西安電子科技大學電子工程學院 榮云翔 喬九印

基于WebAccess的智能電網監(jiān)控系統(tǒng)設計

西安電子科技大學電子工程學院 榮云翔 喬九印

本文給出了一套基于WebAccess的智能電網監(jiān)控系統(tǒng)。通過對智能電網系統(tǒng)上層監(jiān)控界面設計，數(shù)據(jù)采集模塊現(xiàn)場調試，用戶的移動設備顯示，實際驗證了整個系統(tǒng)方案可行性。調試結果表明：該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，監(jiān)控效果好。

智能電網；WebAccess；監(jiān)控系統(tǒng)

智能電網建設是我國電力系統(tǒng)的發(fā)展方向，高效、安全的電網系統(tǒng)越來越重要。本設計根據(jù)對全國多家有資質單位電網監(jiān)控系統(tǒng)的分析，依照相關標準和規(guī)范，從需求和功能著手，提出了一套針對用電大戶的各個用電關鍵點自動監(jiān)測的系統(tǒng)?；贐/S架構的WebAccess支持HTML格式的人機數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)組態(tài)軟件，主要的特點是良好的遠程監(jiān)控功能。在方案實施的過程中利用WebAccess軟件開發(fā)和測試監(jiān)控系統(tǒng)，最后對此系統(tǒng)的設計分析總結。

1 系統(tǒng)設計方案及原理

調研資料顯示，各用電管理系統(tǒng)良莠不齊，側重點和實現(xiàn)方式大同小異。最終確定了電能質量的分類為電氣量，電能量，非電氣量及狀態(tài)與事件量等。對這些參數(shù)的實時監(jiān)控和分析，通過動態(tài)圖、數(shù)字顯示、曲線顯示等方式呈現(xiàn)給用戶。該監(jiān)控平臺的功能由下至上可以分為三個部分：采集終端，監(jiān)控系統(tǒng)服務平臺和用戶層。

圖表 1 智能電網系統(tǒng)架構

1）采集終端。自動化儀表組成硬件數(shù)據(jù)采集模塊，如電能表，功率表，開關量等。數(shù)據(jù)采集模塊通過Modbus總線協(xié)議與控制器進行通訊。

2）監(jiān)測系統(tǒng)服務平臺。該監(jiān)測平臺以WebAccess為核心，對采集終端的數(shù)據(jù)進行分析、顯示、存儲等操作，同時實現(xiàn)前臺顯示和后臺服務器處理功能。存儲服務是通過ODBC橋接技術存儲到常用SQL Server中，也可使用WebAccess自帶的數(shù)據(jù)庫服務。

3）用戶層。用戶層包括用電大客戶，政府部門等。通過組態(tài)軟件的IP配置，用戶可以隨時隨地的通過移動設備，個人PC等方式訪問監(jiān)控界面，具有分等級的用戶權限。

2 監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計

WebAccess的基本框架如下：

1）監(jiān)控節(jié)點（SCADA node）。與數(shù)據(jù)采集設備相連，負責將采集的數(shù)據(jù)通過網絡傳輸?shù)焦こ坦?jié)點和客戶端；同時負責本地監(jiān)控和實時、報警記錄、事件記錄等。

2）工程節(jié)點（Project node）。WebAccess組態(tài)軟件的開發(fā)平臺，可通過“下載”將工程節(jié)點的程式更新在新的監(jiān)控節(jié)點上；可以作為Web服務器，提供客戶端和監(jiān)控節(jié)點之間的初始化連接；還作為數(shù)據(jù)庫，可通過ODBC橋接到SQL Sever。

3）客戶端（Client）。于瀏覽器自帶的ActiveX插件程序，用戶或管理員可以通過標準瀏覽器實時連接并查看監(jiān)控界面。允許有權限的管理員在線修改點值，確認報警等一系列操作。

在WebAccess軟件開發(fā)界面，首先建立智能電網監(jiān)控系統(tǒng)工程，添加第一個監(jiān)控節(jié)點，配置通信端口，設置與電能參數(shù)對應的物理點及運算用的虛擬點。在WebAccess設計界面，根據(jù)顯示需要繪制監(jiān)控界面。通過將工程節(jié)點的程式“下載”到監(jiān)控節(jié)點內，打開監(jiān)控觀看監(jiān)控畫面，同一臺電腦可以用來調試開發(fā)效果。完成以上軟件開發(fā)過后，在工程配置頁面可以通過設置IP來實現(xiàn)外網訪問監(jiān)控頁面。

3 電能質量監(jiān)測現(xiàn)場設計及分析

3.1 硬件數(shù)據(jù)采集器

電能質量監(jiān)控現(xiàn)場使用的是維博電子有限公司的WB1831B35多參數(shù)儀表，支持單相、三相電流/電壓、等參數(shù)?？蓪﹄娔苜|量進行簡單分析。具有多種外圍接口功能，自帶RS485通訊接口，支持Modbus通訊模式，另配備大容量SD可保存事件記錄，非常適用于實時電力監(jiān)控系統(tǒng)。

在項目實測中，傳感器的類型遵循的協(xié)議有所差異，許多智能電能儀表可以通過串行口連接到工控機上，然而自制的嵌入式系統(tǒng)的串口實現(xiàn)需要Modbus協(xié)議支持，WebAccess中自帶有Modbus RTU的驅動，設置設備類型時選擇Modicon，嵌入式系統(tǒng)本身需要支持Modbus協(xié)議的驅動。

圖2 Modbus 通訊格式配置

紅外測溫儀器HBIR0812，由于配電線路容易出現(xiàn)發(fā)熱問題，故選擇紅外測溫儀器監(jiān)測關鍵點的溫度，溫度傳感器輸出模需要外加RS232-RS485轉換器與系統(tǒng)銜接。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)管理

WebAccess組態(tài)軟件的優(yōu)勢在于是真正的B/S架構人機控制界面軟件，其三層架構表現(xiàn)在本身具有數(shù)據(jù)庫功能，工程節(jié)點作為服務器提供顯示，報警，數(shù)據(jù)處理等功能，滿足IE瀏覽器開發(fā)的遠程人機交互頁面。數(shù)據(jù)首先通過協(xié)議送入數(shù)據(jù)庫中，組態(tài)軟件調用數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)實時顯示，歷史查詢等功能。對一個11KV的變電柜的其中AB間線電壓的檢測結果歷史曲線圖：

圖3 智能電網一次系統(tǒng)監(jiān)控界面

圖4

調試系統(tǒng)時，由于電能參數(shù)點和腳本語言較多，設置時很容易發(fā)生錯亂，導致頁面的動態(tài)顯示不理想，這時候需要不斷的對參數(shù)進行修改，特定的命令語言對應特定的動畫效果，必須使之對應。

4 結束語

通過以上的設計和分析，通過手機顯示效果截圖如圖4所示。

本設計介紹了以研華WebAccess為核心的智能電網管理平臺系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用分布式監(jiān)控的優(yōu)點，數(shù)據(jù)在各個子監(jiān)控系統(tǒng)中處理，用戶及管理員可以遠程訪問各個子監(jiān)控節(jié)點的用電狀況。實現(xiàn)了系統(tǒng)設計的基本功能如：實時/歷史趨勢圖、數(shù)據(jù)庫、分級報警等。經過實際項目驗證，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，監(jiān)控效果好，易于維護。

[1]王華忠．監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)極其應用[M]．北京:電子工業(yè)出版社,2010,1．

[2]左佳儒．基于WebAccess的水位監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D]．北方工業(yè)大學,2008．

[3]張佳文．基于WebAccess的樓宇自動化系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]．北方工業(yè)大學,2010．

[4]宋佳人．基于WebAccess的能源監(jiān)控系統(tǒng)的設計[D]．天津理工大學,2015．