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对于自动化电力数值监测的预设

　一
、总体设计
　　二


、系统主要模块说明

　　1.采集装置信息采集装置采用自行设计的数字化采集板
，能够通过先进的软件算法及可靠的硬件电路
，突破了传统的界跟，通过通讯网络传输电量数据

，并且使得电量的采集／变送更为简洁
，高效

。通过分布式安装在测量现场的终端设备，用一条双绞线屏蔽电缆既可实现远距离传输各种电量数据


，能够满足工业用电现场空间小信号线路多的特点
。

　　采集装置的工作原理：三相电流经过电流变换器（CT）


、三相电压经电压变换器（PT）经滤波后由采样芯片进行同步采样




、保持
、A/D转换成数字信号
，送入采集板的中央处理单元DSP进行自动分类计算和数据处理
，并把超标数据存储在非易失性的存储器里
；通过通信接口实现与智能处理单元相连
，通信中对自动化信号的阻止研讨由数据处理中心实现对数据的分析管理；CPLD实现对整个系统的逻辑控制

。

　　2.智能处理单元

　　在本系统中采用西门子箱式PC作为智能处理单元，具有设备体积小
，可靠性高的特点





。

　　SIMATIC箱式PC620极为坚固紧凑，非常适合于在较小空间中要求具有较高处理性能的工业PC的应用

。具有2个插槽的PC板

、2个USB接口和高达1G的主存储器

，可以在非常狭小的空间中提供有效的灵活性。另外
，集成的PC卡接口能够轻松地对无线LAN节点或调制解调器节点进行整合


。

　　SIMATIC箱式PC 620具有较高的工业兼容性
，为了在恶劣环境中保证性能

，SIMATIC箱式PC的设计使用了高质量的部件


，以便实现24小时的连续运行

。

　　使用恒温控制的耐用风扇进行降压冷却的原理是其中取得的一项重要成果。耐冲击和抗震的硬盘和插件板固定装置以及增强了镀金表面效果的PC接口可以提供所需的接触可靠性，从而保证插入模块的正常运行





。箱式PC安装在一个全金属机壳中

，可以实现较高的电磁兼容性和机械坚固性
。

　　3.本地显示模块

　　每4个开关为一组
，采用PC104嵌入式工控机为处理单元

，通过安装在负载屏上的军用液晶显示单元，显示开关信息。

　　主机将检测到的数据


，通过串行口发送给显示单元

，通过图形的方式
，进行显示。显示内容包括电力系统一次回路单线图
、各个回路的工作状态

，电压、电流、功率等参数信息。

　　三
、数据通信

　　智能单元（西门子箱式PC）通过RS-485接口
，从数字采集模块得到每个开关的状态数据






，包括开关的通断状态



、故障信号、电气参数
。由于采用轮询的方式进行访问


，所以检测周期可以是固定的时间

。智能单元与采集模块的通信方式为
：采用全双工RS-485通讯
；传输波特率19200bps数据格式：异步通信方式
，1个起始位，8个数据为，1个停止位
。无奇偶校验位。

　　采集设备通过RS-485通讯的方式


，将数据发送给上位微机。上位微机通过轮询的方式
，访问每一个采集设备


。

　　采用波特率为19200bps时


，每一秒钟可以传输1920个字节（异步通信每字节8位）
。

　　每次轮询上位机请求数据
，使用如下协议



：1byte（起始）
，1byte（地址）

，1byte（命令）
，1byte（长度），nbyte（数据）1byte效验和
，1byte结尾共计6+n字节







。

　　鉴于上位机不传输数据给采集设备

，故n=0

，所以共需要6字节
。

　　下位机发送数据使用如下协议：1byte（起始），1byte（地址），1byte（命令）
，1byte（长度）





，nbyte（数据）1byte效验和，1byte结尾共计6+n字节。

　　需传送电压有效值
、电流有效值、频率、有功功率、无功功率、开关状态等数据共计12字节，每个量2个字节，采用二进制传输

。所以共需要18字节
。

　　因此每轮询一个开关，共计使用24个字节

。考虑到使用中断方式进行通讯

，加上微机响应中断的时间
。每个开关轮询使用时间至少需要10毫秒
。

　　如果有16个开关附件要轮询，每扫描一遍至少需要160毫秒。

　　如果上位机从开关中读入存储的瞬时数据，则将会在传输期间停止轮询
。

　　参数通过CAN总线向上一级网络传输。能够实现：a
、状态变化上报


，报文包括开关编号、变化状态、时间发生时间等信息b

、电气参数传递，包括电压、电流
、有功功率
、无功功率等信息，采用定时发送的方式发送，报文包括开关编号，参数种类和参数数值

。

　　c
、时间统一功能
，根据上位机的对钟命令，统一网络时间
。

　　d





、状态查询功能，根据上一级网络发来的请求命令
，传送当前开关的状态信息

。

　　e









、参数查询功能
，根据上一级网络发来的请求命令，传送所请求的开关的记录信息。

　　f、录波查询功能，根据上一级网络发来的请求命令

，传送所请求的开关的故障录波记录信息


。

　　在进行查询时，对开关的轮询工作不能停止，同时如果发生开关状态变化应仍然能够及时上报。

　　四、总结

　　本系统作为显示仪表使用时可以代替
：三相电流表
、三相电压表、三相视在功率表、三相有功功率表



、三相无功功率表

、三相功率因数表
、三相有功电能表、三相无功电能表


、频率表等

。实际测试效果表明
：本系统运行情况良好，具有很好的应用前景
。