威海職業(yè)學(xué)院信息工程系 徐進強

直流屏監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)

威海職業(yè)學(xué)院信息工程系 徐進強

本文論述了直流屏監(jiān)控系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用,介紹了一款自主研發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計特色、軟硬件設(shè)計方案以及實際應(yīng)用效果.實踐證明,該系統(tǒng)人機交互效果良好、性能可靠、功能更強大,具有一定的推廣和實用價值.

直流屏;電力系統(tǒng);無線通信

1.序言

隨著計算機與通信技術(shù)的飛速發(fā)展,電力系統(tǒng)向著電站無人值守、系統(tǒng)綜合自動化和網(wǎng)絡(luò)化管理的方向發(fā)展.直流屏是發(fā)電廠以及變電站中的電力操作電源的簡稱,它是電力系統(tǒng)的重要組成部分,直流屏的電源質(zhì)量、可靠性以及自動化程度對電力系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用.

本文設(shè)計的直流屏監(jiān)控系統(tǒng),主要用于監(jiān)測直流屏設(shè)備的運行狀態(tài),綜合運用了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),通過GSM模塊與管理維護人員進行通信,實現(xiàn)了信息的遠程傳輸,降低了維護人員的工作強度,并通過觸屏式人機界面實時顯示,同時可以將異?；蚬收闲畔⒓皶r發(fā)送給設(shè)備的維護人員.該系統(tǒng)能夠在異常狀態(tài)未上升至故障時就被發(fā)現(xiàn)并予以排除,能夠最大程度上保證直流屏系統(tǒng)工作狀態(tài)正常,從而保證電力系統(tǒng)的安全運行.

2.直流屏監(jiān)控系統(tǒng)

該直流屏監(jiān)控系統(tǒng)主要可以監(jiān)測三相交流輸入電壓、三路直流電壓、兩路電流數(shù)據(jù),十路數(shù)字信號.其中AC/DC信號可以用于監(jiān)測輸入電壓與蓄電池組電壓;電流信號可以用于監(jiān)測蓄電池組的工作狀態(tài);十路數(shù)字信號可以根據(jù)用戶使用環(huán)境搭配不同功能的數(shù)字傳感器.

2.1 硬件設(shè)計方案與特色

硬件設(shè)計應(yīng)該從均衡高性能、低成本、易維修等方面來考慮.直流屏監(jiān)控系統(tǒng)采用高速高性能工業(yè)微控制器作為主控芯片,性能可靠,芯片內(nèi)部集成了ADCDAC轉(zhuǎn)換電路,解決了ADDC信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換供單片機采集與分析處理;通過電磁兼容設(shè)計對GSM通信模塊與低頻電路信號進行了隔離,從而增強了系統(tǒng)的安全性;人機交互采用7英寸觸控彩屏設(shè)計;數(shù)據(jù)采集傳輸使用并行接口接入主板;模擬信號與數(shù)字信號同步監(jiān)測同步顯示,采樣部分電路相對獨立.

蓄電池組是整個直流屏系統(tǒng)的核心部分,對蓄電池組的監(jiān)控與檢測是保證直流屏系統(tǒng)運行正常的核心要務(wù).本套系統(tǒng)可以通過搭配不同的傳感器可以實時監(jiān)測蓄電池組電壓、電流和電池室溫度,對蓄電池組電壓.溫度進行巡檢,能夠及時發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài),確保直流系統(tǒng)的運行安全.

發(fā)電廠與變電站的直流系統(tǒng)比較復(fù)雜,通過電纜線與室外配電裝置的端子箱、操作機構(gòu)相連.另外,在安裝過程中有可能會造成線路絕緣層的損傷導(dǎo)致系統(tǒng)接地.因此,在直流屏系統(tǒng)中加入了開關(guān)量監(jiān)測的端子模塊.在實際應(yīng)用中,當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生一點接地的時候,由于沒有短路電流,熔斷器不會熔斷,使得系統(tǒng)仍能繼續(xù)運行;若此時發(fā)生另一點接地,可能會引起信號回路、控制回路、繼電保護回路和自動裝置回路的誤動作.因此,對直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測是十分必要的.該直流屏監(jiān)控系統(tǒng)引入了開關(guān)量的監(jiān)測功能,有效的解決了傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)傳感器構(gòu)成復(fù)雜相應(yīng)不靈敏的缺點.

2.2 軟件編寫流程

在軟件設(shè)計方面,利用單片機的中斷功能實現(xiàn)多路程序在邏輯上的并行運行,細節(jié)處理上確保了交流信號與直流信號同時采集的工作狀態(tài)的穩(wěn)定.當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)信息異常之后,自動向管理員發(fā)送提示信息,若異常狀態(tài)不清除,不再重復(fù)發(fā)送信息.當(dāng)有新的異常狀態(tài)發(fā)生以后,能上傳新的信息,程序仍舊循環(huán)執(zhí)行.程序設(shè)計總體流程圖如圖1.

圖1

2.3 應(yīng)用效果分析

國內(nèi)同類型產(chǎn)品大多數(shù)功能單一,或者是性能不夠完善,一般使用232與485模塊電平轉(zhuǎn)換之后與計算機進行串口通信,未使用無線通信模式,靈活性不足.國外的許多同類型產(chǎn)品,性能雖高,但是不能很好的根據(jù)用戶的實際需求搭配不同功能的傳感器模塊.而且價格過于昂貴.

該直流屏監(jiān)控系統(tǒng)可以在變電廠、發(fā)電站、醫(yī)院、油田等使用直流屏系統(tǒng)的多種場合使用,結(jié)構(gòu)簡單,安裝、調(diào)試方便,性能可靠,人機交互界面友好,易于操作.該系統(tǒng)改變了以往產(chǎn)品使用現(xiàn)場總線通信的工作方式,使用無線模塊進行數(shù)據(jù)交換,根據(jù)實際需求靈活搭配外置的數(shù)字傳感器模塊;可同時監(jiān)測直流電壓與交流電壓,直流電流與多路數(shù)字信號,功能更強大;自帶液晶屏幕,提供了良好的觸屏式人機交互界面.該系統(tǒng)有效降低了管理維護人員的工作強度,使得無人值守成為現(xiàn)實.

3.結(jié)束語

隨著電力智能化的不斷發(fā)展,無人值守構(gòu)想逐漸被人們重視,智能供電設(shè)備越來越被關(guān)注,監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計也綜合考慮了性能與易維護性.本文提出的直流屏監(jiān)控系統(tǒng)模塊集成度高,易于維修更換,采用交流信號與直流信號、數(shù)字信號與模擬信號同步監(jiān)測的工作模式,使用GSM無線移動網(wǎng)絡(luò)與管理維護人員進行人機交互,任意一路信號異常即向工作人員發(fā)送整機狀態(tài)信息,從而有效降低了工作人員的值守工作強度,可以使用戶遠程獲取異常信息,大大提高了工作效率.

[1]季興龍.基于MSP430直流屏電源電壓檢測系統(tǒng)[J].電子質(zhì)量,2014,(10):8-10.

[2]任克英.直流屏在線監(jiān)測系統(tǒng)在新陽集控站的應(yīng)用[J].電世界,2011,(2):39-40.

徐進強(1974-),男,山東青島人,碩士,副教授,專業(yè)帶頭人,主要研究方向為嵌入式技術(shù)開發(fā).