300 MW电厂热网智能前端流量采集故障的分析与解决

赵金亮，李宝国

(1.华电电力科学研究院，浙江 杭州 310030;2.北京市电力公司 检修分公司，北京 100031)

1 问题的提出

300 MW热电厂智能变送器接线如图1所示，主机通信电路既可接在AB上，也可接在BC上。由于智能前端没有电源单元，只好借助可编程控制器(PLC)的电源，智能前端接线如图2所示。在调试过程中发现，智能前端采集的温度、压力等模拟量数值与现场相符，唯独流量采集不正确。

图1 智能变送器接线

图2 智能前端接线

2 原因分析

智能差压变送器的原理如图3所示，输出信号为两线制。

本文智能差压变送器型号为3051CG，其主要技术指标［1］如下:精度等级，0.075%;量程比，100∶1(如3051CG2量程为0～10.34 kPa到0～1034.20 kPa);电源电压，10.5～45.0 V DC;接线方式 ，二线制;现场指示表，LCD显示，显示方式、单位可选;输出信号，4～20 mA DC+HART协议通信。

图3 智能差压变送器的原理

HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号，在低频的4～20 mA模拟信号上叠加幅度为0.5 mA的音频数字信号进行双向数字通信，数据传输率为1.2 Mbit/s。由于FSK信号的平均值为0，因此，不影响传送给控制系统模拟信号的大小［1］。

在HART协议通信中，主要的变量和控制信息由4～20 mA模拟信号传送，在需要的情况下，另外的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协议访问。HART通信采用半双工通信方式。

根据相关原理，用逐步排除法寻找故障点，检查变送器设置并确认无误。首先将差压计和电阻上2根导线解开，两端对线后，导线没有接错。然后用万用表测量电阻值，显示为250 Ω，电阻值与实际值一致。接着在差压计两端将导线接入4～20 mA发生器，在电阻一端接线处串进万用表测量，所发信号和接收到的信号一致，说明导线回路不存在问题。将电阻两端导线接好，继续用信号发生器发送4～20 mA信号，检查智能前端采集到的流量仍然不正常。此时分析认为，智能前端的流量计算公式可能出错，经过检查和厂家确认，智能前端的流量计算公式和程序方面也没有错误。电压为0～24 V DC，满足变送器要求;负载电阻在要求之内，通信地址设置也正确;问题最后落在智能变送器和智能前端的通信上。找变送器厂家了解通信协议，厂家未能解答。

3 解决问题

通过修改通信协议解决问题，是件工作量大且很繁琐的事情，况且现场没有通信专业的编程人员，因此，通过修改通信协议解决问题的办法也行不通。现场PLC控制系统的存在，为解决问题提供了方便，设想先将智能变送器的信号送入PLC输入AI插件，然后在PLC内部编写一段程序，将该AI采集到的信号原封不动地输入到PLC的输出AO上，然后将AO与智能前端的电阻连接［2］，如图4所示。

图4 改正后的智能前端接线

经过上述改造后，智能前端采集到了准确的流量信号，说明该设想是正确的。

4 结束语

在实际工程调试中，未发现有类似的解决方案，希望本文总结的内容能为同行提供有益参考。

［1］马小永，汪宝兵.HART协议简介及HART智能仪表的组成原理［J］.仪表技术与传感器，2002(4):45－48.

［2］程周.电气控制与PLC原理及应用［M］.北京:电子工业出版社，2009.

［3］祝学存，郝喜宽，邬青.分散控制系统中锅炉智能远程I/O装置故障原因分析及改造措施［J］.华电技术，2013，35(5):43－44.

［4］杨京渝.智能电网时间同步方案［J］.华电技术，2011，33(12):36－35.

［5］王振岳，陈伟，鹿海成，等.电子式与电磁式互感器的比较及在智能电网中的应用［J］.华电技术，2012，34(2):50－52.

［6］黄华，叶萌.含间歇式分布电源配电网的可靠性评估［J］.华电技术，2011，33(9):4 －6.