远动通信技术在大型火电机组环保领域中的应用

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摘要 简述了远动通信技术在目前大型火电机组环境保护工作中的功能和作用，以环保数据传输方式为核心，通过分析传输过程中的远动终端，重点阐述了远动通信技术的应用性。

关键词 远动通信；火电机组；环境保护；应用

中图分类号 TN919.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）09-0233-02

环境保护一直以来都是我国可持续发展战略中重要的环节，在当代大型火电机组的生产运行中环保工作则日渐突出。环境监测又是环保工作的主要组成部分，环境监测工作的重要性毋庸置疑，它直接关系到环保工作的兴衰成败，关系到环境质量的改善和提高，关系到人民群众的切身环境利益。火电机组在环保工作中监测数据的传输主要是通过远动通信技术加以实现。

1 远动通信技术在与省环保厅传输环境监测数据时的应用

1.1 传输路径

远动通信设备智能数据采集处理器通过RS232或RS485接口与热控工控机连接，将工控机从PLC采集到的环保数据通过GPRS无线微波信号传输至通信公司基站，再通过光纤传输至省环保厅监测中心数据采集服务器（图1）。

1.2 传输数据

远动通信传输终端将火电机组实时运行的烟尘、二氧化硫、氮氧化物以及烟气流量等数据传输至省环保厅。监测数据在传输时包括实时数据、分钟数据、小时数据以及日数据，省环保厅最终依据该组数据对环保排放指标不合格的发电企业进行在线考核。

1.3 传输终端

监测数据在传输过程中的核心是智能数据采集处理器[1-3]。该装置不但需要采集电厂侧的环保数据，而且需要通过自身的通信转发模块将采集数据传输到监控中心。智能数据采集处理器主要由6个部分组成，即嵌入式主板、数据采集单元、通信单元、接口和供电单元、显示单元以及操作单元。

嵌入式主板是Intel高性能32位微处理器386EX的嵌入式网络模块，实现了与PC/DOS的完全兼容，是标准的嵌入式PC模块。模块采用了全静态设计来降低功耗，全速运行的功耗在140～165 mA，而模块进入Power Down模式时的待机功耗在55～85 mA。它保持了嵌入式PC模块的通用功能：FLASH文件系统、对DOC 2000电子盘的支持、自带看门狗单元（有效防止系统死锁）、带有专门的LCD显示屏接口、支持矩阵键盘标准输入、精简ISA总线以及6个异步串行接口。

数据采集单元是接收热控上位机输出数据的AD模块，支持8路单端采样，分辨率为12位。它不仅采用了模块软件启动的查询模式，同时还支持8路TTL电平兼容的开关量，包括4路输入和4路输出。

通信单元是以GPRS为传输协议转发监测数据的模块。GPRS是一种常用型移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供TCP/IP连接，可以用于INTERNET连接、数据传输等应用。GPRS采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效的利用，数据传输速率高达160 kbp/s。使用GPRS技术实现数据分组发送和接收，用户永远在线且按流量计费，迅速降低了服务成本，从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。它允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。GPRS理论带宽可达171.2 kb/s，实际应用带宽大约在10～70 kb/s。一般GPRS模块都有一个标准是RS232串口供终端设备与之相连，智能数据采集处理器正是通过此串口与嵌入式主板模块连接实现通讯，应用程序在嵌入式主板模块中运行。

接口和供电单元主要监控设备接口与电源供电的运行工况。电源部分采用了220 V交流电源和事故保安蓄电池供电的双轨制，保证装置不断电运行。供电单元具有自动充放电电路以及保护电路，其中保护电路包括过度充电保护、过电流/短路保护和过放电保护等。电池系统考虑充电、放电时的安全性，以防止特性劣化。

显示和操作单元具有很强的智能化功能。显示单元采用液晶显示屏，支持320×240的LCD显示，还可支持240×160格式。其特点为：有较强功能的I/O缓冲器；指令功能丰富；4位数据并行发送；图形和文本方式混合显示。系统通过嵌入式主板模块运行显示程序，实现数据显示功能。智能数据采集处理器的操作单元主要功能是用于数据的读取查询、参数的修改设置以及系统复归和升级。

智能数据采集处理器以嵌入式计算机为核心，内含通道为12位的A/D转换器，具备RS232和RS485等标准串口。通过标准模拟信号电流接口外接各种传感器或监测仪表，进行流量测量，设施状态监测，在线仪表测量数据采集等。其中模拟通道实现0～20、4～20 mA的转换以及0～5 V的电压采集；开关量的输入（5～24 V电压输入）和输出（驱动电流可以达到10 A）；标准RS232接口实现环境监控信息系统的联网，其他的RS232接口可以接数字接口的监测仪器。同时终端内设了对污染源因子进行折算值计算的公式编辑软件，可以根据上位机传输数据单位的不同进行函数修改，各监测通道可分路独立设置处理参数与运算函数，进行数据过滤、平均值或加权求和等预处理[4]。

2 远动通信技术在与省电网调度中心通过一区传输环保数据时的应用

2.1 传输路径

环保测控装置通过RS232与环保数据变送器连接，将测控装置的遥测、遥信量通过RJ45接口传输至远程通信终端（RTU），RTU将环保数据经一区交换机、路由器、SDH、调度数据网转发至脱硫、脱硝监测系统中心数据库。

2.2 传输数据

环保测控装置将变送器处接收到的二氧化硫、氮氧化物、氧量、烟气流量、烟气压力、脱硫脱销投运等遥测、遥信量传输至电监会。

2.3 测控装置

测控装置是基于智能间隔层I/O的监控单元，目前主要广泛用于大型火电机组网控系统的测量和监控。它采用DSP处理器，应用多级处理技术，可实现遥测、遥信、遥脉等功能。

测控装置的遥测量主要通过直流遥测板采集环保数据变送器输出的0～5 V、0～20 mA、4～20 mA的直流信号。

测控装置的遥信量则通过遥信板可以监测环保设施投退节点的状态，例如脱硫投退、脱硝投退状态。

测控装置的通信功能是通过以太网与当地控制中心如RTU、前置机、后台进行数据交换，将所采集的各种数据送往上一级控制设备。

2.4 传输终端

RTU一般采用CPCI硬件平台，应用嵌入式多任务实时操作系统（Linux）对测控装置发送的数据处理后向上级系统传输。

远程通信终端是典型的间隔层应用设备，它采集相应的数据，通过网络发往后台机，或者由MODEN和串口与上级通信亦可通过IEC104调度信息专网与上级中心通信。目前，电厂主要采用IEC101和IEC104互为备用的方式进行数据传输。

RTU的通信功能具有IEC101/103/104等通用通信协议，支持串口RS232、总线RS485、现场总线PROFIBUS及以太网（TCP/UDP）。

远程通信终端的系统采用多块插拔板卡组成，组合方便，网卡和串口都可根据需要进行扩充。根据数据传输的需要，最多可以支持7个以太网运行。串口数目同样可以进行扩充，支持3级调度，每级调度采用主备通道方式。

3 远动通信技术在与省电网调度中心通过二区传输环保数据时的应用

3.1 传输路径

数据采集工控机经信号转接器通过RS485接口与电厂侧环保监控PLC连接，将接受到的数据通过光电转接器经光纤传输至电厂侧调度数据网二区交换机，再通过IEC104规约经路由器、SDH、电力调度数据网接入省调脱硫、脱硝监控系统。

3.2 传输数据

数据采集工控机将PLC处接受到的在网运行机组入、出口的烟气流量、二氧化硫、氮氧化物以及烟尘等污染源数据传输至省电力公司。

3.3 终端应用

数据采集工控机是数据传输的大脑。它具有数据采集、数据计算、数据转发、远程控制、报表生成等应用功能。

数据采集工控机采用RedHat Enterprise Linux 4.0（64-bit）操作系统，具有比较完善的安防体系，主要包括了防病毒系统、防火墙系统、终端安全管理和补丁安全管理系统。系统根据环保专业的管理规定，对系统采集的数据进行计算处理，定期生成日报、周报和月报，并及时上报进行审核。

工控机的应用性能是针对该远动通信系统所提供的监控、报警、问题定位与分析、问题解决验证等管理方法，以保障系统稳定、可靠地运行。对系统的资源利用情况进行准确的评估，保证网络带宽、工控机等关键资源能够有效支撑当前的关键应用和未来的接口设备扩展。

4 结语

远动通信技术承载着发电厂环保领域数据传输工作，只有在有效、实时的数据传输前提下，才能将在网火电机组环保设施运行的实际情况准确体现[5]。随着电子技术的快速发展，远动通信水平也日益增强，未来远动通信技术将向着更集成、更高速、更稳定的方向为火电机组的环境保护工作服务。

5 参考文献

[1] 丁书文.电力系统远动原理及应用[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2] 张明光.电力系统远动及调度自动化[M].北京：中国电力出版社，2010.

[3] 郑铭.环保设备：原理·设计·应用[M].2版.北京：化学工业出版社，2007.

[4] 蒋青.通信原理与技术[M]. 2版.北京：北京邮电大学出版社，2012.

[5] 王德文.IEC 61850和MMS的网络化电力远动通信的研究[D].保定：华北电力大学，2009.