郭其勇，陳彩蓮，李 飛

(上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院，上海 201100)

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一種智能母線槽在線監(jiān)測系統(tǒng)的解決方案*

郭其勇，陳彩蓮，李 飛

(上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院，上海 201100)

研究建立了一套母線槽實(shí)時(shí)在線監(jiān)測系統(tǒng)(SIMACS)，其集成了多種類型采集傳感器，通過服務(wù)器發(fā)送指令，具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示功能，子節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)信息均能在上位機(jī)管理系統(tǒng)上查看。獲得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為用戶建立溫度場模型，預(yù)防母線槽系統(tǒng)故障提供了技術(shù)保障。

SIMACS；服務(wù)器指令；上位機(jī)管理系統(tǒng)

現(xiàn)代高層建筑和大型車間需要巨大的電能，面對這龐大的負(fù)荷，母線槽系統(tǒng)[1]作為一個(gè)高效輸送電流的配電裝置，適應(yīng)了越來越高的建筑物和大規(guī)模工廠經(jīng)濟(jì)合理配線的需要；與此同時(shí)也對母線槽現(xiàn)場運(yùn)行提出了越來越高的高求。由于環(huán)境的變化(環(huán)境溫度、濕度和擾動等)，母線槽本身導(dǎo)體的散熱性能受到影響，在一些風(fēng)電場中經(jīng)常會出現(xiàn)短路事故，這主要是由于外界環(huán)境變化，導(dǎo)致連接器處導(dǎo)體溫度驟升，使絕緣層受到破壞，造成短路拉弧的現(xiàn)象。基于風(fēng)電場環(huán)境惡劣，塔筒垂直高度近90 m，人為監(jiān)控不現(xiàn)實(shí)，搭建一個(gè)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測母線槽運(yùn)行狀況并具備預(yù)警功能的系統(tǒng)顯得尤為必要。

1 監(jiān)測系統(tǒng)整體方案

SIMACS系統(tǒng)基于CG-227系列多種傳感器集成模塊，在轉(zhuǎn)子與定子回路母線連接處安裝相關(guān)傳感器，實(shí)時(shí)采集母線槽運(yùn)行數(shù)據(jù)。系統(tǒng)框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框架圖

SIMACS系統(tǒng)以服務(wù)器作為上位機(jī)來進(jìn)行相關(guān)控制，對CG-227傳感器集成系統(tǒng)采集的信號進(jìn)行發(fā)送與接收、監(jiān)控，并實(shí)時(shí)通信。通過對采集的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行刷選，應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行仿真分析，建立溫度場數(shù)學(xué)模型，結(jié)合事故短路溫度突變臨界值來設(shè)定預(yù)警值，以提醒現(xiàn)場維護(hù)人員進(jìn)行回路檢查。

上位機(jī)方案設(shè)計(jì)流程圖如圖2所示。

圖2 上位機(jī)方案設(shè)計(jì)流程圖

2 溫濕度、位移采集模塊[2]

母線運(yùn)行環(huán)境對硬件要求很高，所以采用的傳感器具備抗擾性強(qiáng)、采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)據(jù)的正確與否直接影響溫度場建模的準(zhǔn)確性。采集模塊主要包含溫度采集模塊和濕度采集模塊，其將物理信號轉(zhuǎn)換為電信號，通過串口服務(wù)器進(jìn)行指令的通信、傳輸。

傳感器采集程序[3]如下：

Private Sub Winsock1_DataArrival(ByVal bytesTotal As Long)

Dim ii As Integer

ii = Winsock1.BytesReceived '接收數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)

Dim bytesread() As Byte '字節(jié)數(shù)組

Dim i As Integer

Dim sdsjjygw, sdsjjydw As Byte

sdsjjygw = Int(CRC16(bytesread(), 0, ii - 2) / 256)

sdsjjydw = Int(CRC16(bytesread(), 0, ii - 2) Mod 256)

If sdsjjygw <> CLng(bytesread(ii - 1)) Or sdsjjydw <> CLng(bytesread(ii - 2)) Then 'CRC16校驗(yàn)

Exit Sub

End If

conn.BeginTrans

sqlstr = "delete from IDM30參數(shù)信息表 where 采集時(shí)間<'" & CDate(Date - 30) & "'"

conn.Execute sqlstr '刪除30天之前是數(shù)據(jù)

sqlstr = "delete from IDM30臨時(shí)數(shù)據(jù)表"

conn.Execute sqlstr '刪除原有數(shù)據(jù)

Dim lssjid As Integer

......

conn.CommitTrans

End Sub

3 通信模塊

為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測母線槽系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，應(yīng)選用穩(wěn)定的傳輸通道，以確保采集的數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確?；谏鲜瞿繕?biāo)，筆者選用MODBUS協(xié)議下的RTU模式，并采用RS485作為硬件接口。MODBUS是一種國際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，用于不同廠商之間的設(shè)備交換數(shù)據(jù)(一般是工業(yè)用途)，MODBUS協(xié)議又分RTU、ASCII和TCP等3種模式，其中前2種所用的物理硬件接口都是串行通信口；而TCP則是為了順應(yīng)當(dāng)今世界發(fā)展潮流，采用Ethernet或Internet來連接傳送數(shù)據(jù)。RS485具有接口信號電平低、不易損壞電路芯片、傳輸速率快、抗噪聲干擾強(qiáng)[4]和通信距離長等諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)共線路結(jié)構(gòu)是在一對平衡傳輸線的兩端都配置終端電阻，其在任意位置放置發(fā)送器、接收器和組合收發(fā)器，實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸中多個(gè)驅(qū)動器共用同一傳輸線的多點(diǎn)應(yīng)用。

4 上位機(jī)管理系統(tǒng)

為了方便用戶直觀地觀察到子節(jié)點(diǎn)運(yùn)行情況，遠(yuǎn)程監(jiān)控母線槽運(yùn)行情況的變化，SIMACS利用VB6.0編寫了上位機(jī)管理系統(tǒng)(見圖3)。該系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)庫采集端口、節(jié)點(diǎn)信息、傳感器曲線變化、端口設(shè)定和3D界面走向(見圖4)等功能[5]。

圖3 上位機(jī)管理系統(tǒng)

圖4 節(jié)點(diǎn)3D界面

5 結(jié)語

本文從用戶現(xiàn)場需求出發(fā)，建立了一套完整的母線槽監(jiān)測系統(tǒng)，通過服務(wù)器向各個(gè)子節(jié)點(diǎn)發(fā)送指令，基于MODBUS-RTU傳輸方式，并用CRC16校驗(yàn)，通信過程通過VB編寫的上位機(jī)界面實(shí)時(shí)查看節(jié)點(diǎn)動態(tài)信息。整個(gè)系統(tǒng)在調(diào)試過程中運(yùn)行穩(wěn)定，所測的結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行情況吻合，滿足了用戶的需求。

[1] 唐紅兵, 等.低壓智能母線控制系統(tǒng)：中國，201120107604.8[P]. 2011-09-14.

[2] 李慶杰，許志紅.封閉式母線槽溫濕度智能監(jiān)測系統(tǒng)[J].電器與能效管理技術(shù), 2012(12):17-20.

[3] 張少軍.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京：中國電力出版社，2010.

[4] 陸玉軍，徐勇.智能變電站中低壓母線保護(hù)設(shè)計(jì)[J].江蘇電機(jī)工程, 2014, 33(3):21-25.

[5] 張瑜，等.基于VB的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)[J]. 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備, 2007, 35(1):29-30.

* 江蘇省智能化低壓母線系統(tǒng)工程科技項(xiàng)目(BM2014367)

責(zé)任編輯 鄭練

A Monitoring System Solution to Busbar

GUO Qiyong, CHEN Cailian, LI Fei

(School of Electronic Information and Electrical Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 201100, China)

The smart integrated monitoring and controlling system integrates a variety of collection sensors, and they send command through the servers. The monitoring system is equipped with the data display function. Users can check the nodes information on the host computer management system. Gathering-data helps users to create a temperature field model and prevent the system from the malfunction.

SIMACS, server commands, host computer management system

TP 274+.2

A

郭其勇(1990-)，男，碩士研究生，主要從事無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信組建等方面的研究。

2016-05-31