RTU在国产300MW机组的应用

RTU 在国产300MW 机组的应用

文/张立兵

摘要：本文着重阐述了纳雍发电总厂一厂四台国产3000MW 机组应用的由于厂用电监

视的RTU 系统和用于集中温度群测量的RTU 系统的拓扑结构及其DCS 的通讯方式。

关键词：RTU DCS 厂用电综合保护及监视系统 分布式智能数据采集前端系统

什么是RTU 呢？RTU 是Remote Terminal Unit （远程测控终端）的缩写。是组成远程测

控系统的基本单元。它上世纪90年代初期发展起来的集计算机测控技术、网络通讯技术、数

据采集及处理技术为一体的新一代网络分布式智能测量前端。适用测控点特别分散的场合。

RTU 安装在测量点附近的现场，一个RTU 可以有几个，几十个或几百个I/O 点，完成现场数

据的采集、处理，然后将现场的数据通过通讯网络传输给上位机或上一级通讯管理机，能够

实现网络分布式“四遥”（遥测、遥信、遥控、遥调）功能，很多还具有信号变换、越限报

警、历史数据存储、事件顺序记录等功能。它体现了“测控分散、管理集中”思路，除应用

于传统的工业生产过程中，例如电厂、钢铁厂、化工厂。此外，还广泛应用城市供水自动化

控制系统、城市废水处理系统，城市煤气管网综合调度系统，天然气、石油行业自动化系统，

电网远程数据集控系统等大面积、远距离、多测点监控系统监控。

纳雍发电总厂一厂规模为1200MW ，安装4×300MW国产燃煤发电机组，单元机组控制系

统采用分散控制系统(DCS)，以及通过通讯进入DCS 的第三方系统。厂用电综合保护及监视系

统和DCAP-4000分布式微机综合保护测控前端系统。分别采用了两套不同的RTU 系统。这两套

RTU 系统用冗余的现场总线将现场的RTU 连接起来，作为第三方系统，通过两台冗余通信接口

机，将现场信号送入DCS 系统（见图1）。RTU 就地完成现场各类信号的测量、处理有效地减轻

了主机负担，降低了系统成本，减少了信号电缆用量、节省了安装费用，降低了维护量。

NODEBUS节点总线超五类双绞线屏蔽双绞线

AW5101工程师站

WP5101-WP5104操作员站

MG3001通讯处理机

PC0001-PC0002通讯工控机：、图1 1 2号机DCS与第三方系统通讯图

下面将分别阐述这两套RTU系统。

一、厂用电综合保护及监视系统

厂用电综合保护及监视系统采用的是南京东大金智电气自动化公司DCAP-4000分布式微机综合保护测控前端系统。监视对象包括厂用6kV所有真空断路器、真空接触器，厂用380V 电源进线及分段空气断路器等。厂用电监控系统1号机组有1653个开关量、456个模拟量通讯进入DCS，2号机组有1653个开关量、456个模拟量通讯进入DCS。

本系统1、2号机组为一个单元结构，3、4号机组与1、2号机组相同。系统采用了先进的分层分布式系统结构一般分三层：上位机系统监控层，通讯管理层，远程测控终端层见（见图1）。

1. 远程测控终端层

该层包含了176套WDZ-400系列保护和测控装置，这些装置具有测量、控制、保护、信号、通信等基本功能，并完成各自的特殊功能。该级装置数量众多且分散，利用现场总线技术予以连接，主要有以下功能：

? 发电机保护

? 主变保护

? 自动准同期装置

? 微机励磁调节装置

? 微机厂用电综合保护测控装置含电动机变压器馈线等

? 微机厂用电快速切换装置

? 微机备用电源自投装置

? 微机厂用分支保护装置

? 微机同期合闸装置

? 400V 智能脱扣器

? 400V 微机备自投

? 直流系统等

2. 通讯管理层

通讯管理层由6台DCAP-4000M系列通信处理机组成，它以工业级嵌入式控制器PC104为内核，多CPU协同工作运行。在实时多任务操作系统RTOS环境下。硬件上，采用了通信模块化设计，可以同时支持多种类型的通信口包括：以太网串行通信口、可扩充的其他现场总线接口等。在软件上，采用规约库，支持MODBUS、标准网络协议TCP/IP 等。在由电气通讯主控单元通过4对冗余屏蔽双绞线连接至2台通讯接口机（研华工控机）的RS485/232接口，接口机通过以太网卡与DCS网络连接，采用MODBUS通讯规约。（参见图1和图2）

3. 系统监控层

该层包括1台工程师工作站，2台冗余服务器工作站和3台电气运行工作站及卫星时钟接收和同步系统。

2002年8月16日在贵州纳雍电厂#1#2机组依靠该套DCAP-4000系统最大方式独立倒送电顺利成功，成为目前国内成功投运最大方式的厂用电监控管理系统。DCAP-4000分布式微机综合保护测控前端系统的应用提高了电厂厂用电的自动化生产管理水平，与DCS的ECS系统配合，实现了机、炉、电一体，同时又实现了电气的综合自动化。

6KVIA 段

400V 工作段6KV0IA 段6KVIIA 段#2机发变组保护400V 保安段6KV0IB 段及备变6KVIIB 段6KVIB 段冗余服务器工程师站运行工作站

#1机发变组保护RS485去

#2DCS

RS485去

#1DCS

图2：纳雍电厂1、2机组厂用电综合保护及监视拓扑结构

二、分布式智能数据测量前端系统

分布式智能数据测量前端系统共有414个模拟量通讯进入DCS，采用的是华东电站自动化仪表厂生产的893-IDCB网络系统产品，用于一次风机的轴承及线圈温度、炉侧汽水系统的壁温、给水泵和发电机温度群的温度测量。用双路RS485屏蔽双绞线将前端串接起来，然后连接到通讯接口机的RS485/232接口，接口机通过以太网卡与DCS网络连接。（参见图1和图3）

IDCB-4C/R

AB CD FG HIJ E K L MNO IDCB-4C/R

AB CD

FG HIJ E

K L MNO

IDCB-4C/R

AB CD

FG HIJ E

K L MNO

IDCB-4C/R

AB CD

FG HIJ E

K L MNO

IDCB-4C/R

AB CD

FG HIJ E

K L MNO

IDCB-4C/R

AB CD

FG HIJ E

K L MNO

IDCB-4C/R

AB CD

FG HIJ E

K L MNO

IDCB-4C/R

AB CD

FG HIJ E

K L MNO

给水泵温度发电机温度群

22∽31共10个

18∽21共4个

炉侧汽水系统的壁温01∽15共15个

一次风机轴承及线圈温度

16∽17共2个

图3：分布式智能数据测量前端系统拓扑结构

1、智能前端性能：

893-IDCB网络前端为IDCB-4C/DR/Y型智能数据测量前端。该前端有16路三端字差分输入（模拟量），冗余RS485接口，带双行显示液晶屏。输入信号类型有：直流电压、直流电流、热电阻（Pt100、Cu50、Cu100、BA1、BA2、BA3、G53）、热电偶(K、E、S、T、EA-2)，热电偶冷端有多种补偿方式，测量精度0.1级。具有系统自检、精度自校、看门狗、工作模式掉电保护等功能。

2、893-IDCB网络性能：

挂网主站数：1台（与DCS通讯时可省略）

挂网从站数：≤255台

传输介质：屏蔽双绞线

基本通讯距离：≤1200m，每加一个中继器可延长1200m

通讯协议：MODBUS协议RTU方式

通讯物理层：RS485

网络通讯方式：半双工异步通讯

通讯速率：9.6K、19.2K、38.4K、115.2K可设定

通讯校验：CRC循环冗余校验

组网时，用屏蔽双绞线将分散在现场所有的前端串接起来，（注：A网与B网不能有交叉）通过前端上的8位地址设定开关，将挂在网上的智能前端设定网络中连续的唯一的地址（1～255），通过2位波特率选择开关，设定同一波特率。然后通过前端的液晶屏显示和组态按键对每个测量通道进行组态，也可通过485/232转换器连接至计算机（笔记本、便携机等）的232口，进行“IDCB前端组态”程序组态。

893-IDCB网络的采用标准接口和开放的协议，可以在不加任何中间环节的前提下和具有RS485/232接口并支持MODBUS协议的网络、系统或设备特别是DCS间的通讯。减少了中

间环节、有效降低系统成本，减少维护、减少了隐患、提高了可靠性。

随着火力发电厂热力设备日益向大容量、高参数的发展。根据统计，300MW火力机组的测点多达4000～5000个，600MW、900MW更多。DCS需对大量的测量数据进行处理，DCS 负荷将越来越重；点的增加相应提高了DCS的成本；每个点若采用一对一直接接线送入DCS，增了安装费用和维护量。新兴的RTU系统，现场安装并完成现场数据的采集、处理，通过网络远传，实现网络分布式“四遥”功能对减轻DCS负担，降低DCS成本，减少信号电缆用量、节省安装费，减少维护量，实现机、炉、电生产一体化有突出优点。基于信息网络的网络分布式RTU将成为电站DCS的有力支撑。