洪露　禇雨　劉金龍

摘要：本文在對(duì)當(dāng)前高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行研究時(shí)，從變電站電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)需求出發(fā)，通過(guò)先進(jìn)的OPC技術(shù)，進(jìn)行了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而使系統(tǒng)擁有無(wú)源無(wú)線對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)的能力，提升了高壓開(kāi)關(guān)柜的使用安全水平。

關(guān)鍵詞：高壓開(kāi)關(guān)柜；溫度監(jiān)測(cè)；OPC技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）01-0181-02

OPC技術(shù)是微軟公司推出的一項(xiàng)工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)，在當(dāng)前變電站的使用中，通常會(huì)按照其中的SCADA系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用。在系統(tǒng)中，控制端和上機(jī)位能夠通過(guò)接口連接，來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的獲取，從而為上機(jī)位的管理軟件提供必要的數(shù)據(jù)內(nèi)容，進(jìn)而幫助上機(jī)位進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。在變電系統(tǒng)之中，高壓開(kāi)關(guān)柜的溫度變化也可以借助SCADA系統(tǒng)來(lái)完成溫度數(shù)據(jù)獲取，提高實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力。

1 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作為實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)OPC系統(tǒng)需要能夠在上機(jī)位完成對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜溫度信息變化情況和歷史變化情況等多方面內(nèi)容的獲取，從而完成對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的分析，在進(jìn)行OPC溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先進(jìn)行了分布式的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的方式，對(duì)歷史記錄和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分別存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)資料內(nèi)容的合理調(diào)用。

1.1 并發(fā)控制

并發(fā)控制是分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)所具備的控制方法，主要功能在于對(duì)事務(wù)內(nèi)容的讀寫(xiě)操作。在設(shè)計(jì)中，本文選用“三級(jí)階梯”的方式，通過(guò)并發(fā)控制端口對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行應(yīng)答，并完成調(diào)度，再將數(shù)據(jù)內(nèi)容傳遞到數(shù)據(jù)訪問(wèn)端口，對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行分析，最終搜集進(jìn)入到數(shù)據(jù)庫(kù)，為上機(jī)位提供分析和調(diào)度的數(shù)據(jù)源。

1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的異構(gòu)互聯(lián)

在OPC的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)當(dāng)中，基于微軟公司所提供的系統(tǒng)樣本，通常需要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，從而使數(shù)據(jù)庫(kù)能夠完成互聯(lián)。

2 分布式對(duì)象模型設(shè)計(jì)

分布式對(duì)象模型設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用層面的設(shè)計(jì)，通過(guò)已經(jīng)完成的數(shù)據(jù)庫(kù)搭建，與對(duì)象模型組成一個(gè)完整的系統(tǒng)整體，從而切實(shí)地應(yīng)用于實(shí)際使用環(huán)境之中。在本文設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，對(duì)象模型根據(jù)具體的需要分為監(jiān)測(cè)終端、溫度集中器以及OPC服務(wù)器等三個(gè)重點(diǎn)部分。

2.1 監(jiān)測(cè)終端設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)終端是整個(gè)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最下層級(jí)的應(yīng)用層，主要功能為負(fù)責(zé)對(duì)當(dāng)前高壓開(kāi)關(guān)柜的溫度進(jìn)行采集和反饋，因此需要具備溫度采集器和溫度傳感器等重要元件。為了能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的無(wú)源無(wú)線，本文選用了具有遠(yuǎn)距離傳感功能的saw溫度傳感器。在實(shí)際應(yīng)用中，saw溫度傳感器能夠?qū)Ω邏洪_(kāi)關(guān)柜易熱的觸頭部分進(jìn)行采集，并根據(jù)有限元場(chǎng)的模擬，將每一個(gè)開(kāi)關(guān)柜都安設(shè)至少六個(gè)溫度傳感器，由傳感器通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)ZigBee的發(fā)送傳遞到溫度采集器和上機(jī)位溫度集中器之中。溫度集中器能夠在瞬時(shí)完成對(duì)數(shù)據(jù)的獲取和比對(duì)，并將數(shù)據(jù)內(nèi)容和比對(duì)結(jié)果由RS232總線，導(dǎo)入到OPC服務(wù)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。如圖1所示。

在具體的實(shí)踐當(dāng)中，saw溫度傳感器由于是無(wú)源器件，因此能夠解決高壓絕緣問(wèn)題、布線成本問(wèn)題以及外部供電等問(wèn)題，提升了可靠性。溫度采集器方面，本文根據(jù)系統(tǒng)的具體要求，分別進(jìn)行了硬件和軟件兩個(gè)方面的設(shè)計(jì)。溫度采集器的硬件設(shè)計(jì)主要結(jié)合微軟公司對(duì)于OPC系統(tǒng)的使用要求，在保障工作效率的同時(shí)，提升采集工作的精準(zhǔn)度。軟件設(shè)計(jì)方面，本文主要采用了周期輪詢的設(shè)計(jì)方式，通過(guò)周期輪詢問(wèn)答和周期輪詢自動(dòng)查詢兩種方式，進(jìn)行具體的工作。

2.2 溫度集中器設(shè)計(jì)

溫度集中器需要具備電源模塊、ZigBee接收、GSM短信等硬件。其中，MCU為STC型號(hào)的單片機(jī)，這一型號(hào)單片機(jī)擁有四個(gè)高速一步串行的通信端口，同時(shí)具備極高抗干擾性、極低的功耗，符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。ZigBee接收硬件則選用Xbee Pro模塊，通過(guò)串口1和MCU進(jìn)行連接，完成信息的溝通。GSM短信硬件，則選用了某公司出品的SIM300型號(hào)雙頻通信，能夠在GSM和GPRS兩種頻段下進(jìn)行通信，通過(guò)串口2與MCU進(jìn)行連接。MCU則通過(guò)信息獲取完成數(shù)據(jù)分析，再通過(guò)串口3經(jīng)過(guò)總線傳送至上機(jī)位服務(wù)器端。

2.3 OPC服務(wù)器端設(shè)計(jì)

在服務(wù)器方面，根據(jù)kosrdk的開(kāi)發(fā)方法，本文設(shè)計(jì)了初始化工作模塊、ZigBee網(wǎng)絡(luò)查詢模塊、API函數(shù)模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用模塊等功能模塊。服務(wù)器的初始模塊需要包括初始化服務(wù)器、函數(shù)回調(diào)設(shè)置和服務(wù)器注冊(cè)等基礎(chǔ)功能；ZigBee網(wǎng)絡(luò)查詢需要具備設(shè)備列表分析功能，通過(guò)分析對(duì)各個(gè)設(shè)備的信息進(jìn)行查閱和詢問(wèn)，并通過(guò)掃描設(shè)備進(jìn)行OPC數(shù)據(jù)庫(kù)的子線程數(shù)據(jù)樹(shù)的顯示，從而為包含class ID的服務(wù)器和具有服務(wù)器刷新頻率的函數(shù)提供參數(shù)支持；API函數(shù)模塊方面，本文選用了KOS為OPC數(shù)據(jù)書(shū)添加必要的數(shù)據(jù)名稱、數(shù)據(jù)值、數(shù)據(jù)質(zhì)量和讀寫(xiě)規(guī)范等傳遞參數(shù)，在完成添加后，OPC的服務(wù)器端會(huì)根據(jù)列表直接運(yùn)行kosrdk.dll文件進(jìn)行進(jìn)程管理，再與OPC操作客戶端進(jìn)行鏈接。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，OPC技術(shù)通過(guò)無(wú)源無(wú)線的整體架構(gòu)方式和分布式的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法，在變電系統(tǒng)的高壓開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)中具有極強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。通過(guò)合理的OPC系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以使整個(gè)監(jiān)測(cè)流程得到充分的控制，幫助工作人員通過(guò)分析準(zhǔn)確無(wú)誤地對(duì)開(kāi)關(guān)柜狀態(tài)進(jìn)行分析。

參考文獻(xiàn)

[1]陳金，覃奇，彭光尼，等.聲表面波溫度傳感器在電力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].電氣技術(shù)，201l，（12）：93-95.

[2]李正軍，高顯揚(yáng)，崔嵩.OPC技術(shù)在數(shù)字化變電站智能電子裝置中的應(yīng)用[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2015，28（5）：79-81.