總線型網(wǎng)絡(luò)，負責(zé)引入數(shù)據(jù)，輸送給控制器；以太網(wǎng)總線與電廠或變電站網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 構(gòu)成總線型網(wǎng)絡(luò)，負責(zé)接入電廠或變電站網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳入的數(shù)據(jù)，輸出給控制器；電壓、電流 能耗是指從電廠或變電站的變送器、DCS (分布式控制系統(tǒng))傳入的模擬量、開關(guān)量信號，輸 送給數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)采集模塊為一系列具備自動A/D轉(zhuǎn)換功能的智能數(shù)據(jù)采集設(shè)備，可將各種物 理信號，如電壓、電流、溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字格式，輸出給控制器，控制器將輸入的數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn) 換和加密、封裝后輸出到監(jiān)控、存儲與顯示單元和遠程控制中心；監(jiān)控、存儲與顯示單元將 接收到的數(shù)據(jù)加密、轉(zhuǎn)換后存儲到大容量存儲器，并可以通過自身攜帶的顯示器實現(xiàn)歷史 數(shù)據(jù)查詢和報表導(dǎo)出功能；遠程控制中心通過光纖與控制器之間建立網(wǎng)絡(luò)，負責(zé)數(shù)據(jù)的上 傳、指令的下達等業(yè)務(wù)。另外，為保證系統(tǒng)性能穩(wěn)定，本實用新型還增設(shè)了備用控制器，并與主控制器通過 心跳線相互連通，主控制器和備用控制器為對等的兩套緊湊型、無風(fēng)扇嵌入式工控機，心跳 線是兩控制器之間建立的一條互感通道，用以熱備感應(yīng)信息的傳輸。這樣的配置確保能夠 在一臺控制器發(fā)生故障后，立即投切到另一臺熱備的控制器繼續(xù)工作，為能耗數(shù)據(jù)采集提 供更高的安全保障。本實用新型的工作過程如下( 1)首先裝置電路進行自檢檢測裝置內(nèi)部是否存在短路，整個裝置上電后如若發(fā)生短路，則內(nèi)部空氣開關(guān)自動斷開，并通過警示燈變紅報警；電路正常狀態(tài)下所有空氣開關(guān) 閉合、警示燈綠色點亮。(2)裝置網(wǎng)絡(luò)自檢監(jiān)控、存儲與顯示單元負責(zé)與兩個控制器網(wǎng)絡(luò)連接探測，并發(fā) 送測試包，如果網(wǎng)絡(luò)連接正常，解析接收到的數(shù)據(jù)包，校驗并解密，如果返回的數(shù)據(jù)包正確， 顯示器顯示通過，否則顯示器顯示網(wǎng)絡(luò)與控制器網(wǎng)絡(luò)連接錯誤信息。兩個控制器通過心跳 線檢測通信是否正常，如果通信正常，執(zhí)行下面步驟，否則控制器報警燈閃爍。(3)數(shù)據(jù)采集模塊采集電壓、電流信號，并通過內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換功能將電壓、電流、溫 度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式保持在內(nèi)存中，供控制器查詢。(4)程序初始化兩個控制器和監(jiān)控、存儲與顯示單元都啟動監(jiān)控程序，兩控制器 通過心跳線自動匹配主備關(guān)系，其內(nèi)部程序可通過傳輸?shù)臄?shù)據(jù)自動辨識誰是主設(shè)備、誰是 備用設(shè)備，并以30秒/次的速度進行心跳檢測，假如主設(shè)備運行出現(xiàn)故障，備用設(shè)備立即進 入主控狀態(tài)，負責(zé)控制整個裝置。(5)主控制器處于工作狀態(tài)，通過RS485總線查詢電廠或變電站智能電子設(shè)備數(shù) 據(jù)，通過以太網(wǎng)總線查詢網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)，通過RS485協(xié)議查詢采集模塊數(shù)據(jù)。收到反饋數(shù)據(jù) 包后，主控制器對數(shù)據(jù)包進行校驗以保證數(shù)據(jù)包的完整性，針對完整的數(shù)據(jù)表采用特定格 式進行解碼，匹配端子通道與數(shù)據(jù)，進而讀取測點的信號數(shù)字量，將測點數(shù)據(jù)提交給算子模 塊進行計算。其中的算子模塊包括求和計算算子、求平均計算算子、給水流量計算算子、蒸 汽流量計算算子等。計算完畢后組裝成數(shù)據(jù)包，提交給監(jiān)控、存儲與顯示單元與遠程控制中 心。(6)監(jiān)控、存儲與顯示單元接收到數(shù)據(jù)包后，同樣要對數(shù)據(jù)包進行校驗以保證數(shù)據(jù) 包的完整性，針對完整的數(shù)據(jù)包采用特定格式進行解碼，存儲到內(nèi)部磁盤。本實用新型的能耗數(shù)據(jù)采集裝置在一臺裝置上就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、存儲、傳輸 等全部功能，它具備從多種通道采集數(shù)據(jù)的能力，既可以通過RS-485協(xié)議從RS485總線上 采集DCS (Distributed Control System，分布式控制系統(tǒng))的數(shù)據(jù)，也可以通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 從以太網(wǎng)總線上采集其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)，同時也可以從現(xiàn)場環(huán)境采用“硬接線”的方式 接入變送器、DCS (分布式控制系統(tǒng))上的數(shù)據(jù)，極大的方便了數(shù)據(jù)的采集、減少了實施的工 作量。裝置采用雙機熱備的策略來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，裝置內(nèi)的控制器單元配有互為熱 備的兩個控制器，備用控制器與主控制器通過心跳線相互連通，心跳線是兩控制器之間建 立的一條互感通道，用以熱備感應(yīng)信息的傳輸。這樣的配置確保能夠在一臺控制器發(fā)生故 障后，立即投切到另一臺熱備的控制器繼續(xù)工作，為能耗數(shù)據(jù)采集提供更高的安全保障。另 外，裝置內(nèi)部放置顯示設(shè)備和大容量存儲設(shè)備，可有效的存儲現(xiàn)場5到10年的數(shù)據(jù)，即可方 便比對查詢，又保證數(shù)據(jù)的持續(xù)性。本實用新型的能耗數(shù)據(jù)采集裝置，不依賴和擠占現(xiàn)有遠動終端裝置資源，且能夠 準確、持續(xù)的將能耗數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞〖夒娏镜倪h程控制中心，提高實施效率、降低實施成 本，從而在解決遠動終端裝置負載重，實施不靈活的問題上具有突出優(yōu)勢；同時可作為遠動 終端裝置通道的備用或替代方案。通過“第一手”性質(zhì)的數(shù)據(jù)采集和傳輸，為核對數(shù)據(jù)、統(tǒng) 計分析、科學(xué)決策提供準確的依據(jù)。
權(quán)利要求一種發(fā)電能耗數(shù)據(jù)采集裝置，包括數(shù)據(jù)采集模塊和其輸出端連接的控制單元，數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)有用于與變送器、DCS分布式控制系統(tǒng)相連接的輸入端口，控制單元的輸出端用于與遠程控制中心連接，其特征在于控制單元包括控制器，控制器的輸入端還設(shè)有兩個分別用于與以太網(wǎng)總線、RS485總線相連接的端口，控制器的輸出端與監(jiān)控、存儲與顯示單元的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電能耗數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述控制單元內(nèi)還設(shè) 有與所述控制器互為熱備的另一控制器，兩控制器之間通過互感通道相連，另一控制器的 輸入端也設(shè)有兩個分別用于與以太網(wǎng)總線、RS485總線相連接的端口，其輸出端也與所述監(jiān) 控、存儲與顯示單元的輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)電能耗數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述監(jiān)控、存儲與 顯示單元設(shè)有顯示設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)電能耗數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述監(jiān)控、存儲與顯示 單元內(nèi)還設(shè)有大容量存儲設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)電能耗數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述互為熱備的兩控 制器均為嵌入式工控機。
專利摘要本實用新型涉及一種發(fā)電能耗數(shù)據(jù)采集裝置，包括數(shù)據(jù)采集模塊和其輸出端連接的控制單元，數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)有用于與變送器、DCS(分布式控制系統(tǒng))相連接的輸入端口，控制單元的輸出端用于與遠程控制中心連接，控制單元包括互為熱備的兩臺控制器，控制器的輸入端還設(shè)有兩個分別用于與以太網(wǎng)總線、RS485總線相連接的端口，控制器的輸出端與監(jiān)控、存儲與顯示單元的輸入端相連。本實用新型在控制器上除了保留現(xiàn)行的通過電線傳導(dǎo)模擬信號的端口，還設(shè)有用于與多種總線相通訊的端口，在采集數(shù)據(jù)的類型上和處理數(shù)據(jù)的能力上有了很大的提高；同時該裝置增加了存儲及顯示設(shè)備，實現(xiàn)了裝置的就地存儲顯示功能。
文檔編號G05B19/418GK201662715SQ20102014372
公開日2010年12月1日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者蘇鵬鶴, 賀翔, 郭志民, 馬建偉 申請人:河南電力試驗研究院