一种水电站机组测温系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水电站机组测温系统，不仅具备机组测温热电阻RTD信号采集、滤波以及计算等基本的数据采集功能，支持现场总线仪表通讯接入，支持多种工业通讯协议转发功能，还支持逻辑运算，集采集、通讯以及控制等多功能于一体，通过以太网建立通信连接，并通过PROFIBUS通讯电路实现机组测温保护跳闸和报警信号的输出，通过Modbus

【技术实现步骤摘要】
一种水电站机组测温系统


[0001]本专利技术涉及水力发电控制
，特别是涉及一种水电站机组测温系统。

技术介绍

[0002]发电机组的运行温度是发电厂最主要的非电气量监控参数，其中包括上导瓦温度、推力瓦温度、下导瓦温度、水导瓦温度、定子绕组温度以及定子铁芯的温度监测，它直接关系到发电机组的安全稳定运转和发电机组的工作寿命。
[0003]目前，针对水电机组测温，普遍采用热电阻RTD传感器加温控仪的方式，热电阻RTD传感器首先接入温控仪，通过温控仪对机组各测温部位的温度信号进行采集和处理后，将温度告警和跳闸开关量信号通过干接点硬接线方式输出至机组PLC系统，同时通过RS485串口通讯方式将温度模拟量信号输出至机组PLC，再通过机组PLC的数字量输出板卡和RS485串口板卡将信号进行中转，传输至事故后备PLC，其他系统如在线监测系统需要接入信号，则需要机组PLC系统额外配置串口通讯板卡，通讯RS485通讯进行信号中转；如图1所示，串口类测温仪表、现场总线类智能仪表，需要增加接口转换设备后接入机组PLC，从而可见机组测温数据的共享，需要通过机组PLC进行多次中转，所以会导致数据传输效率低，硬件接口复杂，布线多，工程维护量工作大。

技术实现思路

[0004]为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种水电站机组测温系统，包括上位机监控系统、在线监测系统、机组事故后备PLC以及机组主控PLC，还包括同时与在线监测系统、机组事故后备PLC以及机组主控PLC通讯连接的智能采集装置；智能采集装置包括综合监控单元、控制器单元以及若干分布式数据采集I/O单元；控制器单元通过以太网分别与综合监控单元和所有分布式数据采集I/O单元连接；各个分布式数据采集I/O单元分别与机组中各测温部位的温度传感器相连，其中包括上导瓦温传感器、推力瓦温传感器、下导瓦温传感器、水导瓦温传感器、定子绕组温传感器、定子铁心温传感器、发电机冷却水温传感器、串口类测温仪表以及现场总线测温仪表。
[0005]本专利技术进一步限定的技术方案是：进一步的，分布式数据采集I/O单元包括分布式CPU电路、IO数据采集电路、以太网接口电路以及IO通讯电路。
[0006]前所述的一种水电站机组测温系统，IO数据采集电路包括热电阻输入电路、开关量输出电路以及串口通信电路；IO通讯电路包括PROFIBUS通讯电路和Modbus
‑
TCP通讯电路。
[0007]前所述的一种水电站机组测温系统，控制器单元包括主控制器和从控制器，主控制器和从控制器之间采用冗余运行方式。
[0008]前所述的一种水电站机组测温系统，主控制器和从控制器均包括控制CPU电路、第
一以太网电路以及第二以太网电路，控制CPU电路通过第一以太网电路与对应的分布式数据采集I/O单元连接；控制CPU电路通过第二以太网电路与综合监控单元连接。
[0009]前所述的一种水电站机组测温系统，PROFIBUS通讯电路采用GB/T20540通讯标准。
[0010]前所述的一种水电站机组测温系统，串口通讯电路采用GB/T19582协议以及自定义协议。
[0011]前所述的一种水电站机组测温系统，综合监控单元余控制器单元之间的通讯采用IEC61850、Modbus
‑
TCP以及IEC60870
‑5‑
103规约。
[0012]前所述的一种水电站机组测温系统，热电阻输入电路通过硬接线方式与各测温部位的热电阻RTD连接；串口通信电路通过双绞线通讯方式与串口通讯类仪表连接。
[0013]本专利技术的有益效果是：本专利技术，不仅具备机组测温热电阻RTD信号采集、滤波以及计算等基本的数据采集功能，支持现场总线仪表通讯接入，支持多种工业通讯协议转发功能，并且还支持逻辑运算，集采集、通讯以及控制等多功能于一体，通过以太网建立通信连接，并通过分布式数据采集I/O单元的PROFIBUS通讯电路实现机组测温保护跳闸和报警信号的输出，通过Modbus
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TCP通讯电路实现机组测温模拟量的数据传输，极大地减少了硬接线的使用，数据转换环节更少，更加易于组网和调试，可用于大型智能化水电站机组测温的数据采集应用，为水电站的少人值班、无人值守以及智能化应用提供了保证，满足水电站数字化和智能化发展的需求，具有非常良好的应用前景。
附图说明
[0014]图1为
技术介绍
中水电站机组测温系统中常规的数据采集系统示意图；图2为本专利技术实施例中水电站机组测温系统示意图；图3为本专利技术实施例中智能采集装置的原理框图。
具体实施方式
[0015]本实施例提供的一种水电站机组测温系统，如图2和图3所示，包括上位机监控系统、在线监测系统、机组事故后备PLC以及机组主控PLC，还包括同时与在线监测系统、机组事故后备PLC以及机组主控PLC通讯连接的智能采集装置；智能采集装置包括综合监控单元、控制器单元以及若干分布式数据采集I/O单元，综合监控单元包括触摸屏操作站和人机交互操作站；控制器单元通过以太网与综合监控单元连接，构成机监控层；控制器单元通过以太网与各个分布式数据采集I/O单元连接，所有分布式数据采集I/O单元一起构成数采层。
[0016]各个分布式数据采集I/O单元分别与机组中各测温部位的温度传感器相连，其中包括上导瓦温传感器、推力瓦温传感器、下导瓦温传感器、水导瓦温传感器、定子绕组温传感器、定子铁心温传感器、发电机冷却水（或风、油）温传感器、串口类测温仪表以及现场总线测温仪表，这些温度传感器负责采集机组各测温部位的温度信号，实现数据采集功能，机组中各测温部位构成就地层。
[0017]分布式数据采集I/O单元包括分布式CPU电路、IO数据采集电路、以太网接口电路以及IO通讯电路；IO数据采集电路包括热电阻输入电路、开关量输出电路以及串口通信电
路；IO通讯电路包括PROFIBUS通讯电路和Modbus
‑
TCP通讯电路。
[0018]PROFIBUS通讯电路采用GB/T20540通讯标准；串口通讯电路采用GB/T19582协议以及自定义协议；综合监控单元余控制器单元之间的通讯采用IEC61850、Modbus
‑
TCP以及IEC60870
‑5‑
103规约。
[0019]控制器单元包括主控制器和从控制器，主控制器和从控制器之间采用冗余运行方式，当主控制器失电或者出现故障时，从控制器会切换为主控制器继续运行；主控制器自带温度告警输出功能，支持对温度采集信号进行滤波控制、幅值控制以及变化率控制。
[0020]主控制器和从控制器均包括控制CPU电路、第一以太网电路以及第二以太网电路，控制CPU电路通过第一以太网电路与对应的分布式数据采集I/O单元连接；控制CPU电路通过第二以太网电路与综合监控单元连接。
[0021]各个分布式数据采集I/O单元的IO数据采集电路中，各测温部位热电阻RTD以硬接线方式接入热电阻输入电路，串口通讯类仪表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水电站机组测温系统，包括上位机监控系统、在线监测系统、机组事故后备PLC以及机组主控PLC，其特征在于：还包括同时与在线监测系统、机组事故后备PLC以及机组主控PLC通讯连接的智能采集装置；智能采集装置包括综合监控单元、控制器单元以及若干分布式数据采集I/O单元；控制器单元通过以太网分别与综合监控单元和所有分布式数据采集I/O单元连接；各个分布式数据采集I/O单元分别与机组中各测温部位的温度传感器相连，其中包括上导瓦温传感器、推力瓦温传感器、下导瓦温传感器、水导瓦温传感器、定子绕组温传感器、定子铁心温传感器、发电机冷却水温传感器、串口类测温仪表以及现场总线测温仪表。2.根据权利要求1所述的一种水电站机组测温系统，其特征在于：所述分布式数据采集I/O单元包括分布式CPU电路、IO数据采集电路、以太网接口电路以及IO通讯电路。3.根据权利要求2所述的一种水电站机组测温系统，其特征在于：所述IO数据采集电路包括热电阻输入电路、开关量输出电路以及串口通信电路；IO通讯电路包括PROFIBUS通讯电路和Modbus
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TCP通讯电路。4.根据权利要求1所述的一种水电站机组测温系...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨劲松，龚登位，王远洪，张李小璟，樊磊，孟宪宇，房康，陈凯，谢文君，常志增，薛建中，杨柳，贾泽冰，王鑫，张军，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：