摘  要：通过电力线载波通讯技术在漳山电厂输煤程控系统中的应用情况，一方面系统的阐述了电力载波通讯技术的原理和设计方案，另一方面分析了此项技术在运行过程中出现的问题，提出了一些合理建议及设想。

关键词：载波   叶轮给煤机   应用   问题   应对方案   设想

漳山电厂位于山西长治市北郊，一期工程安装两台300MW的燃煤发电机组，二期工程安装两台600MW的燃煤发电机组，年需燃煤450万吨。燃煤运输采用铁路运输和汽车运输相结合的方式，其中铁路年运煤量为300万吨，汽车年运煤量150万吨。

1 漳山电厂输煤程控系统简介

山西漳山发电有限责任公司输煤程控系统采用PLC程序控制。上位机使用i－Fix软件，绘制输煤系统示意图及控制设备，利用相关功能实现点对点、点对多点的操作以及参数和数据的显示，以供运行人员分析判断；下位机使用SIEMENS S7400 PLC的硬件和S－7软件编写相关程序，配合上位机实现整个输煤系统中的联锁启停控制功能。

系统中上位机设计有一台工程师站和一台操作员站，由于i－Fix软件的特殊功能，工程师站在日常的工作中也可以充当操作员站的角色，并且使用功能完全相同。下位机机柜安装位置在控制室之外的电子间内，CPU采用S7400容错系统冗余配置，以保障整个系统的稳定运行。整个程控系统的供电方式采用双路电源冗余供应，并且实现无扰切换，系统备有不间断电源UPS，防止双路电源同时失电的情况发生。

上位机与下位机之间通讯采用RJ45双绞线、以太网通讯协议实现，就地设备的启停状态通过继电器或者接触器的断开或闭合反馈给PLC中DI模块；模拟量处理分为外供源和内供源两种方式，反馈统一使用4－20mA电流回路至PLC中AI模块分辨，各种信息由模块采集后交给CPU进行处理，并最终反映在上位机画面上，提供现场各类设备的状态信息，运行人员通过观察并判断画面显示的各类设备的状态，来进行相关的操作。操作时，运行人员在上位机上通过点击、拖动等方式控制所选设备，上位机将这些动作传入下位机CPU中，由CPU处理后输出至PLC的DO或AO模块，接着由继电器或接触器等元器件实现对开关量的控制，由变频器等电气设备实现对模拟量的控制。

2 电力线载波通讯技术介绍

火电厂是主要使用煤炭作为一次能源的发电企业，燃输系统的自动化应用水平较差，工人工作时间长，劳动强度大，工作环境恶劣（粉尘、潮湿），不利于工人的身心健康，且易发生事故。燃输系统的重要组成部分叶轮给煤机，工作在露天堆煤场的地下坑道，主要由传送带、拨煤叶轮、行车、控制箱等组成。

电力线载波通讯技术能够实现叶轮给煤机的远程自动控制，提高工作效率，改善工人的工作环境，使操作人员远离堆煤场的地下坑道。为了实现叶轮给煤机的远程自动控制，首先必需解决通信信道问题，目前可选的主要有：无线、专线和电力线载波三种方式。无线方式对于在电厂地下坑道内工作，电磁干扰强、天线架设不易、信号传输不稳定；专线方式由于线缆与叶轮给煤机行车来回运动，线缆易断裂却不易及时发现，从而造成不必要的损失；电力线载波方式采用叶轮给煤机的供电线路作为信号的传输介质，不需另外铺设线路，通信稳定、误码率低，是实现叶轮给煤机远程自控的理想通信信道。

电力线载波通讯系统主要由给煤机、控制箱（带PLC控制器）、变频电机、电力线载波装置、主控PLC及控制软件等组成。

电力线载波通讯系统的主要功能：

1）拨煤叶轮速度控制(给煤量控制)；

2）给煤机行车方向控制；

3）给煤机工作位置监控；

4）实时监控传送带、叶轮给煤机、喷淋水泵及电源的工作状态。

图1 —— 叶轮给煤机系统功能图

电力载波通讯系统是火电厂输煤程控系统的一个组成部分，它利用叶轮给煤机的动力电源实现数据通讯，解决了燃煤电厂煤沟内的远程数据通信难题，是输煤程控给煤机通讯较良好的解决方案之一。

电力线载波通讯系统能够提供一个透明的远程数据传输通道，它由三部分组成：电力线调制解调器、信号转换器和电力线耦合器。电力线载波通讯技术采用DPSK调制、异步半双工工作模式，支持RS232/RS485串口通讯，具有抗恶劣环境应用的能力。由于采用了多项代表现代电力电子、微电子、计算机、通信等领域的先进技术，如：离散多载波调制、格状编码调制、回波抵消、自适应均衡、前向纠错、噪声平衡处理、码分多址等，所以系统具有稳定、可靠的特点，基本适应任何结构的电力线路。

电力线耦合器可将载波信号放大并耦合到380V以下的电力线上，也可接收电力线上载波信号，经滤波后送入载波机，作为阻抗匹配、信号转换等功能。

通过以上连接方式以及控制思路，能够实现对叶轮给煤机的远方控制，极大程度提高了生产效率，并且保证了生产的安全可靠性。在程控画面上，运行人员可以观察到叶轮给煤机的各项数据，包括启停状态、行走状态、转速情况以及各项报警信息，而且可以根据实时数据的刷新采取下一步的动作，控制叶轮给煤机的启动或停止、前行或后退、转速的调整以及确认各项报警。工作现场可以做到无人看守，岗位值班人员可以定时巡检现场皮带机、叶轮给煤机等设备，极大限度的体现了设备的自动化程度。

4 电力线载波通讯技术在实际应用中出现的问题及应对方案

电力线载波通讯技术经过近一年的应用，总体效果十分良好，但是在具体应用中，也存在一些问题，针对出现的这些问题，我们做出了相应的改造。

4.1  载波通讯速度较缓慢：

因有发送与接收双向通讯时间，一般响应时间为8秒左右，最长响应时间达到14秒，所以不能控制需要精准动作的设备。如果遇到叶轮给煤机的叶轮爪被大型物件卡死等特殊事故，不能及时反应。在实际运行中，在叶轮给煤机沿线装备全方位的工业电视监视系统以及充足的照明，从而便于运行人员监视工况。在叶轮给煤机变频器中设置多项保护参数，以实现自身保护，使设备在突发情况下不受损坏。

4.2  就地载波装置突然失电情况应对措施

载波通讯系统因靠电力线通讯，所以就地载波装置在突然失电的情况下，系统接收不到回波，不能自动刷新当前值，而是继续以失电瞬间的数据向上位机反馈，并且上位机发出的指令也不能执行，类似于系统瘫痪，只有断掉远方载波电源并重新送电或者就地载波装置重新带电，当前数据才能刷新。针对这一情况，在控制系统下位程序中对叶轮给煤机在运行状态下反馈超时不刷新做了一个条件判断，并且在上位进行报警，提示运行人员注意。

4.3  载波故障处理培训

由于载波技术属于无线通讯方式，相对有线通讯方式技术含量较高，再加上生产厂家的商业与技术保密，所以又被称为“黑匣子”。在相关设备出现缺陷需要检修人员检修的时候，处理缺陷的速度受到相当大程度的影响，而且往往找不到问题最直接的根源所在，从而影响了设备的正常投运。在和载波厂家交流之后，厂家安排了技术培训，并且有方向性的指导我们订购备品备件，从而能够保障在最快的时间内将设备恢复。

4.4  叶轮给煤机无法受控或指令与反馈不同的问题处理

输煤程序调试阶段，出现叶轮给煤机无法受控或指令与反馈不同的现象，因为下位机PLC与上位机响应时间都非常迅速，尤其是下位机，可达毫秒级，所以其与载波系统通讯时，两种信号之间会有偏差或损失，从而出现上述现象。针对这类情形，将原有指令改为长指令即得解决。

5 关于电力线载波通讯技术应用的一些设想

电力线载波通讯技术是新兴的一项通讯技术，最显著的优点就是改传统的通讯、控制电缆硬接线方式为利用电力线路作为传输通道的传播方式，极大地提高了自动化控制程度，其次，省去了需要敷设大量电缆的成本。随着技术本身的成熟，目前在实际生产运行中所出现的问题相信也会逐步得到解决，在工业现代化的建设中，这项革命性技术无疑将成为今后通讯方式的主流。

这项技术在漳山电厂的应用，是充分考虑了现场场地、设备、生产运行条件等多方面条件之后所作出的尝试，经过调试阶段以及近一年的运行，这套系统已经逐步趋于稳定，证实了载波通讯的优越性能。

除输煤系统叶轮给煤机外，我厂其它具有变频调速功能的电气设备尚未采用载波通讯这一手段加以控制，当然，这与叶轮给煤机行走工作状态有关——需要滑缆控制，而且目前载波系统造价还十分昂贵，在一次性投资上还未有明显的优势，但是从长远的角度来看，载波系统的再投入的确是其它通讯控制方式所无法比拟的。

该技术在电力系统中其实早已广泛的应用，目前电力系统的微拨通讯电话早在八十年代就已经广泛的投入使用，而这套系统就是载波通讯技术较为简单的应用。在最近这几年，电力系统有关部门已经把工作重点放在电力线载波通讯技术上来，目前需要攻克的另一个技术难题就是电力线抄表、民用电抄表系统。中国拥有世界上最复杂、最庞大的民用电网，如果这一项技术能够投入运营，在节省了二次仪表、电缆等材料费用的巨大开支这一首要优势下，还能够彻底的避免窃电、仪表故障等事件事故的发生，使电网趋于稳定、健康、文明的方向发展。可以说电力线载波通讯技术拥有十分美好的发展前景，这项新兴技术必将深入自动化工业建设的每一个角落。

参考文献：

《低压电力线多载波通信系统及其相关技术研究》  张有兵