楊 陽

(西安電子科技大學(xué) 電子工程學(xué)院，陜西 西安 710071)

隨著電力工業(yè)的發(fā)展，智能電網(wǎng)已成為未來全球電網(wǎng)的發(fā)展方向?，F(xiàn)代化的電能網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是一種能夠有效減少能源依賴，減緩全球溫室效應(yīng)的措施。智能用電是我國智能電網(wǎng)的重要組成部分，其建設(shè)的好壞直接關(guān)系到電網(wǎng)的能源使用效率、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和有序用電。為解決生產(chǎn)型企業(yè)的電力安全，減少非正常停電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)預(yù)知性維護(hù)維修，最大限度地節(jié)約企業(yè)和社會(huì)的人力、物力、財(cái)力資源，構(gòu)建區(qū)域用電服務(wù)平臺(tái)是最佳選擇，也是地區(qū)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化發(fā)展的標(biāo)志。

1 WebAccess 功能及構(gòu)架

WebAccess［1］是完全基于IE 瀏覽器的HMI/SCADA監(jiān)控軟件，其特點(diǎn)是全部工程項(xiàng)目、數(shù)據(jù)庫設(shè)置、圖面制作和軟件管理都通過Internet 或Intranet 在異地使用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器完成。通過使用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器，用戶可以對(duì)工廠制造、過程控制及樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中的自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制。采用的數(shù)據(jù)將動(dòng)態(tài)更新矢量圖形，實(shí)時(shí)顯示給操作員和用戶。

WebAccess 的整體構(gòu)架是基于網(wǎng)絡(luò)的。分散式架構(gòu)的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的冗余系統(tǒng)(SCADA Redundancy)，中央數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及多層式網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)等的組合，更提供各類自動(dòng)化應(yīng)用的完整架構(gòu)［2］。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案的性能會(huì)由以下因素影響:(1)設(shè)備的物理位置和網(wǎng)絡(luò)的接口。(2)網(wǎng)絡(luò)帶寬。(3)設(shè)備的掃描時(shí)間。(4)協(xié)議。(5)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。(6)PLC 或其他設(shè)備的讀取速度。(7)PLC 或其他設(shè)備可以讀取點(diǎn)的數(shù)量。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)室測(cè)試工程屬于帶遠(yuǎn)程撥號(hào)客戶端的單機(jī)系統(tǒng)。工程節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控節(jié)點(diǎn)位于本地，用戶可以通過瀏覽器遠(yuǎn)程訪問監(jiān)控情況。工程3 類參數(shù)構(gòu)成，分別是:電參量(電壓，電流，系統(tǒng)頻率等)、狀態(tài)量(儲(chǔ)能，斷路器的合分閘，手車的試驗(yàn)位置和工作位置)和雷電量(雷電流，跳閘狀態(tài)和其發(fā)生的時(shí)間)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求為:數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度等級(jí)在0.5 以下，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、趨勢(shì)曲線顯示等功能，并能遠(yuǎn)程監(jiān)控、維護(hù)。

2.1 硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括:設(shè)備選型、硬件組態(tài)。

圖1 WebAccess 的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

(1)設(shè)備選型。由于系統(tǒng)是為區(qū)域用電服務(wù)提供可靠、有效的數(shù)據(jù)信息。因此在設(shè)備選擇上需要考慮其能采集的數(shù)據(jù)種類及精度。WB1831BX5 采用高速DSP 和MCU 控制器，高速采集三相電壓和三相電流，可采集電壓、電流、功率、功率因數(shù)、有功功率、電度，計(jì)算各項(xiàng)諧波電壓電流等。同色模塊識(shí)點(diǎn)后，終端可以保存數(shù)據(jù)3 年以上。準(zhǔn)確度等級(jí)低于0.5，滿足要求。ADAM－4051 適用于各種數(shù)字量信號(hào)，還可以在模塊面板上讀取當(dāng)前的狀態(tài)。ZGLJ－F 智能雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)備所遭受雷電流的參數(shù)，通過串口和組態(tài)軟件進(jìn)行通訊。

(2)硬件組態(tài)。硬件組態(tài)重要體現(xiàn)在和WebAccess軟件通訊問題上，主要考慮通訊協(xié)議及通訊方式。由于ZGLJ－F 智能雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用自帶的通訊協(xié)議，因此需要開發(fā)驅(qū)動(dòng)協(xié)議來支持與WebAccess 的通訊。而WB1831BX5 和ADAM－4051 的協(xié)議都是廣泛應(yīng)用的，WebAccess 內(nèi)置了其協(xié)議驅(qū)動(dòng)，可以直接配置。因?yàn)樵O(shè)備與計(jì)算機(jī)物理距離比較近，直接串口數(shù)據(jù)通訊就可以實(shí)現(xiàn)，而不需要使用以太網(wǎng)。

(3)模擬功率源。模擬功率源使用XL803A 三相程控便準(zhǔn)功率源［3］。它是基于1.2 G MAC 的DSP、大規(guī)模FPGA、高速高精度的DA 以及高保真功率放大器構(gòu)成的新一代高精度標(biāo)準(zhǔn)功率源。適用于電力系統(tǒng)的電測(cè)、熱工、遠(yuǎn)動(dòng)、調(diào)度等需要測(cè)量、檢驗(yàn)及高精度標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源的電力部門和企業(yè)，也適用于其他需要高精度標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源進(jìn)行測(cè)量、檢驗(yàn)的場(chǎng)合。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

WebAccess 的繪圖工具采用向?qū)Ш褪噶坷L圖模式，提供了豐富的圖庫和功能強(qiáng)大的工具箱，可以方便地實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫界面。工程的監(jiān)控界面包括:登錄界面、一次系統(tǒng)圖如圖2 所示、諧波柱狀圖、雷電波報(bào)警界面和趨勢(shì)見面等。圖可以看出系統(tǒng)的一次系統(tǒng)圖、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和趨勢(shì)。系統(tǒng)啟動(dòng)后，一次系統(tǒng)圖可以顯示出開關(guān)量狀態(tài)、電參量實(shí)時(shí)采集顯示、并可以觀察到電壓和電流的實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線圖［4］。

圖2 一次系統(tǒng)圖

3 系統(tǒng)測(cè)試

本用電平臺(tái)的設(shè)計(jì)和開發(fā)大部分是在實(shí)驗(yàn)室完成的。為能更好地測(cè)試系統(tǒng)的穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程充分利用了仿真、實(shí)驗(yàn)的各種途徑進(jìn)行測(cè)試。利用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、電參量采集模塊、狀態(tài)量采集模塊、雷電檢測(cè)系統(tǒng)和三相源等電氣設(shè)備搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)組成控制系統(tǒng)，分別調(diào)試各模塊功能。利用網(wǎng)絡(luò)、組態(tài)軟件的設(shè)施，聯(lián)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)各個(gè)界面的功能、與硬件通訊、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。具體調(diào)試內(nèi)容如下:(1)調(diào)試工控機(jī)、WB1831BX5、ADAM－4051、ZGLJ－F 智能雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、XL803A 三相程控標(biāo)準(zhǔn)功率源之間的連接、通訊。(2)調(diào)試上位機(jī)WebAccess 軟件與采集模塊的通信情況。(3)調(diào)試XL803A 三相程控標(biāo)準(zhǔn)功率源的模擬程序，為系統(tǒng)測(cè)試提供模擬數(shù)據(jù)。(4)連接控制系統(tǒng)，模擬實(shí)際用電現(xiàn)場(chǎng)，測(cè)試模擬動(dòng)畫現(xiàn)實(shí)情況。根據(jù)輸出的模擬數(shù)據(jù)，對(duì)比功率源的數(shù)據(jù)，驗(yàn)證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。人為制造報(bào)警故障，測(cè)試系統(tǒng)相應(yīng)的報(bào)警功能是否達(dá)標(biāo)。(5)利用Internet 網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)測(cè)試上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)用戶登錄、界面操作、數(shù)據(jù)管理、安全性問題。

在功率源的多套模擬程序測(cè)試中，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，報(bào)警，趨勢(shì)曲線等多項(xiàng)功能均滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)束語

介紹的基于WebAccess 的智能用電平臺(tái)系統(tǒng)，具有操作簡單、系統(tǒng)成本低、現(xiàn)場(chǎng)安裝簡單的特點(diǎn)。實(shí)踐證明，系統(tǒng)在運(yùn)行期間，性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)可靠有效。為眾多生產(chǎn)型企業(yè)的電力安全、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程操作、預(yù)知性維護(hù)維修等需求提供了一種較為實(shí)用的解決方案。同時(shí)具有較好的應(yīng)用市場(chǎng)和發(fā)展前景。本文提出了基于組態(tài)軟件WebAccess 的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控及實(shí)時(shí)分析自動(dòng)化處理，同時(shí)最大限度節(jié)約了企業(yè)和社會(huì)的人力、物力、財(cái)力資源，以較低成本實(shí)現(xiàn)了智能用電平臺(tái)。

［1］ 研華股份有限公司.WebAccess 使用手冊(cè)［M］.臺(tái)灣:研華股份有限公司，2007.

［2］ 牛皖閩，趙肖宇，佟亮.基于WebAccess 自動(dòng)控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)［J］.控制系統(tǒng)，2007，23(4):67－68.

［3］ 深圳市星龍科技有限公司.XL－803 三相程控標(biāo)準(zhǔn)功率源使用手冊(cè)［M］.深圳:深圳市星龍科技有限公司，2011.

［4］ 廉小親，于重重，段振剛，等.基于WebAccess 的智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)［J］.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2008，29(24):6382－6385.