超導電纜的自動化監測系統

2015-03-22 06:32:44郭仁春宗曦華張大義

沈陽化工大學學報 2015年1期

關鍵詞：界面數據庫系統

郭仁春，宗曦華，張大義

(1.沈陽化工大學信息工程學院，遼寧沈陽 110142； 2.上海電纜研究所，上海 200093)

超導電纜的自動化監測系統

郭仁春1，宗曦華2，張大義2

(1.沈陽化工大學信息工程學院，遼寧沈陽 110142； 2.上海電纜研究所，上海 200093)

描述了一套2 kA，35 kV，30 m的超導電纜的自動監測系統.主要技術包括采用C/S架構實現數據的現場采集，采用B/S架構實現遠程監測.數據采集系統主要硬件設備為ICAN4017.通過現場實踐，系統運行狀態良好.

超導電纜; 自動監測; ICAN

隨著超導材料的發展，超導電纜不論在長度上還是機電性能上，都為超導的工業化提供了基礎.目前關于超導電纜的實際應用還處于實驗室階段，世界上許多國家相繼建成了超導電纜系統，有的已經掛網試運營.自20世紀90年代以來，美國Southwire公司研究開發出12.4 kV，1.25 kA，30 m的三相超導電纜傳輸導線.2001年丹麥NKT公司研制出世界第一根并網運行的36 kV，2 kA，30 m超導電纜.美國Ultra，Super Power公司分別研制出了200 m，13.5 kV，3 kA和350 m，34.5 kV，0.8 kA的超導電纜于2006年試驗運行[1].2007年美國AMSC公司研制出660 m，13.8 kV，2.4 kA的超導電纜[2].2010年美國長島地區鋪設了600 m直流超導輸電系統，可以提供13.8萬伏電力[3].

中國北京有色金屬研究所和西北有色金屬研究所在1998年研制出1 m，2 kA的超導電纜模型[4].2000年又研制出了6 m，2 kA的超導電纜，2002年達到10 m，1.5 kA.2004年4月19日，云電英納公司研制的35 m，35 kV，2 kA的超導電纜在普吉變電站掛網運行，這是我國第一組實用超導電纜并網運行.2005年4月，中國科學院電工研究所研制的75 m，10.5 kV，1.5 kA的超導電纜應用于甘肅長通電纜公司車間供電[5].2011年，上海電纜研究所建設了一條長30 m，2 kA，35 kV的超導電纜系統.本文針對上海電纜研究所超導電纜系統開發關于超導電纜的自動監測與報警系統.該系統的開發成功為超導電纜的工業化提供技術基礎.本系統的開發成功為超導電纜的工業化提供技術基礎.

1 超導電纜系統概況

實驗用超導電纜系統的主要參數是2 kA，35 kV，30 m.超導電纜系統包括兩大部分：一部分是超導電路系統；一部分是制冷系統.其中超導電路系統是核心組成部分，結構如圖1所示.

圖1 超導電纜系統

高溫超導電纜的帶材通過繞制技術分層纏繞在襯芯上，帶材的纏繞方式一般是一層左旋，另一層右旋，成對纏繞.整個超導帶材浸在液氮環境之中.液氮通過制冷系統提供.在超導電纜環路中一部分是電流環路系統，一部分是液氮環路系統.因此需要采集的參數主要有：液氮的流量，入口溫度和入口壓力、出口溫度和出口壓力，電纜的電流和電壓.制冷系統由專門的制冷機提供，其中共有22個閥門參數，13個制冷參數.所有這些參數都需要從現場進行采集匯總，并需要進行遠程監測和報警.

系統可分為4個部分，分別是硬件采集系統、本地服務器系統、遠程網絡客戶端系統和手機短信報警系統.

2 超導電纜本地監測系統

2.1 硬件采集系統

超導電纜硬件采集系統采用總線式采集，如ICAN4017采集模塊.這種方式分為主站和從站，一臺主站可以連接多個從站，每個從站可以連接8個傳感器，如圖2所示.采用這樣的拓撲結構可以非常方便的進行測試和安裝，各種設備可以隨意更換接口，可以隨意增加和刪除設備.當然硬件的改動要反映在服務器界面上.

圖2 數據采集系統的設備

2.2 本地服務器系統

服務器系統采用.NET環境進行編程，部分界面如圖3所示.

圖3 實時采集數據界面

硬件采集系統中的主卡作為系統的主站，安裝在計算機上，該主機作為服務器.采集上來的數據通過AD轉換形成數字信號，存儲在數據庫中.數據庫采用SQL Server 2008.其中設置了儀器表，實時數據表，網絡拓撲表以及其他數據表，主要數據表如圖4所示.

如果發生儀器變動，例如新增，去除或者改變儀器接口等，只需要在程序界面上進行簡單的鼠標操作，在后臺數據庫中就改變了網絡拓撲表，整個系統非常方便靈活具有很強的拓展性.圖5所示為設置ICAN網絡拓撲的操作界面.

圖5 設置ICAN網絡拓撲界面

3 遠程客戶端系統

采用網頁形式，在服務器端設置數據庫和網頁站點，遠程計算機通過網絡訪問現場數據.實時數據可以采用兩種方式進行傳輸：

(1) 將數據存儲到數據庫，通過網頁調用數據庫.這種方式有很多缺點，首先是實時性不夠，

其次并不是所有數據都需要存到數據庫，其三是網頁不能即時更新.本系統不采用這種方式.

(2)通過TCP和Socket協議.界面采用Flash進行編程，Flash很容易實現TCP，Socket等協議的數據傳輸，而且采用Flash制作畫面美觀方便.圖6所示是采用Flash進行遠程TCP，Socket數據傳輸的部分界面.

在C#中采用下面的代碼發送Socket數據：

Socket handler=m_mainSocket.EndAccept(asyn);

string xml=″″;

xml=xml+″″;

xml=xml+″