劉明輝，孟華慧，劉文貴，劉振方，梁 杰

(1.國(guó)網(wǎng)河北滄州供電公司，河北 滄州 061001；2.國(guó)網(wǎng)河北獻(xiàn)縣供電公司，河北 獻(xiàn)縣 062250；3.河北工程技術(shù)高等專(zhuān)科學(xué)校，河北 滄州 061001)

智能配電監(jiān)控系統(tǒng)是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，采用智能電力儀表和智能開(kāi)關(guān)設(shè)備、綜合保護(hù)裝置等，經(jīng)電力監(jiān)控管理軟件組態(tài)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。對(duì)配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遙控、遙測(cè)、遙信等功能，對(duì)配電系統(tǒng)各種運(yùn)行開(kāi)關(guān)量狀態(tài)和電量參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和顯示，實(shí)現(xiàn)事故異常報(bào)警、事件記錄和打印、統(tǒng)計(jì)報(bào)表的整理和打印、電能量成本管理和負(fù)荷監(jiān)控等綜合功能。使設(shè)備按最佳運(yùn)行工況，可完整地掌握配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并做出相應(yīng)的決策和處理，同時(shí)可以使值班管理人員根據(jù)配電系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行負(fù)荷分析、合理調(diào)度、遠(yuǎn)控合分閘、躲峰填谷，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)的現(xiàn)代化運(yùn)行管理，使配電系統(tǒng)更安全、合理、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高配電系統(tǒng)的可靠性。

1 智能配電監(jiān)控管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

圖1 智能低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

智能配電監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可分為3個(gè)層次：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層、監(jiān)控管理層[1]。如圖1所示。這種配電監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、組網(wǎng)靈活、具有良好的開(kāi)放性，對(duì)中小企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能配電監(jiān)控具有較好的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

(1)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層由現(xiàn)場(chǎng)智能裝置組成，包括智能電力儀表、功率因數(shù)控制器、智能配電監(jiān)控保護(hù)模塊等，主要負(fù)責(zé)采集底層信息和進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制。實(shí)現(xiàn)對(duì)各配電回路的各種電量參數(shù)(電壓、電流、功率、電能等)的監(jiān)測(cè)，對(duì)各回路的分合狀態(tài)、故障信息報(bào)警，配合軟件進(jìn)行監(jiān)視和控制。

(2)網(wǎng)絡(luò)層提供了底層設(shè)備到監(jiān)控管理層之間的連接。根據(jù)用戶(hù)方案及要求的不同，網(wǎng)絡(luò)層可充分運(yùn)用現(xiàn)有的通信技術(shù)手段，采用多種通信方式實(shí)施具體的連接，通信接口服務(wù)器可采用 RS232/485轉(zhuǎn)換接口、TC P/IP串口服務(wù)器、GPRS DTU等。

(3)監(jiān)控管理層由監(jiān)控計(jì)算機(jī)和監(jiān)控軟件組成，通過(guò)通信接口服務(wù)器實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)互聯(lián)。上位機(jī)采用工控機(jī)，監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)、用戶(hù)界面、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存管理、報(bào)表、曲線(xiàn)、事件和報(bào)警、故障記錄等功能?；贛odbus規(guī)約，收集由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模塊采集的各種電力參數(shù)及故障信號(hào)，并且通過(guò)系統(tǒng)軟件進(jìn)行統(tǒng)一的處理、分類(lèi)、歸納和總結(jié)，對(duì)配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中、全面、實(shí)時(shí)監(jiān)控[2]。

2 組態(tài)王和青智8967B電力儀表的通信

2.1 組態(tài)軟件功能[3]

監(jiān)控組態(tài)系統(tǒng)是數(shù)據(jù)收集處理中心、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中心。亞控組態(tài)王6.53是運(yùn)行在Microsoft Windows中文平臺(tái)的通用組態(tài)軟件，軟件主要包括工程管理器、工程瀏覽器和運(yùn)行系統(tǒng)，具有豐富的驅(qū)動(dòng)程序，支持多種通信方式。組態(tài)王使用簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)周期短，開(kāi)發(fā)費(fèi)用低，因而廣泛應(yīng)用于電力、給排水、石油、化工、智能建筑等領(lǐng)域。監(jiān)控組態(tài)軟件具有如下主要功能：

1)數(shù)據(jù)采集與處理。組態(tài)王與智能電力儀表通信，訪問(wèn)相關(guān)設(shè)備寄存器來(lái)獲得各設(shè)備的運(yùn)行情況，顯示采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)值。

2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)表、曲線(xiàn)功能。具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)功能，能夠?qū)崟r(shí)顯示數(shù)據(jù)變化的記錄，并可以查詢(xún)歷史數(shù)據(jù)的記錄，形成實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)報(bào)表以及實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)曲線(xiàn)。

3)控制功能。在上位機(jī)端可對(duì)智能儀表等進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

4)報(bào)警功能。當(dāng)有事故或故障發(fā)生時(shí)，計(jì)算機(jī)可以發(fā)出聲光報(bào)警，并在監(jiān)控界面上給出提示，保證了系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

5)打印功能。打印各種報(bào)表、曲線(xiàn)、運(yùn)行記錄、事件/事故報(bào)警數(shù)據(jù)等。

2.2 青智8967B電力儀表主要功能

青島青智儀器有限公司生產(chǎn)的8967B綜合電量監(jiān)測(cè)儀，是一種利用單片機(jī)技術(shù)，直接對(duì)三相交流信號(hào)采樣、分析、處理的智能型綜合儀表?？蓽y(cè)量三相電壓、三相電流、三相功率、總功率、功率因數(shù)、頻率、累計(jì)電能等參數(shù)，具有串行通信功能，串行口有兩種：RS232，RS485，用戶(hù)可以根據(jù)自己的需要選擇其中的一種。遵循Modbus-RTU通訊規(guī)約。

2.3 組態(tài)王與青智電力儀表的通信

(1)首先通過(guò)組態(tài)王工程管理器建立一個(gè)新工程——智能配電監(jiān)控系統(tǒng)，并將其設(shè)為當(dāng)前工程。

(2)然后進(jìn)入當(dāng)前工程的開(kāi)發(fā)環(huán)境——工程瀏覽器環(huán)境，在組態(tài)王中定義邏輯設(shè)備時(shí)，選擇PLC→M odiconPLC→Modbus(RTU)協(xié)議→串行→設(shè)備名稱(chēng)：青智綜合電量監(jiān)測(cè)儀8967B→選擇串口COM 1(如果采用RS232/RS485轉(zhuǎn)換接口，如此即可；如果采用 TCP/IP串口服務(wù)器，則選擇串口服務(wù)器映射的串口；如果采用GPRS DTU，需將“使用虛擬串口”選中，并配置虛擬串口設(shè)備的相關(guān)信息。)→地址設(shè)定為和電力儀表相同地址。并配置如下通信參數(shù)：波特率為9600，數(shù)據(jù)位為8位，停止位為1位，校驗(yàn)位為偶校驗(yàn)。

(3)在組態(tài)王數(shù)據(jù)詞典中定義變量時(shí)，寄存器地址應(yīng)為實(shí)際設(shè)備Modbus地址寄存器地址(16進(jìn)制)轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制再加1，前面添加9，即9XXXX。例如：A相電流1606(16進(jìn)制)— 5638(10進(jìn)制)+1— 95639；總有功功率1614(16進(jìn)制)— 5652(10進(jìn)制)+1— 95653。

1)讀取電壓、電流、功率(有功、無(wú)功)、功率因數(shù)、頻率、電能(有功、無(wú)功)、時(shí)間、電壓倍率、電流倍率的數(shù)據(jù)類(lèi)型選擇：FLO AT，讀寫(xiě)屬性選擇：只讀。

2)設(shè)置電壓、電流倍率的數(shù)據(jù)類(lèi)型選擇：FLO AT，讀寫(xiě)屬性選擇：讀寫(xiě)。

3)設(shè)置線(xiàn)制、電能啟動(dòng)、停止、清零的數(shù)據(jù)類(lèi)型選擇：UIN T，讀寫(xiě)屬性選擇：只寫(xiě)。

4)讀取線(xiàn)制、通訊地址、波特率、電能狀態(tài)的數(shù)據(jù)類(lèi)型選擇：U IN T；讀寫(xiě)屬性選擇：只讀。

(4)進(jìn)入組態(tài)王的畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，完成組態(tài)王與青智電力儀表通信的監(jiān)控畫(huà)面。監(jiān)控界面主要包含：一次系統(tǒng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)報(bào)表、實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)曲線(xiàn)、故障報(bào)警查詢(xún)等。在配電一次系統(tǒng)圖中顯示實(shí)測(cè)的電參量數(shù)值，主要包括電流、電壓、功率、耗電量等實(shí)時(shí)參數(shù)。以某公司為例所做的配電運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)畫(huà)面如圖2所示。

(5)對(duì)畫(huà)面圖素等進(jìn)行動(dòng)畫(huà)鏈接，并進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試。

(6)進(jìn)行W EB發(fā)布，配置相應(yīng)的用戶(hù)名和密碼，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程IE瀏覽器監(jiān)控。

圖2 某公司配電運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)畫(huà)面

3 結(jié)語(yǔ)

本文提出了一種低成本、網(wǎng)絡(luò)化的智能配電監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)介紹了組態(tài)王和青智電力儀表在智能配電監(jiān)控系統(tǒng)中的通信方法。智能配電監(jiān)控系統(tǒng)中不同的監(jiān)控組態(tài)軟件和其它現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備(功率因數(shù)控制器、回路監(jiān)控單元、綜合保護(hù)裝置等)的通信與此相似。只要正確選擇配電系統(tǒng)中的元件設(shè)備、明確監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)通信協(xié)議及總線(xiàn)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)合理的組網(wǎng)方案，就能構(gòu)建科學(xué)合理的智能配電監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遙控、遙測(cè)、遙信等功能，實(shí)現(xiàn)配電站的少人或無(wú)人值守，使配電系統(tǒng)更安全、合理、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高配電系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的現(xiàn)代化運(yùn)行管理。

[1]高文逸，戎俊.低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建[J].電工電氣，2009(8)：27-28.

[2]胡力勤.基于Modbus總線(xiàn)的智能低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建[J].電工電氣，2010(8)：44-45.

[3]劉文貴，劉振方.工業(yè)控制組態(tài)軟件應(yīng)用技術(shù)[M ].北京：北京理工大學(xué)出版社.2011.