電網模擬屏控制系統的制作

摘要： 本文介紹了一種結構簡單、硬件為分層分布式結構設計、便于擴充的電網模擬屏控制系統。用該系統與遠處的工作站連接，使用投影機配合生成畫面，簡化了屏面設計。該系統屏面美觀，操作方便，有一定的推廣價值。

關鍵詞：電網 模擬屏 控制系統

我國電網不斷發展，對于電網的有效管理的要求也越來越高。變電站和一些電力設施的管理實現無人值班，就是電網管理中的一個重大的技術改造問題，這樣才能使調度工作實現自動化操作。有的電網控制系統也搞了模擬屏，由于畫面狀態需要人工置數變位，調度人員的工作負擔重，而且故障率高。所以，對原有的模擬屏系統進行技術改造是必然的。通過技術改造后的系統能夠與遠處的工作站相互連接，可以實現實時性的要求；并且配合用投影機顯示畫面，使其版面簡化了；控制元件也減少了，主機的負擔減輕了，可以避免系統可能出現的故障。

1 系統的設計

1.1 元件結構

根據系統的設計要求，這里采用了分層分布式的結構設計，可以方便今后的容量擴充，系統整體結構如圖1所示。這樣設計的系統不僅具有模擬屏系統的一般功能，并能提供容量擴充的可能性。

系統的控制中心設計由模擬屏控主機、顯示器等組成，遠處的工作站設有投影機，這樣不僅可以完成數據處理和數據維護，而且可以統一直接連接，要實現兩機數據交換只需一個接口程序。投影機畫面由遠處工作站直接輸出。

每個單元的結構層采用的是模塊化，安裝方便，組合靈活，可靠性高。并且，在每一塊模板還有運行指示燈，發生發生故障立即直接顯示。

中心控制室與各個分支單元間采用RS232或RS422標準電纜線進行連接，組成通信網絡。

該系統的這種結構形式，中心控制室與各個分支控制單元按照與設備一一對應的原則設置，便于擴充。當一個控制單元出現異常時，只要停下該單元進行修理，不會影響整個系統及其它單元。

該系統設計的屏面布局非常簡單明了。原來的模擬屏標有系統的所有的各種元件，屏面不僅顯得特別擁擠，控制元件一多，加重了主機的負擔，所以故障率也就高，使模擬屏不能發揮應有的功能。該系統的模擬屏面布置是采用點面結合的原則。在“面”的方面，只標出聯網線路，簡化了間隔的表示方法（現用開關信號燈的紅、橙、綠、滅四種方式分別表示運行、熱備用、冷備用、檢修四種狀態）。這樣可以從宏觀上了解一個局域電網的運行情況，版面也簡單明了。在“點”的方面，通過大屏幕投影機可以方便地調出各站的實時畫面。

1.2 中心控制室

系統控制主機CPU為K7－500，20GB硬盤，128MB內存，32英寸彩色顯示器。服務器選配專用高性能的，可以滿足系統工作時對硬件的較高要求，提高系統的可靠性。在本系統中只是相當于一臺客戶機，負責提供實時數據，遠處工作站采用sparc系統。

運用100英寸大投影機，采用大屏幕投影機相對于電視幕墻有投資少、維護費用低的優點。投影機采用背投式，可以利用模擬屏后有限的空間進行投影，避免影響日常調度工作。而且，模擬屏后空間很容易與外界隔離，使投影免除外部光線的干擾，畫面質量更好。

1.3 通信網絡總線

在該模擬屏系統中通信總線是非常重要的，它是控制中心層的屏控機與各個控制單元控制箱相聯系的通道。在本系統中管理主機與各控制單元的通信的是單獨設立的一臺通信管理機。為了節約投資，本系統服務器與通信機運行于同一臺機器上。

1.4 控制單元

控制箱的基本結構如圖2所示。控制單元由LED數字顯示器、控制箱、電源箱和狀態元件組成。控制箱與狀態元件配合實現信息遙控功能；電源箱與LED數字顯示器配合實現遙測功能。

主機發到各個控制單元的指令由控板接受，再傳遞給各個控制元件使控件改變狀態。實現控制箱與主機之間的通信由通信板完成，根據需要可設置成RS232、RS422及混合使用。運用可識別兩種狀態的電磁翻牌信息和四種狀態的LED燈光的狀態元件，接口簡單，操作靈活性高。采用安裝方便故障少的分布式電源結構，電源自帶散熱風扇，較好地解決了散熱不良的問題。

2 軟件設計

2.1 軟件簡介

為便于操作與管理，系統設計是以Windows NT軟件作為操作系統運行，使模擬屏控制系統具有良好的人機界面。由于Windows NT環境下人機聯系界面為圖形界面，所以本系統具有Windows應用程序的特有優點。

本系統軟件采用Visual C++作為編程語言，采用面向對象的程序設計方法開發。系統軟件結構簡明，易擴充，易移植，是具有較高性能的軟件。

2.2 體系結構

系統的體系結構為開放式，主機屏的控制系統設計是采用的client／server。

由兩大部分組成系統的邏輯電路，一是服務器系統（server），二是客戶機系統（client）。數據維護和數據處理由服務器完成，服務器還要響應客戶機的請求向客戶機傳送格式化的數據信息。用戶界面由客戶機負責提供。程序框圖如圖3。

核心程序是系統管理程序，它負責數據處理和數據維護。通信控制程序在此系統中也非常重要，負責系統和現場的數據接口。來自于遠處工作站sparc系統的歷史數據和實時數據，sparc系統按約定將數據打包，然后將數據傳至服務器。系統管理程序將接收的數據進行處理，并將處理后的數據傳至上屏控制程序，并控制相應的控制元件。

2.3 系統數據庫

本系統由磁盤數據庫和實時內存的數據庫兩部分組成，兩種數據庫形成相互協作的關系。實時內存的數據表是通過磁盤的數據表來定義和描述的，磁盤的數據表的初始數據是從磁盤數據表中獲取的，同時，實時內存的數據表還定期向磁盤備份數據。

2.4 通信控制程序

本系統每一個指令程序都作為一個獨立的.exe文件，用戶可以自行開發新的指令程序進行處理，而且，不停機就可啟動新的指令程序。

該系統還設計了一個通信控制程序（wdcomm.exe），負責和服務器（wdsrv）以及各預先指令處理程序進行通信。如圖4所示。

3 結論

本系統主要特點是：

a）設計時采用了分層式結構模式，使系統控制集中所有的危險分散，便于管理和擴充，提高了系統的可靠性和靈活性；

b）組成了實時系統，控制中心可直接與用戶實時系統工作站相聯；

c）操作方便，人機界面友好。

該系統用于電網控制中心可以實現對變電站設備的實時監視。同時由于該系統具有良好的人機界面，操作方便，很受調度人員的歡迎，值得推廣。

參考文獻：

［1］康華光.電子技術基礎［M］.武昌：高等教育出版社，1992.

［2］張載鴻.微型機（PC系列）接口控制教程［M］.北京：清華大學出版社，1992.