總線下的多功能電力儀表組網(wǎng)技術(shù)分析

董迅

摘 要：組網(wǎng)技術(shù)是一項(xiàng)先進(jìn)的集成技術(shù)，它將電力儀表、工程師站、主控單元以及保護(hù)測控設(shè)備等電力設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，形成一個完善的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。組網(wǎng)系統(tǒng)能夠?qū)崟r測量電氣的各種參數(shù)，并將多功能儀表與組網(wǎng)系統(tǒng)的通信接口進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)對電氣系統(tǒng)的控制管理。因此，文章對組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行研究，旨在提高電氣系統(tǒng)的管理水平。

關(guān)鍵詞：總線；電力儀表；組網(wǎng)技術(shù)

目前，組網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)初步應(yīng)用于電氣系統(tǒng)的控制管理，并取得一定的效果。因此，文章對組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行研究，結(jié)合電氣系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，將組網(wǎng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、間隔層以及管理層相隔部分的組網(wǎng)形式、接口和規(guī)約以及系統(tǒng)軟件作為切入點(diǎn)，從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及運(yùn)行效果兩方面闡述組網(wǎng)技術(shù)的可行性，并通過模擬試驗(yàn)，對組網(wǎng)系統(tǒng)的遙測入庫功能以及報(bào)警功能等使用性能進(jìn)行檢測，進(jìn)一步探討組網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用前景。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

組網(wǎng)系統(tǒng)主要由電力儀表、保護(hù)測控設(shè)備、主控單元、工程師站、交換機(jī)以及系統(tǒng)軟件等設(shè)備組成。

2 組網(wǎng)技術(shù)研究

2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在組網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用中，通常依照典型的分布式結(jié)構(gòu)，將組網(wǎng)系統(tǒng)分為三部分，分別為間隔層、站控層以及管理層。其中，間隔層主要由智能設(shè)備以及多功能儀表所構(gòu)成。間隔層的主要作用是保護(hù)電氣裝置，并且對電氣裝置進(jìn)行實(shí)時測量以及控制。此外，間隔層主要依靠竄口以及總線等通信設(shè)備與管理層進(jìn)行連接；管理層是組網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，具有承上啟下的作用。管理層的主要作用是將站控層的實(shí)時信息和間隔層的實(shí)時信息進(jìn)行互換，使組網(wǎng)系統(tǒng)能夠與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；站控層是組網(wǎng)系統(tǒng)的管理中心，能夠?qū)M網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、信息處理以及數(shù)據(jù)收集，實(shí)現(xiàn)對多功能儀表以及智能設(shè)備的控制。

在組網(wǎng)系統(tǒng)中，間隔層、站控層以及管理層的分布形式是由上至下。因此，電力儀表以及保護(hù)測控設(shè)備主要安裝在間隔層；主控單元主要安裝在管理層；數(shù)據(jù)服務(wù)器以及工程師站均安裝在站控層。此外，管理層設(shè)備以及間隔層設(shè)備均選用分散配置的形式，便于設(shè)備保養(yǎng)以及系統(tǒng)拓展。

2.2 接口和規(guī)約

就主控單位而言，通常選用以太網(wǎng)以及竄口和間隔層進(jìn)行組網(wǎng)，并接入多功能儀表以及相關(guān)電氣設(shè)備。結(jié)合組網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，在選擇站控層網(wǎng)絡(luò)時，通常選用以太網(wǎng)；再選擇間隔層網(wǎng)絡(luò)時，通常選用RS總線。此外，將間隔層與主控單元進(jìn)行連接，將間隔層的通信規(guī)約進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以統(tǒng)一的規(guī)約形式輸出。

2.3 間隔層以及管理層相隔部分的組網(wǎng)形式

就間隔層以及管理層相隔部分的組網(wǎng)形式而言，通常分為兩種：第一、面向電氣。這種組網(wǎng)形式主要依照主接線進(jìn)行分段，并遵循就近原則，對儀表進(jìn)行組網(wǎng)；第二，面向過程。這種組網(wǎng)形式主要依照發(fā)電流程，將電動機(jī)的開關(guān)監(jiān)控裝置以及保護(hù)監(jiān)控裝置組成一組，再將其他設(shè)備的相應(yīng)裝置組成另一組，并與管理機(jī)進(jìn)行連接。

2.4 系統(tǒng)軟件

就組網(wǎng)系統(tǒng)而言，通常選用組態(tài)軟件對組網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。在站控層中，組態(tài)軟件可以提供靈活的組態(tài)形式，為系統(tǒng)構(gòu)建最優(yōu)的開發(fā)界面。同時，組態(tài)軟件預(yù)設(shè)的軟件模塊能夠便于實(shí)現(xiàn)站控層的多種功能。因此，組態(tài)軟件具有以下功能：第一、用圖形的形式展示組網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。第二、收集電氣量的實(shí)時數(shù)據(jù)，通過多種形式將電氣量數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給統(tǒng)計(jì)人員，其中包括歷史曲線、畫面監(jiān)視以及實(shí)時曲線等方式，并能自動將電氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存，便于統(tǒng)計(jì)人員進(jìn)行查詢以及打印。第三、自動統(tǒng)計(jì)設(shè)備的用電量，并自動制作電度日報(bào)表。第四、對前置數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并設(shè)置合理的偏移量以及數(shù)據(jù)系數(shù)。第五、當(dāng)組網(wǎng)系統(tǒng)的接口、電源、系統(tǒng)時鐘以及網(wǎng)絡(luò)通信出現(xiàn)故障時，組態(tài)軟件能夠?qū)崟r報(bào)警。第六、組態(tài)軟件能夠?qū)⒎?wù)器的數(shù)據(jù)與工程師站的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步。

3 試驗(yàn)測試

3.1 試驗(yàn)裝置

本次試驗(yàn)對主控單位以及多電力儀表所組成的組網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行檢測，并且在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬測試。在實(shí)驗(yàn)中，將交流電源作為供電電源，為電力儀表持續(xù)供電。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果

本次試驗(yàn)重點(diǎn)對組網(wǎng)系統(tǒng)的遙測入庫功能以及報(bào)警功能等使用性能進(jìn)行檢測，測試結(jié)果有以下幾點(diǎn)：第一、間隔層的電壓入庫、功率入庫、電能入庫以及電流入庫均處于正常狀態(tài)；第二、組態(tài)軟件能夠在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時及時報(bào)警；第三、組網(wǎng)系統(tǒng)各通道的報(bào)文完全正確，并且?guī)鞎r標(biāo)能夠及時刷新；第四、組網(wǎng)系統(tǒng)的遙測誤差較小，并且遙測量的傳送速率較快。（圖1、圖2）

4 組網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用前景

目前，多功能儀表已經(jīng)得到各大廠礦企業(yè)的廣泛應(yīng)用。這種多功能儀表具有一表多用以及同時測量的功能，為電氣系統(tǒng)的控制管理提供有效支持。通常來講，多功能儀表的出廠日期以及生產(chǎn)型號較為繁多，并且這些電力儀表的接口以及規(guī)格都不相同，這就需要利用組網(wǎng)技術(shù)將各種儀表進(jìn)行組合，才能發(fā)揮電力儀表的最大效果。因此，隨著組網(wǎng)技術(shù)的不斷完善，組網(wǎng)技術(shù)必將在電氣市場占據(jù)重要位置。

5 結(jié)束語

綜上所述，組網(wǎng)技術(shù)在電氣系統(tǒng)的控制管理過程中具有重要作用。在組網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用中，依照典型的分布式結(jié)構(gòu)，將組網(wǎng)系統(tǒng)分為間隔層、站控層以及管理層三部分，實(shí)現(xiàn)對電氣系統(tǒng)的控制及管理；選用組態(tài)軟件對組網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，為系統(tǒng)構(gòu)建最優(yōu)的開發(fā)界面，實(shí)現(xiàn)站控層的多種功能；以太網(wǎng)以及竄口和間隔層進(jìn)行組網(wǎng)，并接入多功能儀表以及相關(guān)電氣設(shè)備，實(shí)現(xiàn)規(guī)約形式的統(tǒng)一輸出。總而言之，在組網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展下，通過組網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建完善的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，能夠?qū)﹄姎庀到y(tǒng)進(jìn)行實(shí)時準(zhǔn)確的監(jiān)控，為廠礦企業(yè)的科學(xué)決策以及節(jié)能理念提供有效的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1]李春榮.基于網(wǎng)絡(luò)電力儀表的智能配電系統(tǒng)解決方案[J].電子制作，2014（6）：221.

[2]張雯，王長瑞.基于總線的多功能電力儀表組網(wǎng)技術(shù)研究[J].電測與儀表，2014（9）：21-24.

[3]劉展未.多功能諧波電力儀表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].湖南大學(xué)，2012.

[4]高飛.論多功能電力儀表在建筑工程中的應(yīng)用[J].科技與創(chuàng)新，2014（19）：7-9.

[5]王江.多功能智能電力監(jiān)測儀的研究與設(shè)計(jì)[D].南京理工大學(xué)，2013.