专利名称：一种发电能耗数据采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力行业调度自动化设备，特别是一种发电能耗数据采集装置。
背景技术：
目前，电厂发电能耗数据采集多采用远动终端装置(Remote Terminal Unit,RTU) 通道传输给省级电力公司，远动终端装置是采用微处理器可独立运行的智能测控模块，是 构成SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition System，数据采集和监控系统) 系统的核心装置，广泛应用于电网调度自动化系统，比如用于变电站和发电厂采集遥测、遥 信信号，实现遥控并远传等，承担各种远动信息的传输工作，是电力系统实现远方数据采集 与监控的重要自动化设备。该装置通过对输变电线路及设备的交流电压、电流进行实时数 据采集，自行计算出功率、电度、功率因数、频率等电网参数。如图1所示为现有RTU发电能耗数据采集装置的结构示意图，包括信号处理模块 和控制模块，控制单元包括数据处理模块和通信模块，所述信号处理模块的输入端连接于 变送器、DCS (分布式控制系统)上，接入测点模拟量、开关量信号，进行A/D转换并将数据提 交给其输出端连接的数据处理模块，数据处理模块将采集到的计量、遥测数据经过计算处 理后将信息通过通信模块传输给远程控制中心。随着大量工业设备、系统的投入，更多的测点的数据需要采集上报，由于某种原因 无法通过现有的RTU进行实施，而且现有RTU运行稳定性往往不尽如人意，具体表现在采集 方式单一、RTU死机等。另外，现有RTU —般不具备数据的现场查询和存储，以及报表导出、 趋势分析的能力；再加上随着使用年限的增加，RTU面临设备老化的问题，性能不稳定，从 而造成能耗数据时常发生中断和误差较大，对能耗数据的采集和上报极为不利。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种可采用多种数据采集方式且数据信息量大、具备现 场信息查询功能的发电能耗数据采集装置。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种发电能耗数据采集装置，包 括数据采集模块和其输出端连接的控制单元，数据采集模块设有用于与变送器、DCS (分布 式控制系统)相连接的输入端口，控制单元的输出端用于与远程控制中心连接，控制单元 包括控制器，控制器的输入端还设有两个分别用于与以太网总线和RS485总线相连接的端 口，控制器的输出端与监控、存储与显示单元的输入端相连。所述控制单元内还设有与所述控制器互为热备的另一控制器，两控制器之间通过 互感通道相连，另一控制器的输入端也设有两个分别用于与以太网总线和RS485总线相连 接的端口，其输出端也与所述监控、存储与显示单元的输入端相连。所述监控、存储与显示单元设有显示设备。所述监控、存储与显示单元内还设有大容量存储设备。[0010]所述互为热备的两控制器均为嵌入式工控机。本实用新型的发电能耗数据采集装置，在控制器上保留现行的通过电线传导模拟 信号的端口，还设有用于与RS485总线、以太网总线相通讯的端口，能够通过多种协议方式 从分布式控制系统或变电站网络设备上采集数据，在采集数据的类型上和处理数据的能力 上有了很大的提高；同时该装置增加了监控、存储与显示单元，实现了装置的就地信息查询 功能。另外，该装置增加了冗余设计，设有备用控制器，能够在一台控制器发生故障后， 立即投切到另一台热备的控制器继续工作，为发电能耗数据采集提供更高的安全保障。监控、存储与显示单元内部放置显示设备和大容量存储设备，可有效地存储现场5 到10年的数据，既可方便比对查询，又保证数据的持续性。
图1是现有发电能耗数据采集装置的结构示意图；图2是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合优选的实施例对本实用新型的具体实施方式
进行介绍如图2所示，本实用新型的发电能耗数据采集装置即一种新型的RTU，包括数据采 集模块和控制单元，控制单元包括控制器，数据采集模块输入端连接于变送器、DCS (分布式 控制系统)，输出端与控制器的信号输入端相连，控制器的输入端还与以太网总线和RS485 总线相接，输出端分别与监控、存储与显示单元和远程控制中心相连。RS485总线是一条通过Modbus协议传输数据的通道，由一系列智能电子设备与控 制器构成总线型网络，负责引入数据，输送给控制器；以太网总线与电厂或变电站网络设备 构成总线型网络，负责接入电厂或变电站网络设备传入的数据，输出给控制器；电压、电流 能耗是指从电厂或变电站的变送器、DCS (分布式控制系统)传入的模拟量、开关量信号，输 送给数据采集模块。数据采集模块为一系列具备自动A/D转换功能的智能数据采集设备，可将各种物 理信号，如电压、电流、温度转化为数字格式，输出给控制器，控制器将输入的数据处理、转 换和加密、封装后输出到监控、存储与显示单元和远程控制中心；监控、存储与显示单元将 接收到的数据加密、转换后存储到大容量存储器，并可以通过自身携带的显示器实现历史 数据查询和报表导出功能；远程控制中心通过光纤与控制器之间建立网络，负责数据的上 传、指令的下达等业务。另外，为保证系统性能稳定，本实用新型还增设了备用控制器，并与主控制器通过 心跳线相互连通，主控制器和备用控制器为对等的两套紧凑型、无风扇嵌入式工控机，心跳 线是两控制器之间建立的一条互感通道，用以热备感应信息的传输。这样的配置确保能够 在一台控制器发生故障后，立即投切到另一台热备的控制器继续工作，为能耗数据采集提 供更高的安全保障。本实用新型的工作过程如下( 1)首先装置电路进行自检检测装置内部是否存在短路，整个装置上电后如若发生短路，则内部空气开关自动断开，并通过警示灯变红报警；电路正常状态下所有空气开关 闭合、警示灯绿色点亮。(2)装置网络自检监控、存储与显示单元负责与两个控制器网络连接探测，并发 送测试包，如果网络连接正常，解析接收到的数据包，校验并解密，如果返回的数据包正确， 显示器显示通过，否则显示器显示网络与控制器网络连接错误信息。两个控制器通过心跳 线检测通信是否正常，如果通信正常，执行下面步骤，否则控制器报警灯闪烁。(3)数据采集模块采集电压、电流信号，并通过内部A/D转换功能将电压、电流、温 度信号转换为数字形式保持在内存中，供控制器查询。(4)程序初始化两个控制器和监控、存储与显示单元都启动监控程序，两控制器 通过心跳线自动匹配主备关系，其内部程序可通过传输的数据自动辨识谁是主设备、谁是 备用设备，并以30秒/次的速度进行心跳检测，假如主设备运行出现故障，备用设备立即进 入主控状态，负责控制整个装置。(5)主控制器处于工作状态，通过RS485总线查询电厂或变电站智能电子设备数 据，通过以太网总线查询网络设备数据，通过RS485协议查询采集模块数据。收到反馈数据 包后，主控制器对数据包进行校验以保证数据包的完整性，针对完整的数据表采用特定格 式进行解码，匹配端子通道与数据，进而读取测点的信号数字量，将测点数据提交给算子模 块进行计算。其中的算子模块包括求和计算算子、求平均计算算子、给水流量计算算子、蒸 汽流量计算算子等。计算完毕后组装成数据包，提交给监控、存储与显示单元与远程控制中 心。(6)监控、存储与显示单元接收到数据包后，同样要对数据包进行校验以保证数据 包的完整性，针对完整的数据包采用特定格式进行解码，存储到内部磁盘。本实用新型的能耗数据采集装置在一台装置上就能实现数据的采集、存储、传输 等全部功能，它具备从多种通道采集数据的能力，既可以通过RS-485协议从RS485总线上 采集DCS (Distributed Control System，分布式控制系统)的数据，也可以通过网络协议 从以太网总线上采集其他网络设备的数据，同时也可以从现场环境采用“硬接线”的方式 接入变送器、DCS (分布式控制系统)上的数据，极大的方便了数据的采集、减少了实施的工 作量。装置采用双机热备的策略来保证系统的稳定运行，装置内的控制器单元配有互为热 备的两个控制器，备用控制器与主控制器通过心跳线相互连通，心跳线是两控制器之间建 立的一条互感通道，用以热备感应信息的传输。这样的配置确保能够在一台控制器发生故 障后，立即投切到另一台热备的控制器继续工作，为能耗数据采集提供更高的安全保障。另 外，装置内部放置显示设备和大容量存储设备，可有效的存储现场5到10年的数据，即可方 便比对查询，又保证数据的持续性。本实用新型的能耗数据采集装置，不依赖和挤占现有远动终端装置资源，且能够 准确、持续的将能耗数据传输到省级电力公司的远程控制中心，提高实施效率、降低实施成 本，从而在解决远动终端装置负载重，实施不灵活的问题上具有突出优势；同时可作为远动 终端装置通道的备用或替代方案。通过“第一手”性质的数据采集和传输，为核对数据、统 计分析、科学决策提供准确的依据。
权利要求一种发电能耗数据采集装置，包括数据采集模块和其输出端连接的控制单元，数据采集模块设有用于与变送器、DCS分布式控制系统相连接的输入端口，控制单元的输出端用于与远程控制中心连接，其特征在于控制单元包括控制器，控制器的输入端还设有两个分别用于与以太网总线、RS485总线相连接的端口，控制器的输出端与监控、存储与显示单元的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的发电能耗数据采集装置，其特征在于所述控制单元内还设 有与所述控制器互为热备的另一控制器，两控制器之间通过互感通道相连，另一控制器的 输入端也设有两个分别用于与以太网总线、RS485总线相连接的端口，其输出端也与所述监 控、存储与显示单元的输入端相连。
3.根据权利要求1或2所述的发电能耗数据采集装置，其特征在于所述监控、存储与 显示单元设有显示设备。
4.根据权利要求3所述的发电能耗数据采集装置，其特征在于所述监控、存储与显示 单元内还设有大容量存储设备。
5.根据权利要求4所述的发电能耗数据采集装置，其特征在于所述互为热备的两控 制器均为嵌入式工控机。
专利摘要本实用新型涉及一种发电能耗数据采集装置，包括数据采集模块和其输出端连接的控制单元，数据采集模块设有用于与变送器、DCS(分布式控制系统)相连接的输入端口，控制单元的输出端用于与远程控制中心连接，控制单元包括互为热备的两台控制器，控制器的输入端还设有两个分别用于与以太网总线、RS485总线相连接的端口，控制器的输出端与监控、存储与显示单元的输入端相连。本实用新型在控制器上除了保留现行的通过电线传导模拟信号的端口，还设有用于与多种总线相通讯的端口，在采集数据的类型上和处理数据的能力上有了很大的提高；同时该装置增加了存储及显示设备，实现了装置的就地存储显示功能。
文档编号G05B19/418GK201662715SQ20102014372
公开日2010年12月1日 申请日期2010年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者苏鹏鹤, 贺翔, 郭志民, 马建伟 申请人:河南电力试验研究院