前言：

      隨著計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。微機保護、故障錄波器、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、計算機調(diào)度自動化等都已成功運用到電力系統(tǒng)中，提高了電力系統(tǒng)的運行及管理水平。大型DCS電力控制系統(tǒng)成本高、系統(tǒng)復(fù)雜、維護不便，不適于一般企業(yè)的使用。而采用工業(yè)級計算機系統(tǒng)、SuperMonitor監(jiān)控軟件、多協(xié)議數(shù)據(jù)采集裝置組成的監(jiān)控系統(tǒng)，可很方便實現(xiàn)開關(guān)量、模擬量、電量的采集和開關(guān)的控制，以及數(shù)據(jù)處理，為企業(yè)電力系統(tǒng)監(jiān)控提供一個簡單、可靠、穩(wěn)定，功能強大的應(yīng)用平臺，系統(tǒng)實時性好，易于維護，且可移植性好。

1.監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)

1.1.SuperMonitor監(jiān)控軟件簡介

      SuperMonitor運行在Win2000（sp4）/Win XP（sp2）系統(tǒng)平臺上，用戶利用它可以快速構(gòu)造生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)，方便地構(gòu)造適應(yīng)自己需要的計算機監(jiān)控畫面，在任何需要的時候?qū)F(xiàn)場的信息實時地傳送到控制室并在屏幕上顯示出來。管理人員不需要深入生產(chǎn)現(xiàn)場，就可以獲得各種實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，優(yōu)化控制現(xiàn)場作業(yè)，提高勞動生產(chǎn)效率。SuperMonitor組態(tài)軟件為用戶提供了從設(shè)備驅(qū)動、數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出等組態(tài)工作的操作平臺。它具有多任務(wù)、多線程功能，提供豐富的設(shè)備驅(qū)動構(gòu)件及豐富的圖庫元件，用戶也可以隨時根據(jù)自己的需求擴充系統(tǒng)的功能，給了用戶極大的使用靈活性。

1.2.系統(tǒng)開發(fā)過程

(1)配置I／0設(shè)備。

      SuperMonitor支持的硬件設(shè)備包括：可編程控制器(PLC)、智能模塊、板卡、智能儀表、變頻器等。工程人員可以把每一臺下位機看作一種設(shè)備，不必關(guān)心具體的通信協(xié)議，只需在SuperMonitor的設(shè)備庫中選擇相應(yīng)設(shè)備的類型，然后按照“設(shè)備配置”向?qū)У奶崾疽徊讲酵瓿砂惭b即可，使驅(qū)動程序的配置更加方便。

(2)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫。

      數(shù)據(jù)庫是SuperMonitor最核心的部分，是聯(lián)系上位機和下位機的橋梁。在數(shù)據(jù)庫中存放的是變量的當(dāng)前值，變量的集合稱為“數(shù)據(jù)詞典”。數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息。工程人員根據(jù)需要建立內(nèi)存變量和I／O變量，配置變量的類型和各種屬性，并將I／0變量與相應(yīng)的I／O設(shè)備寄存器連接。

(3)制作圖形畫面。

      根據(jù)生產(chǎn)操作要求建立自己需要的畫面，利用SuperMonitor6．0提供的豐富圖庫，在每個畫面上生成互相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動態(tài)圖。畫面包括具備一定功能的按鈕及菜單、實時數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)顯示、實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線、報警顯示等。

(4)定義動畫連接。

      建立動畫連接使畫面上的圖形對象與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變量之間建立了一種特定的對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)變量的值改變時，圖形對象可以按動畫連接的要求改變顏色、尺寸、位置、填充百分?jǐn)?shù)等。也可以通過圖形對象改變數(shù)據(jù)變量的值。

（5)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。

      SuperMonitor完全基于網(wǎng)絡(luò)的概念，是一種真正的客戶機_服務(wù)器模式，支持分布式歷史數(shù)據(jù)庫和分布式報警系統(tǒng)，支持TCP／IP協(xié)議。工程人員根據(jù)系統(tǒng)需要設(shè)立IO服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、報警服務(wù)器、登錄服務(wù)器、WEB服務(wù)器和客戶端。

(6)運行和調(diào)試。

       在開發(fā)過程中，可以不斷運用實時運行環(huán)境。利用SuperMonitor信息窗口運行和調(diào)試在畫面制作系統(tǒng)中建立的圖形畫面。

2.企業(yè)電力監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

(1)  計算機監(jiān)控系統(tǒng)組成。

       中鋁某分公司動力廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)主要由上位機、前置數(shù)據(jù)采集通訊機和底層設(shè)備三部分組成。底層設(shè)備主要包括開關(guān)保護和控制單元（ABB REF542plus）、多功能表、可編程控制器(PLC)、消弧消諧裝置和GPS校時裝置等。前置通訊機主要進行通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換，使上位機能與多種協(xié)議的設(shè)備進行通訊，完成數(shù)據(jù)采集、控制命令下發(fā)等。上位機由硬件和軟件組成，硬件包括工控計算機和打印機，軟件由操作系統(tǒng)、OFFICE辦公軟件、SuperMonitor工控軟件和其它一些應(yīng)用軟件組成，上位機從通訊機獲取數(shù)據(jù)，在畫面上實時顯示，并進行數(shù)據(jù)處理，存儲歷史數(shù)據(jù)，形成歷史曲線和報表輸出，同時向通訊機寫入數(shù)據(jù)，完成開關(guān)分合閘等操作。

      上位機與前置通訊機通過雙絞線連接，采用Modbus TCP/IP協(xié)議，通訊機與底層設(shè)備采用RS-485連接，通訊機通過編程實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換，使上位機能與多種不同協(xié)議（Modbus RTU、DL104等）的設(shè)備進行連接。

(2)動力廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)。

①數(shù)據(jù)實時采集和自動記錄。

      SuperMonitor通過設(shè)備驅(qū)動程序以及通訊機與底層設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換，因此需要在軟件中定義設(shè)備和變量。首先應(yīng)該明確的是:軟件中定義的設(shè)備是依據(jù)Modbus協(xié)議定義出的邏輯上的設(shè)備，一個設(shè)備對應(yīng)一種類型的寄存器，以ABB REF542plus為例，1臺REF542最多可能定義Modbus協(xié)議中所規(guī)定的4種類型的寄存器。我們要采集的數(shù)據(jù)全部存放在REF542的3xxxx和lxxxx地址寄存器中，就相應(yīng)地對每臺REF542都定義兩種類型寄存器，而模擬量定義時需要指明數(shù)據(jù)類型，指明數(shù)據(jù)類型實際上就暗含著指明了該點需要讀取的寄存器個數(shù)。數(shù)據(jù)類型的確定應(yīng)該參照設(shè)備寄存器表格中給出的類型及測量量的長度，分清是有符號數(shù)還是無符號數(shù)，占用了1個寄存器還是2個寄存器。通過工程中的實例更容易說明白。

      各電壓電流被測量量的長度都是4個字節(jié)，即占用兩個寄存器單元，因此要將電壓電流等測量量定義成浮點數(shù)（32位）。

②系統(tǒng)管理。

       點擊頂層菜單“系統(tǒng)管理”按鈕，彈出圖示菜單，其中包括用戶登錄、用戶管理、修改口令、用戶注銷和退出系統(tǒng)，操作人員可根據(jù)個人權(quán)限登錄相關(guān)帳戶，系統(tǒng)對操作控制、報表查詢打印等設(shè)置了訪問權(quán)限，只有當(dāng)?shù)卿浻脩舻臋?quán)限大于設(shè)置的權(quán)限時操作者才能進行訪問，保證系統(tǒng)安全。用戶可通過“用戶管理”來進行添加和刪除用戶帳戶，對帳戶進行管理。
 
③主畫面顯示。畫面實時顯示各小車位置、開關(guān)開合狀態(tài)和各線路相關(guān)數(shù)據(jù)（電流、電壓、功率等）。

④實時趨勢曲線。

      在運行過程中，通過實時趨勢曲線的變化情況可以對各高壓開關(guān)柜電流、電壓進行實時監(jiān)控。有功功率、無功功率的變化情況用趨勢曲線圖顯示直觀方便。

⑤歷史趨勢曲線。

      歷史趨勢曲線中繪制了數(shù)據(jù)變量的歷史變化情況，值班人員可以通過界面上的各種查詢操作按鈕，得到所選擇的變量的趨勢曲線。還可以任意設(shè)定時間段讓系統(tǒng)繪制出這段時間內(nèi)的變量趨勢曲線，界面上右側(cè)會顯示變量在這段時間內(nèi)的最大值、最小值、平均值和所選擇時間點的當(dāng)前值。

⑥斷路器、小車操作。

      每種操作均有專門操作界面，且必須滿足一定權(quán)限后才能進行。界面中顯示要進行此項操作所必須滿足的條件。任一條件不滿足均不能進行此項操作。命令下達(dá)后，界面上的流程圖會實時顯示此命令的執(zhí)行過程，命令是順利執(zhí)行還是執(zhí)行過程中某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題均一目了然。

⑦報警功能。

      當(dāng)報警信號從設(shè)備傳來時，計算機屏幕立即彈出實時報警窗口，實時報警窗口顯示報警變量的變量名、報警日期、報警時間、報警值、報警類型、限值、恢復(fù)值、變量描述、所屬報警組、機器名和優(yōu)先級。報警事件產(chǎn)生后會立即被記錄進數(shù)據(jù)庫，以備日后查詢。

⑧報表系統(tǒng)。

      動力廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)報表分兩類：日報表和月報表。日報表顯示當(dāng)日每條線路每小時電度表表底數(shù)據(jù)，可選擇日期進行報表查詢，并可實時進行打印。在月報表畫面中，可通過選擇日期以表格形式顯示所選月份每天電量，并進行月總耗電量統(tǒng)計和每天平均耗電量計算。

⑨報警查詢。

      在報警查詢系統(tǒng)中。有按時間查詢、報警組查詢、綜合查詢和全部查詢四種查詢方式，通過設(shè)置時間、報警組和查詢方式可以非常靈活地進行各種歷史報警查詢。并可進行打印。

⑩系統(tǒng)其他功能。

      數(shù)據(jù)采樣周期為1000ms，符合監(jiān)控系統(tǒng)實時性要求，數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)安全可靠，抗干擾能力強。上位軟件具備雙機熱備功能，當(dāng)主機出現(xiàn)故障時或通訊中斷時，從機將即時相應(yīng)，完成數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控功能。上位具備GPS對時功能，可按照用戶要求對下位所有設(shè)備進行校時，保證整個系統(tǒng)時鐘一致。

3.結(jié)束語

      中鋁某分公司動力廠電力監(jiān)控系統(tǒng)已于2008年12月調(diào)試完畢并驗收通過．用SuperMonitor進行組態(tài)實現(xiàn)的上位機監(jiān)控系統(tǒng)界面友好。運行穩(wěn)定，便于操作，系統(tǒng)的運行會大大改善企業(yè)對電力系統(tǒng)的管理水平，提高電網(wǎng)的安全運行系數(shù)，同時減輕了工人的勞動強度，將為企業(yè)帶來極大的效益。

參考文獻(xiàn)

1 廈門ABB低壓電器設(shè)備有限公司.PMC915電力監(jiān)測與控制裝置MODBUS串行通信協(xié)議.2003

2 ABB Xiamen Switchgear Co Ltd. Analysis of Modbus. 2002