一種智能母線槽在線監測系統的解決方案*

郭其勇，陳彩蓮，李 飛

(上海交通大學 電子信息與電氣工程學院，上海 201100)

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一種智能母線槽在線監測系統的解決方案*

郭其勇，陳彩蓮，李 飛

(上海交通大學 電子信息與電氣工程學院，上海 201100)

研究建立了一套母線槽實時在線監測系統(SIMACS)，其集成了多種類型采集傳感器，通過服務器發送指令，具備實時數據顯示功能，子節點實時信息均能在上位機管理系統上查看。獲得的實時數據為用戶建立溫度場模型，預防母線槽系統故障提供了技術保障。

SIMACS；服務器指令；上位機管理系統

現代高層建筑和大型車間需要巨大的電能，面對這龐大的負荷，母線槽系統[1]作為一個高效輸送電流的配電裝置，適應了越來越高的建筑物和大規模工廠經濟合理配線的需要；與此同時也對母線槽現場運行提出了越來越高的高求。由于環境的變化(環境溫度、濕度和擾動等)，母線槽本身導體的散熱性能受到影響，在一些風電場中經常會出現短路事故，這主要是由于外界環境變化，導致連接器處導體溫度驟升，使絕緣層受到破壞，造成短路拉弧的現象?；陲L電場環境惡劣，塔筒垂直高度近90 m，人為監控不現實，搭建一個實時在線監測母線槽運行狀況并具備預警功能的系統顯得尤為必要。

1 監測系統整體方案

SIMACS系統基于CG-227系列多種傳感器集成模塊，在轉子與定子回路母線連接處安裝相關傳感器，實時采集母線槽運行數據。系統框架如圖1所示。

圖1 系統框架圖

SIMACS系統以服務器作為上位機來進行相關控制，對CG-227傳感器集成系統采集的信號進行發送與接收、監控，并實時通信。通過對采集的海量數據進行刷選，應用MATLAB軟件進行仿真分析，建立溫度場數學模型，結合事故短路溫度突變臨界值來設定預警值，以提醒現場維護人員進行回路檢查。

上位機方案設計流程圖如圖2所示。

圖2 上位機方案設計流程圖

2 溫濕度、位移采集模塊[2]

母線運行環境對硬件要求很高，所以采用的傳感器具備抗擾性強、采集數據準確等優點。數據的正確與否直接影響溫度場建模的準確性。采集模塊主要包含溫度采集模塊和濕度采集模塊，其將物理信號轉換為電信號，通過串口服務器進行指令的通信、傳輸。

傳感器采集程序[3]如下：

Private Sub Winsock1_DataArrival(ByVal bytesTotal As Long)

Dim ii As Integer

ii = Winsock1.BytesReceived '接收數據的字節數

Dim bytesread() As Byte '字節數組

Dim i As Integer

Dim sdsjjygw, sdsjjydw As Byte

sdsjjygw = Int(CRC16(bytesread(), 0, ii - 2) / 256)

sdsjjydw = Int(CRC16(bytesread(), 0, ii - 2) Mod 256)

If sdsjjygw <> CLng(bytesread(ii - 1)) Or sdsjjydw <> CLng(bytesread(ii - 2)) Then 'CRC16校驗

Exit Sub

End If

conn.BeginTrans

sqlstr = "delete from IDM30參數信息表 where 采集時間<'" & CDate(Date - 30) & "'"

conn.Execute sqlstr '刪除30天之前是數據

sqlstr = "delete from IDM30臨時數據表"

conn.Execute sqlstr '刪除原有數據

Dim lssjid As Integer

......

conn.CommitTrans

End Sub

3 通信模塊

為了實現遠距離監測母線槽系統實時運行情況，應選用穩定的傳輸通道，以確保采集的數據完整、準確?；谏鲜瞿繕?，筆者選用MODBUS協議下的RTU模式，并采用RS485作為硬件接口。MODBUS是一種國際標準的通信協議，用于不同廠商之間的設備交換數據(一般是工業用途)，MODBUS協議又分RTU、ASCII和TCP等3種模式，其中前2種所用的物理硬件接口都是串行通信口；而TCP則是為了順應當今世界發展潮流，采用Ethernet或Internet來連接傳送數據。RS485具有接口信號電平低、不易損壞電路芯片、傳輸速率快、抗噪聲干擾強[4]和通信距離長等諸多優點，同時共線路結構是在一對平衡傳輸線的兩端都配置終端電阻，其在任意位置放置發送器、接收器和組合收發器，實現在數據傳輸中多個驅動器共用同一傳輸線的多點應用。

4 上位機管理系統

為了方便用戶直觀地觀察到子節點運行情況，遠程監控母線槽運行情況的變化，SIMACS利用VB6.0編寫了上位機管理系統(見圖3)。該系統集成數據庫采集端口、節點信息、傳感器曲線變化、端口設定和3D界面走向(見圖4)等功能[5]。

圖3 上位機管理系統

圖4 節點3D界面

5 結語

本文從用戶現場需求出發，建立了一套完整的母線槽監測系統，通過服務器向各個子節點發送指令，基于MODBUS-RTU傳輸方式，并用CRC16校驗，通信過程通過VB編寫的上位機界面實時查看節點動態信息。整個系統在調試過程中運行穩定，所測的結果與現場實際運行情況吻合，滿足了用戶的需求。

[1] 唐紅兵, 等.低壓智能母線控制系統：中國，201120107604.8[P]. 2011-09-14.

[2] 李慶杰，許志紅.封閉式母線槽溫濕度智能監測系統[J].電器與能效管理技術, 2012(12):17-20.

[3] 張少軍.無線傳感器網絡技術及應用[M]. 北京：中國電力出版社，2010.

[4] 陸玉軍，徐勇.智能變電站中低壓母線保護設計[J].江蘇電機工程, 2014, 33(3):21-25.

[5] 張瑜，等.基于VB的多路數據采集系統上位機軟件設計[J]. 林業機械與木工設備, 2007, 35(1):29-30.

* 江蘇省智能化低壓母線系統工程科技項目(BM2014367)

責任編輯 鄭練

A Monitoring System Solution to Busbar

GUO Qiyong, CHEN Cailian, LI Fei

(School of Electronic Information and Electrical Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 201100, China)

The smart integrated monitoring and controlling system integrates a variety of collection sensors, and they send command through the servers. The monitoring system is equipped with the data display function. Users can check the nodes information on the host computer management system. Gathering-data helps users to create a temperature field model and prevent the system from the malfunction.

SIMACS, server commands, host computer management system

TP 274+.2

A

郭其勇(1990-)，男，碩士研究生，主要從事無線傳感器網絡通信組建等方面的研究。

2016-05-31