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1、2.2 数据采集站2.2.1 数据采集站设备配置每台机组配数据采集站一个，数据采集站设备安装在一标准机柜内，标准机柜采用2260800600mm机柜。机柜内放置TN8000数据采集箱2台、15工业液晶触摸屏1个、共享器1个、光纤收发器1个、传感器电源模块1套、交直流逆变电源1套、端子及辅件等。振动摆度数据采集箱发电机气隙数据采集箱数据采集站设备配置清单如下：序号设 备 名 称规格型号生产厂家单位数量备 注1振动、摆度数据采集箱TN8001华科同安套12发电机气隙数据采集箱TN8002华科同安套13工业液晶显示屏G700ABENQ台14机柜内传感器电源及辅件TN8016华科同安套15光纤收发器1
2、00M单模国产套16共享器CS-9134台湾ATEN套17电力专用交直流逆变电源SET220/220-1000SETEC台18盘柜2260800600国产个12.2.2 TN8000数据采集箱TN8000数据采集箱是数据采集站的核心设备，主要负责各种信号的采集、存储和数据处理，并进行实时监测和分析，同时对相关数据进行特征参数提取，得到机组状态数据，完成机组故障的预警、并将数据通过网络传至数据服务器，供进一步的状态监测分析和诊断。TN8000数据采集单元采用模块化结构，具有多重容错和抗干扰技术，采用先进的硬件设计和制造工艺，已有400多台应用在水电、火电机组上，具有高度的可靠性，已在工业现场得到
3、长期实践考验。2.2.2.1 TN8001振动摆度数据采集箱根据测点配置情况，可确定TN8001振动摆度压力脉动数据采集箱的测量模块配置：键相模块1块（1通道/块）、摆度模块1块（4通道/块），振动模块1块（4通道/块）、模拟量输入模块2块（4路/块）、继电器输出模块1块（8路/块）、系统板与存储板各1块。通过TN8000数据采集箱的数据采集，系统可以得到不同工况下信号各频段范围内的准确可靠的实时数据，为后续分析和故障诊断提供可信的状态数据。TN8000振动摆度数据采集箱配置：备用模拟量输出模块继电器输出模块模拟量输入模块模拟量输入模块振动监测模块摆度监测模块键相模块系统板通讯模块存储板TN8
4、001智能高速数采箱2.2.2.2 TN8000空气间隙数据采集箱TN8002空气间隙数据采集箱需要配置4块空气间隙测量模块（2通道/块）。为了监测相位及对应的磁极位置，系统还需引入一路键相信号（同步探头），故采集箱还需配置1块键相模块（1通道/块）。数采箱同时还需配置1块系统板、1块存储板、1块模拟量输出模块、1块继电器输出模块。数据采集箱还提供充足的备用通道，便于今后增加新测点。TN8000空气间隙数据采集箱配置：备用备用继电器输出模块空气间隙模块空气间隙模块空气间隙模块空气间隙模块键相模块系统板通讯模块存储板TN8002智能高速数采箱2.2.2.3 TN8000数据采集箱模块化结构特点T
5、N8000数据采集箱采用标准的积木式模块化结构，可以热插拔。由框架、系统板和各种采集模块组成。每个TN8000智能数据采集箱所需的数据采集板的类型和数量可根据现场传感器的数量、信号类型进行灵活配置。智能数据采集箱中各模块均可独立工作，其中某一通道或某一模块的故障不会影响其他通道或其他模块正常工作。某一模块发生故障时用户仅需自行用备用模块更换即可。采集箱内提供导轨以便于插拔，模块安装后可用紧固螺钉锁紧以防止误插拔。具有安装、维护、更换方便、可靠性好的特点。各采集模块前面板每个通道均具有通道OK指示灯，通道正常工作时指示灯为绿色，当某一通道或某一采集模块出现故障时，对应OK指示灯就会熄灭。2.2.
6、2.4 TN8000数据采集箱采集模块TN8000智能数据采集箱可以提供多种采集模块： 摆度监测模块用于采集各种摆度信号； 振动监测模块用于采集各种振动信号； 模拟量输入模块用于采集压力、压力脉动和工况信号； 键相模块用于采集键相/转速信号； 空气间隙模块用于采集空气间隙信号； 继电器输出模块用于输出报警信号或保护动作信号； 系统板用于协调各采集模块工作，并提供串行通讯接口和以态网络接口，与外部设备进行通讯； 存储模块用于存储数据采集箱有关程序和部分机组状态数据。2.2.2.5 TN8000硬件技术特点模块化结构，系统扩展、安装、维护方便，可靠性高。基于计算机中断技术、DMA技术、FIFO技术
7、及最新模拟数字电子技术开发的硬件系统，保证了数据采集的实时性、准确性和可靠性。整周期控制电路采用新颖的自适应锁相环技术，避免了在信号分析中的泄漏效应和栅栏效应。采集电路采用了先进的自动跟踪抗混滤波器和自适应放大电路，减少了混叠误差和量化误差，保证了采样精度。键相采集板采用了阀值电平自动跟踪电路，克服了必须经常调整阀值电平的麻烦，提高了系统的可靠性。采用多重容错、自诊断和抗干扰技术，保证系统安全可靠。对机组的振动、摆度、压力脉动、发电机空气间隙信号进行同步整周期采样，确保采集数据的实时、同步和完整。一次采样32个周期，确保能够捕捉水轮机组特有的低频随机信号。采样频率可通过设置软件进行设备，可满足
8、现场的不同需要。 采用多种硬件故障检查手段，包括上电自检、周期自检和用户启动自检。各采集模块均提供通道OK指示灯和采集板正常工作指示灯，当某一通道或某一采集模块出现故障时，对应OK指示灯就会熄灭，同时在显示器画面上就会出现硬件故障报警指示。 硬件稳定性：存储单元采用电子盘存储，没有硬盘和风扇等易损部件，可保证系统稳定可靠运行，并具有较高的抗震能力。 硬件独立性：数据采集单元及各采集模块均可独立运行，用户进行的数据监测与分析不会影响采集单元的正常运行。2.3 上位机设备及其它外设湖北汉江兴隆电站4台机组状态监测系统共用一套上位机系统。每套上位机系统包括服务器及相关网络设备。上位机系统需配置以下设
9、备：序号设备名称数量单位备注1状态数据服务器1套2WEB服务器1套3硬件防火墙1套4工业以太网交换机1个5光纤收发器个42.3.1 状态数据服务器状态数据服务器用于存储和管理从各数据采集箱传送过来的机组实时状态数据、历史状态数据及各特征数据，并能根据相关数据进行自动分析和诊断。它同时也可以接收其他数据采集系统的数据，具有很好的扩展性和兼容性。与GPS的通讯也由状态数据服务器负责。状态数据服务器也可供现场工程师进行相关系统设置和监测分析工作。由于全厂所监测机组的所有状态数据均需存储在状态数据服务器中，因此状态数据服务器应该选用高性能大容量的服务器。根据我公司的多年应用经验，IBM服务器具有较高的
10、可靠性，本方案推荐采用目前主流的IBM xSeries 服务器。具体配置不低于：主机：CPU：四核Intel Xeon Processor 42.0GHz处理器，64位，1333MHz前端总线，8 M二级高速缓存。内存容量：1024MB4，400MHz，容量可扩展至16G。硬盘存储器：250G4，磁盘阵列 以太网接口：10/100/1000M以太网接口可读写光驱：52XR/48XW/24XE 。电压等级：220VAC键盘：标准ASCII键盘操作系统：符合开放系统标准的实时多任务多用户成熟安全的操作系统。网络支持：快速以太网IEEE 802.3 u，TCP/IP或类似的最新的网络支持，100MB
11、以太网。I/O端口：USB2.0 端口、打印口、串口2路（可根据需要扩展）显示器：17彩色TFT，其中X射线辐射满足国际安全标准，具有抗电磁干扰能力2.3.2 WEB服务器WEB服务器负责状态监测系统与MIS系统的通讯，同时还需存储与状态数据服务器同样的数据。通过WEB服务器，状态监测系统可从MIS系统中获取数据，同时又可将本系统的数据发送给MIS系统，并能在MIS系统中进行数据浏览和查询。WEB服务器推荐采用IBM的X3200服务器，具体配置不低于：主机：CPU：双核Intel P4 3.0GHz处理器，64位，8000MHz前端总线，2M二级高速缓存。内存容量：1GB2，400MHz，容量
12、可扩展至16G。硬盘存储器：160G SATA以太网接口：10/100/1000M以太网接口电压等级：220VAC键盘：标准ASCII键盘操作系统：符合开放系统标准的实时多任务多用户成熟安全的操作系统。网络支持：快速以太网IEEE 802.3 u，TCP/IP或类似的最新的网络支持，100MB以太网。I/O端口：USB2.0 端口、打印口、串口显示器：BENQ 17彩色TFT，其中X射线辐射满足国际安全标准，具有抗电磁干扰能力。2.3.3 网络设备根据系统图和现场设备安装位置，系统需要配置以下网络设备： 硬件防火墙: 思科PIX560，数量1个 交换机:SF1008V，8口,数量1个 光纤收发
13、器:100M单模光纤收发器，数量4对 光纤： 4芯单模光纤，每台机组暂定为300米2.3.4 时钟接收和时钟同步系统TN8000系统可利用电站统一配置的GPS卫星接收系统。TN8000状态监测系统数据服务器可通过RS232/485串行通讯接口接收GPS系统传送过来的时钟信号，也可通过硬接线方式接收GPS系统的同步时钟脉冲空节点信号。数据服务器通过局域网定时对网络内的所有计算机进行时钟同步。3 系统功能TN8000系统具有强大的功能，主要有：3.1 振动摆度监测分析3.1.1 实时监测TN8000数据采集箱对机组的振动、摆度以及相关的过程量参数进行实时、并行、整周期采样，并进行相应的处理、计算和
14、特征提取，在数据采集站液晶显示器、工程师站显示器以及网络所联的有关工作终端上以结构示意图、棒图、数据表格、曲线等形式实时动态显示所监测的数据和状态。界面丰富直观，机组信息和状态一目了然。系统在监测过程中，提供了多种报警功能：矢量靶区报警、频谱靶区报警、趋势报警等，可以根据机组实际运行状况对靶区分布进行优化，提供灵敏的靶区识别和报警，在各监测界面上实时提示报警状态。TN8000数据采集箱还配置了继电器输出模块，当振动摆度报警时可输出无源接点信号（越上限、越上上限）至电站计算机监控系统机组LCU ；TN8000数据采集箱可配置模拟量输出模块，可将所有监测的振动摆度值转成对应的420mA模拟量信号供
15、电站计算机监控系统机组LCU使用。3.1.2 稳态数据分析TN8000系统提供多种分析手段，分析机组的稳态数据，以评价机组在稳态运行时的状态：趋势分析：分析监测量随时间的变化趋势；时域波形分析、频域分析、轴心轨迹图、多轴心轨迹图、空间轴线图、瀑布图、极坐标图、轴心位置图、振动棒图和数字显示等；3.1.3 过渡过程数据分析为分析和评价机组在启停机、甩负荷、变励磁、变负荷等过渡过程中的状态，TN8000系统提供了以下的分析手段：过渡过程波形和频谱变化分析；过渡过程轴心位置变化；多轴心轨迹：比较机组在过渡过程中轴心轨迹的变化；级联图：比较某一监测量在过渡过程中频率成分的变化；空间轴线图：分析过渡过程中
