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總裝測(cè)試廠房接地阻抗安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

文檔作者：張仲① 陶冶① 岳景東② 朱立文檔來(lái)源： ①北京萬(wàn)云科技開(kāi)發(fā)有限公司 ②北京市突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布中心 ③北京市石景山氣象局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月12日
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Internal Combustion Engine &amp;amp; Parts
0 引言
隨著我國(guó)航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展，航天產(chǎn)品有著多樣
化、復(fù)雜化和系統(tǒng)化特點(diǎn)，對(duì)總裝測(cè)試廠房接地阻抗可靠
性提出了非?？量痰囊?。為了考慮安全性和保密性，總
裝測(cè)試廠房一般建在山區(qū)，山區(qū)土壤電阻率高、地質(zhì)和氣
象環(huán)境復(fù)雜，容易對(duì)廠房接地網(wǎng)腐蝕進(jìn)而引起接地阻抗快
速升高，造成產(chǎn)品測(cè)試過(guò)程中不安全因數(shù)。廠區(qū)其它系統(tǒng)
專業(yè)進(jìn)行地下管網(wǎng)改造也有可能對(duì)廠房接地網(wǎng)造成人為
破壞，若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)就有可能造成接地網(wǎng)失效，后果不堪
設(shè)想。本文通過(guò)接地阻抗監(jiān)測(cè)原理、接地阻抗安全監(jiān)測(cè)系
統(tǒng)組成、接地阻抗安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、接地阻抗安全監(jiān)測(cè)
系統(tǒng)測(cè)試四個(gè)方面論述，設(shè)計(jì)一套適合航天部門(mén)特點(diǎn)的總
裝測(cè)試廠房接地阻抗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對(duì)多個(gè)總裝測(cè)
試廠房接地阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)時(shí)采集，并自動(dòng)進(jìn)行分析、保
存和逐級(jí)上報(bào)，對(duì)廠房接地阻抗超過(guò)設(shè)定值主動(dòng)報(bào)警，讓
測(cè)試技術(shù)人員、安全生產(chǎn)管理機(jī)關(guān)和主管領(lǐng)導(dǎo)第一時(shí)間內(nèi)
知道每個(gè)廠房的接地阻抗情況，確保了總裝測(cè)試廠房接地
阻抗的安全性。同時(shí)管理單位還可以利用該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)
總裝測(cè)試廠房接地系統(tǒng)多年運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，摸清
總裝測(cè)試廠房接地系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律，為以后總裝廠房接地系
統(tǒng)建設(shè)提供數(shù)據(jù)參考。
1 接地阻抗監(jiān)測(cè)原理
1.1 接地阻抗測(cè)試原理
接地阻抗是在接地電極流I 入大地時(shí)，接地電極電位
V 和I 的比值。因此，為了測(cè)量接地阻抗，首先要在接地電
極注入一定的電流，這就需要設(shè)置一個(gè)可提供電流回路的
電流極（見(jiàn)圖1 中的電極C），并用電流表測(cè)出該電流。為
了用電壓表測(cè)出接地電極的電位，則需要設(shè)置一個(gè)能測(cè)出
無(wú)窮遠(yuǎn)零位面處電位的電壓極（見(jiàn)圖1 中的電極P），這種
測(cè)量接地阻抗方法的原理稱為電壓電流法。由于電壓極不
可能真正設(shè)在無(wú)窮遠(yuǎn)處，而電流極的存在又會(huì)使地中電流
場(chǎng)發(fā)生畸變從而影響到地面電位分布引起誤差，減小這種
誤差的方法有遠(yuǎn)離法、補(bǔ)償法等多種方法，但考慮總裝測(cè)
試廠房接地網(wǎng)尺寸一般較大且處在土壤不均勻的山區(qū)，故
考慮采用遠(yuǎn)離法。
圖1 接地阻抗測(cè)試原理圖
1.2 遠(yuǎn)離法減小測(cè)試誤差原理
總裝測(cè)試廠房接地網(wǎng)形狀比較接近理想圓環(huán)電極模
型，為了正確分析遠(yuǎn)離法減小測(cè)試誤差原理，假設(shè)總裝測(cè)
試廠房接地網(wǎng)為一理想圓環(huán)接地極，測(cè)試布線見(jiàn)圖2。
圖2 中電流I 所引起的電壓極P 處的電位可利用接
總裝測(cè)試廠房接地阻抗安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究
Research on the Safety Monitoring System of the Ground Impedance of Assembly Testing Plant
張仲① ZHANG Zhong：陶冶① TAO Ye：岳景東② YUE Jing-dong：朱立③ ZHU Li
（①北京萬(wàn)云科技開(kāi)發(fā)有限公司，北京100089；②北京市突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布中心，北京100089；
③北京市石景山氣象局，北京100043）
（①Beijing Wanyun Technology Development Co.，Ltd.，Beijing 100089，China；②Beijing Emergency Warning Information Release
Center，Beijing 100089，China；③Shijingshan Meteorological Bureau of Beijing，Beijing 100043，China）
摘要:接地阻抗可靠性對(duì)總裝測(cè)試廠房安全測(cè)試環(huán)境有著重要意義。目前總裝測(cè)試廠房接地阻抗測(cè)量主要靠人工手動(dòng)測(cè)量完成，
為了確保測(cè)量可靠，使用單位一般都聘請(qǐng)專業(yè)機(jī)構(gòu)來(lái)完成。一次測(cè)量需要投入大量人工、時(shí)間和資金，因此多數(shù)單位一年只進(jìn)行一次
例行檢測(cè)。這樣就很難確?？傃b測(cè)試廠房接地阻抗的安全性。針對(duì)這種現(xiàn)狀，本文基于接地阻抗測(cè)試原理、工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)
絡(luò)通信和嵌入技術(shù)設(shè)計(jì)出一套接地阻抗自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)測(cè)試主機(jī)能夠自動(dòng)測(cè)量接地阻抗，并自動(dòng)保存和上傳，形成對(duì)總裝測(cè)試廠
房接地阻抗時(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。并根據(jù)航天部門(mén)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)為分級(jí)管理模式，確?？傃b測(cè)試廠房接地阻抗安全可靠。
Abstract: Grounding impedance reliability is of great significance for the assembly test plant safety testing environment. At present, the
test of grounding impedance of the final assembly testing plant is mainly done by manual measurement. In order to ensure the measurement
is reliable, the related units usually employ professional agencies to complete the measurement. A measurement requires a lot of manpower,
time and money, so most units only conduct routine testing once a year. This makes it difficult to ensure the safety of the grounding
resistance of the assembly test plant. In response to this situation, this paper designs a ground impedance automatic monitoring system based
on the principle of ground impedance test, industrial control, Internet of Things technology, network communication and embedded
technology. System test host can automatically measure the ground impedance, and automatically save and upload, realizing real-time
monitoring of assembly test plant ground impedance. According to the characteristics of the aerospace department, it is designed as a
hierarchical management mode to ensure that the grounding impedance of the assembly test plant is safe and reliable.
關(guān)鍵詞:總裝測(cè)試廠房接地；接地阻抗；自動(dòng)監(jiān)測(cè)
Key words: ground mounted test plant；ground impedance；automatic monitoring
·157·
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
內(nèi)燃機(jī)與配件
地圓環(huán)周?chē)臻g任一點(diǎn)的電位公式寫(xiě)出：
（1）
由于DGP＞b，因此有（DGP-b）2 ＞0 或（DGP十b）2 ＞2DGPb，于
是可將展開(kāi)級(jí)數(shù)逐項(xiàng)積分，得
（2）
而圓環(huán)本身電位V0 則為（3）
式中a 為圓環(huán)導(dǎo)體半徑。
由此可得到圓環(huán)電極電流I 引起的GP 之間電位
差為：
（4）
此時(shí)電流極（-I）所引起的GP 間的電位差為：
（5）
GP 之間總電位差為：
（6）
由此測(cè)得圓環(huán)接地極電阻R 為
（7）
已知圓環(huán)的實(shí)際接地電阻R0
（8）
將式（7）和式（8）整理，并取DGP＝DPC＝1／2（DGC），得：
（9）
取DGC＝10b，GDP＝5b，代入式（9）進(jìn)行整理得：
（10）
假設(shè)圓環(huán)的半徑為40m， 圓環(huán)導(dǎo)體等效半徑為
20mm，代入式（10）得：1-R／R0＝0.031，如將電流極打在10
倍圓盤(pán)半徑處，所測(cè)得的接地電阻比實(shí)際接地電阻R0 小
3.1％，這在工程上完全可以接受的。
由于總裝測(cè)試廠房地網(wǎng)是網(wǎng)格狀的，比較接近圓環(huán)，
且廠房長(zhǎng)度一般在60~150m 之間，寬度在20m~30m 左
右。假設(shè)一座總裝測(cè)試廠房，長(zhǎng)度為120m，寬度為25m，地
網(wǎng)等效圓半徑為76.03m，接地網(wǎng)導(dǎo)體等效半徑為10mm，
1-R／R0＝0.0291。因此只要按照?qǐng)D1 布置接地線測(cè)試廠房
接地網(wǎng)，測(cè)試值比實(shí)際值R0 小2.91％，就可以減小測(cè)試誤
差，滿足工程需要。
2 接地阻抗安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件組成
接地阻抗安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，可
以實(shí)現(xiàn)測(cè)試分廠（部）、廠（所）、院生安全產(chǎn)機(jī)關(guān)三級(jí)管理。
硬件部分由監(jiān)測(cè)主機(jī)、下位機(jī)、上位機(jī)、通信鏈路及設(shè)備等
組成，系統(tǒng)組成圖見(jiàn)圖3。
圖3 接地阻抗安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件組成圖
2.1 監(jiān)測(cè)主機(jī)
監(jiān)測(cè)主機(jī)供本地人工手動(dòng)測(cè)量、定時(shí)自動(dòng)測(cè)量、下位
機(jī)和上位機(jī)命令測(cè)量三種方式，以滿足本地人工、自動(dòng)和
遙控測(cè)量三種需求，監(jiān)測(cè)主機(jī)單元組成如圖4。
2.2 下位機(jī)
下位機(jī)為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，安裝有系統(tǒng)操作軟件，可
實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)主機(jī)所有控制功能，并負(fù)責(zé)執(zhí)行上位機(jī)遙信指
令，按照指令操作監(jiān)測(cè)主機(jī)的功能，處于中間層。它可對(duì)接
圖2 圓環(huán)接地極接地電阻測(cè)量布線圖
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萬(wàn)方數(shù)據(jù)
Internal Combustion Engine &amp;amp; Parts
地阻阻抗監(jiān)測(cè)主機(jī)測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、分析和定期形成
報(bào)表，并通過(guò)人工和自動(dòng)方式對(duì)來(lái)自監(jiān)測(cè)主機(jī)原始數(shù)據(jù)以
及各種分析報(bào)表上傳至上位機(jī)，起到上傳下達(dá)的功能。
2.3 上位機(jī)
上位機(jī)一般設(shè)置在中心機(jī)房?jī)?nèi)，為最高級(jí)別權(quán)限的用
戶，上位機(jī)安裝監(jiān)控所有下位機(jī)的監(jiān)測(cè)軟件，通過(guò)與下位
機(jī)間的通信獲取測(cè)量數(shù)據(jù)，發(fā)送測(cè)量命令，發(fā)送校時(shí)同步
命令等，同時(shí)可以強(qiáng)制執(zhí)行操作命令，可隨時(shí)訪問(wèn)監(jiān)測(cè)主
機(jī)和下位機(jī)內(nèi)保存的數(shù)據(jù)及報(bào)表，可隨時(shí)下達(dá)測(cè)試任務(wù)和
強(qiáng)行終止任務(wù)等功能。
2.4 通信鏈路及設(shè)備
通信鏈路主要是指監(jiān)測(cè)主機(jī)和下位機(jī)之間工業(yè)區(qū)內(nèi)
通信鏈路和下位機(jī)與上位機(jī)之間的遠(yuǎn)距離專線。一點(diǎn)對(duì)多
點(diǎn)鏈路連接可以采用工業(yè)485 接口協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了防止
雷擊電磁脈沖干擾，建議工業(yè)區(qū)內(nèi)通信鏈路宜采用光纜。
3 接地阻抗安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
接地阻抗安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用分層實(shí)現(xiàn)、分級(jí)管理的方
式來(lái)實(shí)現(xiàn)。分層實(shí)現(xiàn)是指硬件部分設(shè)計(jì)，硬件包括物理層
（監(jiān)測(cè)主機(jī)及其輔助設(shè)備）、傳輸層（通信鏈路）、用戶層（下
位機(jī)、上位機(jī)）。分級(jí)管理是指軟件功能上實(shí)現(xiàn)不同級(jí)別用
戶權(quán)限上的管理，如本地監(jiān)測(cè)為總裝測(cè)試廠房使用部門(mén)
（測(cè)試分廠（部））管理，下位機(jī)監(jiān)測(cè)為廠（所）技術(shù)安全機(jī)關(guān)
管理，上位機(jī)監(jiān)測(cè)為廠（所）主管領(lǐng)導(dǎo)或院安全生產(chǎn)機(jī)關(guān)管
理，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以實(shí)行多級(jí)備份，避免丟失篡改。
3.1 硬件實(shí)現(xiàn)
硬件實(shí)現(xiàn)核心在監(jiān)測(cè)主機(jī)，其余部分就是典型的工業(yè)
儀表控制應(yīng)用。如圖4 所示，監(jiān)測(cè)主機(jī)的異頻恒流電源可
輸出頻率為45Hz 或55Hz 的正弦波測(cè)試電流，且其輸出
須與交流供電電源及地隔離，C1、C2 為其隔離輸出端子。
其輸出頻率和電流受微電腦系統(tǒng)控制。異頻恒流電源采用
高頻鏈和SPWM 高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，這使得整機(jī)體積和
重量大大降低，故采用此種技術(shù)的接地阻抗測(cè)試儀比采用
工頻隔離變壓器技術(shù)的測(cè)試儀的重量要小得多，而且避免
變壓器形成磁路干擾，影響測(cè)試精度。
電壓放大器為一個(gè)高輸入阻抗放大器，它將P1、P2 兩
端的電壓放大后送給濾波器。I／V 轉(zhuǎn)換器將從電流互感器
取得的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后送給濾波器?？紤]到現(xiàn)
場(chǎng)干擾不僅存在50Hz 工頻還含有其大量的高次諧波，故
濾波器采用帶通濾波器用于濾除干擾信號(hào)，只允許45Hz
或55Hz 信號(hào)通過(guò)。上述為儀器主要的模擬電路部分，根
據(jù)處理的信號(hào)可分為兩個(gè)通道即電流信號(hào)通道和電壓信
號(hào)通道。這部分電路設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到儀器的測(cè)量精
度和抗干擾能力。又考慮到接地阻抗測(cè)量實(shí)際是測(cè)量電壓
和電流的比值，可以將這兩路電路設(shè)計(jì)的盡量相同，特別
是濾波器可以采用相同的電路，這樣兩路模擬電路具有基
本相同的溫漂和時(shí)間漂移，從而大大提高了儀器在各種環(huán)
境在的測(cè)量精度。
A／D 轉(zhuǎn)換器采用12 位雙通道同步ADC 芯片，且自帶
采樣／保持器，用于對(duì)濾波后電壓和電流信號(hào)進(jìn)行同步采
集，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后送給微電腦系統(tǒng)。
微電腦系統(tǒng)的核心芯片采用高速微控制器MCU（舊
稱單片機(jī)），提供良好的運(yùn)算和通訊能力。液晶顯示器采用
160×128 圖形液晶顯示模塊，可以顯示圖形和漢字。微型
打印機(jī)采用前換紙式點(diǎn)陣熱敏打印機(jī)，永遠(yuǎn)現(xiàn)場(chǎng)打印測(cè)量
結(jié)果。RS-485 通訊模塊用于實(shí)現(xiàn)儀器與上（下）位機(jī)的通
訊連接。RS-485 是一種采用平衡傳輸方式的串行接口標(biāo)
準(zhǔn)，允許總線上有多個(gè)發(fā)送器和接收器。RS-485 標(biāo)準(zhǔn)具有
的特點(diǎn)有：由于采用差動(dòng)發(fā)送／接收，故共模抑制比高，抗
干擾能力強(qiáng)；傳輸速率高，可達(dá)10Mb／s；傳輸距離遠(yuǎn)，若采
用雙絞線，在不用MODEM 的情況下，當(dāng)速率傳輸為
100kb／s 時(shí)，傳輸距離可達(dá)1.2km，若降低傳輸速率，傳輸距
離可以更遠(yuǎn)。
測(cè)量?jī)x器的測(cè)量數(shù)據(jù)都可以經(jīng)通信線路傳給上、下位
機(jī)，上、下位機(jī)也可以通過(guò)發(fā)送測(cè)量命令的方式對(duì)每路測(cè)
量終端進(jìn)行控制。這樣就能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端多點(diǎn)測(cè)試。上位機(jī)裝
載的監(jiān)測(cè)軟件由VC十十編寫(xiě)，有良好的人機(jī)交互界面，管
理人員通過(guò)簡(jiǎn)單的操作就可以得到當(dāng)前接地電阻值。也可
以設(shè)置軟件的工作方式實(shí)現(xiàn)每天定時(shí)定點(diǎn)指定號(hào)機(jī)或多
臺(tái)下位機(jī)自動(dòng)測(cè)量電阻并將數(shù)據(jù)發(fā)給上位機(jī)自動(dòng)儲(chǔ)存，當(dāng)
測(cè)量數(shù)據(jù)超出正常范圍時(shí)現(xiàn)場(chǎng)和監(jiān)控中心自動(dòng)報(bào)警。這樣
便可以省去工作人員觀察計(jì)算機(jī)測(cè)量數(shù)據(jù)耗費(fèi)時(shí)間體力
的現(xiàn)狀。
3.2 軟件實(shí)現(xiàn)流程
圖5 較為詳細(xì)的描敘了下位機(jī)程序的主要流程，由圖
可見(jiàn)：監(jiān)測(cè)主機(jī)下位機(jī)具有定點(diǎn)測(cè)試，等待測(cè)試命令兩種
測(cè)試方式，其中測(cè)試命令是廣義命令，包括上位機(jī)發(fā)送的
真實(shí)測(cè)試命令和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)按鍵測(cè)試兩種情況。該程序在每
次測(cè)量電阻后都能顯示計(jì)算后的結(jié)果，并能自動(dòng)比較電阻
是否在正常范圍以內(nèi)，若越界便自動(dòng)報(bào)警。該程序也能根
據(jù)工作人員的要求選擇發(fā)送測(cè)試數(shù)據(jù)與否，并能通過(guò)執(zhí)行
校時(shí)命令使多臺(tái)測(cè)試終端的測(cè)試結(jié)果與同一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)相
對(duì)應(yīng)，這樣監(jiān)控中心便能得到測(cè)試結(jié)果—測(cè)試時(shí)間的表
格，這對(duì)比較同一時(shí)間不同終端現(xiàn)場(chǎng)的接地電阻值很有意
義。對(duì)于同一現(xiàn)場(chǎng)接地電阻值隨時(shí)間的變化曲線可以通過(guò)
多次記錄測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)，這些都可以通過(guò)設(shè)置上位機(jī)軟件
的工作方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖6 是上位機(jī)主動(dòng)采集通信流程，顯示了上位機(jī)操作
上的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)上位機(jī)操作可以抽查下位機(jī)用戶報(bào)來(lái)數(shù)
據(jù)真實(shí)性，可以第一手掌握總裝測(cè)試廠房接地阻抗真實(shí)數(shù)
據(jù)，為所廠（所）主管領(lǐng)導(dǎo)或院安全機(jī)關(guān)決策提供參考。
3.3 通信鏈路及設(shè)備
實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和命令的通信，必須建立雙方遵守的通信協(xié)
圖4 監(jiān)測(cè)主機(jī)單元方框圖
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萬(wàn)方數(shù)據(jù)
內(nèi)燃機(jī)與配件
圖5 監(jiān)測(cè)主機(jī)軟件流程圖
議，并在協(xié)議基礎(chǔ)上產(chǎn)生雙方認(rèn)可的通信機(jī)制，圖6 給出
了本系統(tǒng)中的上位機(jī)主動(dòng)采集的通信流程圖。上位機(jī)在校
準(zhǔn)時(shí)間后發(fā)送采集命令并開(kāi)始偵聽(tīng)通信接口等待測(cè)量數(shù)
據(jù)的到來(lái)，如果能順利收到正確數(shù)據(jù)便開(kāi)始向下一號(hào)下位
機(jī)發(fā)送采集命令，直到成功接收設(shè)定采集路數(shù)的所有下位
機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)。如果上位機(jī)某次發(fā)送采集命令后沒(méi)有收到
數(shù)據(jù)就進(jìn)入錯(cuò)誤處理單元。沒(méi)有收到數(shù)據(jù)可能有多種原
因，比如通信鏈路出現(xiàn)故障等。接收到數(shù)據(jù)但數(shù)據(jù)不正確
也可能由多種影響因素，比如波特率偏移等。一個(gè)可靠的
系統(tǒng)不但本身的穩(wěn)定性要好，也要有應(yīng)對(duì)突發(fā)問(wèn)題的容錯(cuò)
能力，這里的錯(cuò)誤處理單元就是針對(duì)突發(fā)的通信故障而設(shè)
計(jì)的。錯(cuò)誤處理單元可以用來(lái)處理通信過(guò)程中的所有錯(cuò)
誤，由于本系統(tǒng)較高的穩(wěn)定性這里可以采取簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤重
傳機(jī)制，對(duì)于比較復(fù)雜的測(cè)量和通信環(huán)境，可以改變錯(cuò)誤
處理機(jī)制。此外，通信協(xié)議的質(zhì)量也直接影響通信的質(zhì)量。
本系統(tǒng)還考慮了另一種測(cè)量情況，即檢測(cè)人員在現(xiàn)
場(chǎng)按下監(jiān)測(cè)主機(jī)測(cè)試鍵。這種情況下，監(jiān)測(cè)主機(jī)測(cè)量完接
地電阻值后會(huì)自動(dòng)向下位機(jī)發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)，下位機(jī)根據(jù)
協(xié)議判斷數(shù)據(jù)正確與否，正確接收，錯(cuò)誤進(jìn)行相應(yīng)處理，
此種情況通信過(guò)程流圖和圖6 中相似，區(qū)別在于是下位
機(jī)主動(dòng)測(cè)量完后自動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)，不必等待上位機(jī)發(fā)送校
時(shí)和采集命令。
多點(diǎn)監(jiān)測(cè)依靠輪詢方式實(shí)現(xiàn)，上位機(jī)按照?qǐng)D6 的通信
流程圖對(duì)每臺(tái)下位機(jī)依次發(fā)出采集命令，各下位機(jī)在測(cè)量
完成后便依次將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)便可收到所有
下位機(jī)的測(cè)量結(jié)果。
4 系統(tǒng)的測(cè)試
接地電阻自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可應(yīng)用于各種需要監(jiān)測(cè)接地
阻抗的測(cè)試廠房，表1 是在某總裝測(cè)試廠房接地電阻現(xiàn)場(chǎng)
三臺(tái)下位機(jī)在連續(xù)時(shí)間段內(nèi)的測(cè)量數(shù)據(jù)，待測(cè)電阻真值依
次是0.61Ω，0.58Ω，0.53Ω，采用遠(yuǎn)距離法測(cè)量。
表1 接地電阻現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值
接地阻抗下
位機(jī)編號(hào)
參考值
（Ω）
測(cè)量值（Ω） 平均值
1＃
2＃
3＃
0.61
0.58
0.53
0.60
0.60
0.54
0.59
0.59
0.56
0.62
0.57
0.50
0.60
0.59
0.55
0.59
0.56
0.52
0.600
0.582
0.534
由表1 可見(jiàn)測(cè)量結(jié)果非常接近參考值，且波動(dòng)在
十0.03~-0.03Ω 間，比較穩(wěn)定。
接地阻抗下位機(jī)編號(hào)真實(shí)值（Ω） 計(jì)量值（Ω）
1＃
0.00
0.10
1.00
10.00
100.00
0.00
0.11
1.01
10.02
100.05
2＃
0.00
0.10
1.00
10.00
100.00
0.00
0.09
1.00
10.03
100.08
3＃
0.00
0.10
1.00
10.00
100.00
0.01
0.10
1.01
10.01
100.04
表2 計(jì)量部門(mén)鑒定值
表2 給出了三臺(tái)下位機(jī)在非單一電阻值下測(cè)量值與
真值的數(shù)據(jù)比較表，顯示結(jié)果也是比較精確的，只有確保
圖6 上位機(jī)主動(dòng)采集軟件流程圖 通信設(shè)備可靠，系統(tǒng)測(cè)試精度是可以保證的。
·160·
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
Internal Combustion Engine &amp;amp; Parts
1 脫硫CEMS 系統(tǒng)簡(jiǎn)介
通遼發(fā)電總廠共有4 臺(tái)200MW 及1 臺(tái)600MW 機(jī)
組，為了落實(shí)國(guó)家發(fā)改委《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)
計(jì)劃》要求，分別對(duì)2、3、5 號(hào)機(jī)組完成了脫硫的超凈排放
改造。改造的脫硫吸收塔均為遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保公司作為總承包完
成，改造前1 至4 號(hào)機(jī)組為兩爐一塔設(shè)計(jì)，改造后為一爐
一塔，屬于舊脫硫吸收塔改造工程。
脫硫的CEMS 整套系統(tǒng)包括：顆粒物檢測(cè)子系統(tǒng)；氣
態(tài)污染物檢測(cè)子系統(tǒng)；煙氣排放檢測(cè)子系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理子
系統(tǒng)。氣態(tài)污染物檢測(cè)采樣的是直接抽?。欠稚⒓t外吸
收法，分析儀為德國(guó)西門(mén)子U23。凈煙氣顆粒物檢測(cè)采用
的是福德世PFM 06 ED 抽取式粉塵濃度測(cè)量?jī)x表。
2 超低改造前和超低排放后CEMS 系統(tǒng)狀況
2.1 原來(lái)2、3、5 號(hào)機(jī)組儀表污染物執(zhí)行的要求
《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中》SO2≤200mg／Nm3；
NOX≤200mg／Nm3；煙塵≤30mg／Nm3，測(cè)量?jī)x表滿量程是最
大測(cè)量濃度的1-3 倍，SO2 和NOX 量程為0-600mg／m3，誤
差在2％；我廠超低排放改造前CEMS 中顆粒物檢測(cè)使用
MODEL2030 探頭的激光散射法測(cè)量，煙氣采樣為直接抽
取法，SO2 和NOX 檢測(cè)采用非分散紅外法NDIR，氧氣檢測(cè)
采用電化學(xué)法，流速檢測(cè)采用矩陣式測(cè)量，溫度檢測(cè)采用
鉑電阻法。
2.2 超低排放后執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)要求
我廠鍋爐燃燒采用的是低熱值褐煤，按規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)
煙塵、SO2、NOX 排放限值分別為（10.35.50）mg／m3。所有凈
煙氣取樣點(diǎn)在濕法脫硫后的凈煙氣煙道上，煙氣中的液滴
含量高于煙塵含量，煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用的是加熱
式抽取、冷凝除水的預(yù)處理方式，由于煙氣過(guò)濾、伴熱抽
取、冷凝過(guò)程中或多或少都會(huì)丟失部分被測(cè)組份。對(duì)于超
低排放來(lái)說(shuō)，氣態(tài)污染物組份相對(duì)比較低，冷凝器的預(yù)處
理過(guò)程中丟失部分被測(cè)組份對(duì)測(cè)量的影響更大，特別是冷
凝過(guò)程中SO2 丟失受影響最大，所以將冷凝器改造為滲透
干燥器。
3 脫硫CEMS 的改造
分別對(duì)超凈排放脫硫CEMS 系統(tǒng)中的煙氣采樣系統(tǒng)、
煙塵測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)做了以下優(yōu)化。
3.1 煙氣采樣系統(tǒng)
為了優(yōu)化冷凝系統(tǒng)，已將3 號(hào)CEMS 系統(tǒng)的凈煙氣冷
凝系統(tǒng)的冷凝器改造為滲透除濕器。滲透除濕器優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)
有機(jī)械部件，不需要冷槍，避免了冷凝水吸收被污染問(wèn)題，
減少了預(yù)處理過(guò)程中被測(cè)組份對(duì)測(cè)量的影響。
——————————————————————— 作者簡(jiǎn)介:佟旭澤（1983-），男，通遼發(fā)電總廠，本科，主要研究熱
工自動(dòng)裝置檢修；張煒（1985-），男，內(nèi)蒙古通遼人，本
科（函授），助理工程師，主要研究熱工自動(dòng)裝置檢修；
王鵬飛（1991-）男，內(nèi)蒙古通遼人，助理工程師，本科，
主要研究熱工自動(dòng)裝置檢修。
超凈排放脫硫CEMS 系統(tǒng)的優(yōu)化
Optimization of CEMS System for Clean Purification
佟旭澤：張煒：王鵬飛
（通遼發(fā)電總廠，通遼028011）
（Tongliao Power Plant，Tongliao 028011，China）
摘要:本文主要闡述了超低排放改造后對(duì)CEMS 系統(tǒng)的優(yōu)化內(nèi)容，脫硫CEMS 系統(tǒng)在改造后煙塵采樣系統(tǒng)由激光散射法煙塵測(cè)
量改造成抽取式測(cè)量系統(tǒng)，其他子系統(tǒng)大部分則沿用之前的系統(tǒng)，但是在投產(chǎn)后仍遇到許多問(wèn)題，經(jīng)過(guò)摸索后多次優(yōu)化，使得脫硫
CEMS 系統(tǒng)超凈排放的監(jiān)測(cè)有了很大的提高。
Abstract: This paper mainly elaborates the optimized contents of CEMS system after ultra -low emission transformation. The
desulfurization CEMS system is transformed into the extraction system by the laser scattering method after the transformation. Most of the
other subsystems follow the previous system. In the production after still encounter many problems, after several times after the optimization,
making the desulfurization CEMS system clean emissions monitoring has been greatly improved.
關(guān)鍵詞:CEMS；超低排放；脫硫；上位機(jī)
Key words: CEMS；ultra-low emissions；desulfurization
5 結(jié)論
接地阻抗是總裝測(cè)試廠房接地系統(tǒng)一個(gè)重要的健康指
標(biāo)，指標(biāo)的好壞直接影響總裝測(cè)試廠房測(cè)試環(huán)境的安全與
否。以往總裝測(cè)試廠房接地阻抗測(cè)量需考人工完成，人工測(cè)
量需要耗費(fèi)大量的人力和費(fèi)用，而且不能夠隨時(shí)掌握總裝
測(cè)試廠房接地系統(tǒng)健康狀況。本文研究的接地阻抗安全監(jiān)
測(cè)系統(tǒng)將接地電阻測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和通
信技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，通過(guò)選定自動(dòng)測(cè)量、人工手動(dòng)測(cè)
量、遠(yuǎn)程遙控測(cè)量三種方式實(shí)現(xiàn)了接地阻抗動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。該系
統(tǒng)不僅可以測(cè)量保存現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)還可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)表分析
和分級(jí)上傳，形成分級(jí)管理模式。這與航天系統(tǒng)嚴(yán)格的安全
生產(chǎn)管理理念非常契合。若能夠?qū)崿F(xiàn)，必會(huì)提高使用單位的
安全生產(chǎn)管理水平，在行業(yè)內(nèi)部具有推廣泛地廣應(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn):
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避雷針和半導(dǎo)體消雷器的火箭引雷試驗(yàn)分析［J］.高電壓技術(shù)，2006
（04）：11-12，46.
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