基于WinCE高壓開關柜智能斷路器iCB-900數據采集及曲線繪制

羅國平

（樂山師范學院 計算機科學學院，四川 樂山 614000）

0 引言

隨著科技進步，智能電網技術不斷深入到輸電、配電行業，智能高壓開關柜是智能電網中重要的設備，在智能開關柜子通斷電時，需要及時監測重要的電氣參數，以便于輸配電企業及時了解設備的運行狀態，以便更好地為輸、配電服務。

1 問題的提出

在高壓開關柜控制系統中，斷路器具有極其重要的作用，為了達到高效滅弧的目的，高壓開關柜中斷路器合閘、分閘等操作往往在極短的時間內完成整個動作。高壓開關柜在儲能、合閘、分閘等操作中需要采集如儲能電機電流、合閘線圈電流、分閘線圈電流、合閘行程及分閘行程等重要參數，這些參數的好壞將會直接影響到設備的工作性能，因此，在實際工作中，往往需要將這些參數繪制成曲線顯示在屏幕上。如何采集斷路器各項參數及繪制性能曲線是本文的重點。

2 斷路器數據采集

在高壓開關柜控制系統中，常常采用模塊化設計理念進行設計，各個模塊之間通信采用RS-485 方式連接在一起，這些模塊稱為IED設備。高壓開關柜中最重要的控制模塊莫過于斷路器模塊，下面我們以河南森海iCB-900 型斷路器為例，詳細介紹斷路器數據采集過程。

iCB-900 型斷路器是目前市面上比較新型的斷路器，該斷路器采用先進的DSP 芯片作處理器，外加高速ADC，可以高速采集如存儲能電機電流、合閘線圈電流、分閘線圈電流、合閘行程參數、分閘行程參數等重要數據，這些數據往往具有突發性和偶然性。一旦發生，往往是極短時間內需要高速采集，所以一般的CPU 很難勝任，所以一般以高速DSP 作為處理器，采用高速的ADC 進行數據采集，然后將這些數據以文件的方式存放在數據緩沖區里，等待上層IED 或上位機系統及時取走。

iCB-900 斷路器采用RS-485 通信，波特率9600pbs，8 位數據位，1位停止位，無奇偶校驗，這種通信方式是典型的半雙工通信方式，通信雙方采用主（Master）/從（Slave）模式，工作方式為主設備輪詢從設備，從設備收到輪詢指令后，先判斷是否是與本機的地址相同，如果相同則將本機數據封包上傳，否則不予理會。這種輪詢方式對于周期性數據，如各種狀態信息比較有效；而對于非周期性數據如：儲能電機電流、合閘線圈電流、分閘線圈電流、合閘行程參數、分閘行程參數等突發性數據上傳就比較困難了。因此在工程實踐中往往需要把這種具有突發性、偶然性數據單獨封裝成一個一個獨立的數據包，但是這種數據又無法主動上傳給上位機或上層IED 設備。在工程為了可靠起見，常常采用類似信令的工作方式，在信令中規定某幾位用于指示不同的數據包，當上位機或上層IED 設備輪詢的時候，將該信令以狀態的方式封裝在周期性狀態數據包中，當采集到這些突發性數據時，將該信令對應的數據位置1，通知上位機或上層IED 設備，上位機或IED 設備將以不同的指令及時從緩沖區中讀取對應的數據文件，當上位機或上層IED 設備收到該數據文件后，向叢機設備發送一個應答數據包，同時將該數據寫入到上位機或上層IED 設備數據庫中；并且將該數據以曲線的方式顯示到繪圖模塊中，方便用戶及時查看。

對于周期性數據如狀態數據、累計合閘次數、累計分閘次數、累計儲能電機次數、累計開斷電流、當前開斷電流等數據，這些數據存放在不同的緩沖區里，參見iCB-900 數據地址表1。該數據與狀態信息及信令信息一起上傳，上層IED 設備收到這些信息后，及時刷新斷路器狀態欄，以方便用戶及時了解設備工作狀態。

斷路器智能組件支持4 個輸入寄存器的查詢，每一個寄存器的數據地址及寄存器值所指代含義如下表所示：

表1 iCB-900 數據地址

3 曲線繪制

斷路器需要檢測的數據比較多，在工作過程中，常常需要監測儲能電機電流數據、分閘線圈電流數據、合閘線圈電流數據、分閘行程數據、合閘行程數據、為了方便顯示用戶查詢數據，在人機界面分別設計5 個功能按鈕，參見圖1。

上位機或上層IED 通過串口收到的數據包后依次解析數據，數據采用數據報方式傳輸，收到下位機信令時，發送讀取下位機數據報命令：下面以合閘行程數據為例，數據文件各個字段數據如下：

以下為行程數據，數據值除以100 后單位為mm

//WinCE 下繪制合閘行程特性曲線參考代碼如下：

該數據文件包經過解析后，然后在Wince 環境中繪制到坐標軸上如圖1 所示。

圖1 合閘行程曲線圖

4 改進措施

需要做的改進措施主要有四點：

（1）實際上iCB-900 斷路器采集的有效數據點僅僅87 個，為了方便繪制圖形往需要補足101 個點。

（2）為了實現程序功能，在程序設計過程中自定義了C2DGraphS類專門實現圖像繪制功能，本程序中直接引用該類實現圖像繪制功能。

（3）為了方便用戶查詢數據，在WinCE 系統中集成了SQLCE 數據庫，通過相應的數據接口，將數據寫入庫中，用戶可以及時查詢歷史曲線，方便了解系統的工作性能。

（4）為了方便在同一個模塊上繪制曲線，我們將繪圖曲線規格化，然后以自適應方式繪制曲線。

5 結論

該程序在35kV 智能開關柜遠程控制項目中測試通過，在實際運行過程中，目前程序運行正常。實踐證明這種方法在iCB-900 斷路器數據采集和性能曲線繪制效果非常理想。

［1］蔣柱蔥，謝云.基于嵌入式WinCE 與MSP430 單片機多串口通信設計[J].電子設計工程，2011，4，19(7).

［2］尚秋峰，陳于揚，姚國珍，李灝.基于Wince 嵌入式內核的新型電力參數實時測量系統[J].電力系統保護與控制，2010，38(22).

［3］汪兵，李存斌，陳鵬，等.EVC 高級編程及其應用開發（Embedded Visual C++嵌入式編程）[M].中國水利水電出版社，2005，3.

［4］周立功.ARM &WinCE 實驗與實踐——基于S3C2410[M].北京航空航天大學出版社，2007，7.