電力系統監控平臺客戶端的分析與實現

張　亮/楊　林/王艷鋒（中國五洲工程設計集團有限公司，北京100053）

?

電力系統監控平臺客戶端的分析與實現

張亮/楊林/王艷鋒（中國五洲工程設計集團有限公司，北京100053）

摘要根據現場實際考察，對電力系統監控平臺客戶端進行了分析和論述。利用功能較完善、兼容性較好的軟件實現系統的監控，有助于提高系統的安全性和可靠性，減少額外的工作量。針對西門子公司的WinCC監控軟件，對其在系統中的應用進行了介紹。

關鍵詞監控平臺客戶端 WinCC 監控軟件

Analysis and Realization of the Client of Power System Monitoring Platform

Zhang Liang/Yang Lin/Wang Yanfeng

Abstract According to the site investigation，an analysis of the client of the power system monitoring platform is made.Since using fully functional software with perfect compatibility helps improve the security and reliability of the system and reduce extra workload，the application of WinCC monitoring software belonging to SIEMENS in the system is introduced.

Keywords monitoring platform client，WinCC，monitoring software

0　引言

隨著計算機和互聯網技術的發展，計算機網絡在電力監控系統的應用越來越廣泛，監控系統的軟件客戶端是監控系統的核心部分。電力監控系統的基本功能（如線路電流、電壓的實時顯示、曲線趨勢圖、電力線路故障報警、報表生成等）一般由軟件工程師編程完成。由于整個系統比較龐大，獨立編程工作量過于繁重，使用成熟的監控軟件可以縮短系統的研發周期，同時也可使系統的可靠性和兼容性大大提高。WinCC軟件是德國西門子公司開發的監控軟件，其功能完善且擴展性強。通過對國外電力監控系統軟件的使用，也可以對國內軟件研發提出建設性意見[1]。

1　電力監控系統的硬件構成

電力監控系統包括上位機層、前端機層、智能監控層和負載層4個部分，系統結構如圖1所示。

上位機層為筆記本計算機或控制中心計算機，用于整個電力系統的人員安排、系統設備監控管理和綜合數據分析；前端機層選用工業計算機作為現場控制設備，是監控系統的重要組成部分，有利于現場監控操作，可以更直接地控制和管理現場設備，符合智能監控系統的要求；智能監控層是系統的基本監控部分，擔負現場原始數據的檢測和設備的直接控制；負載層為電力系統基本設備，如電力變壓器、發電機、電力線路等基本電力設施[2]。

圖1　監控系統結構圖

2　電力系統監控平臺客戶端的分析和應用

2.1客戶端基本功能和實現

2.1.1安全功能

為了防止誤操作和無授權單位的非法操作，客戶端軟件可以設置用戶管理權限，即在用戶管理目錄下設置用戶和密碼，并且在編輯畫面中進行操作權限設置，實現客戶端監控畫面的保護。

2.1.2基本組態功能

通過在變量管理中創建變量，可以在圖形編輯器中進行包括系統中電流、電壓、溫度和壓力等數據的采集和分析、系統實時變量曲線及界面動畫的顯示，在報警記錄中可以進行系統故障報警分析處理，在報表編輯器編輯數據報表打印輸出。[3]

2.2腳本運行系統

由于客戶端軟件面向對象的范圍比較廣，不可能涵蓋某一專業所需要的所有動作和功能，因此客戶端軟件除提供基本功能外，還為用戶提供了開放的編輯平臺，用戶可以根據自身需要，利用國際通用的編程語言，通過編寫程序，對軟件功能進行擴展。

2.2.1ANSI-C腳本

WinCC軟件兼容C語言編程。其基本動作由相應的觸發器觸發，而函數不需要觸發器，作為動作組件使用，其工作原理如圖2所示。

函數是由C語言代碼編譯而成，其中有軟件中集成的基本函數功能，用戶也可以根據實際需要編寫適合現場應用的復雜動作。客戶端中的函數和動作范圍如圖3所示。

圖2　C-Script動作和函數的工作原理

圖3　函數和動作范圍

下面以C-Script完成按鈕觸發調用函數求取三個數據平均值為例進行詳細講解。應用此功能可以方便地計算三相回路的平均電流。

首先，編輯求取平均數的C函數。首先打開全局范圍有效的C函數編輯器；右鍵點擊項目函數，新建一個項目，然后編寫如下函數代碼：

Double MeanValue（double dvalue1，double dvalue2，doubule dvalue3）

{

Double dMeanVlue；

dMeanValue＝（dvalue1＋dvalue2＋dvalue3）/3；

Return dMeanVlue；

}

然后對函數進行編譯和保存。核對編輯窗口下端編譯器的編譯結果，有無錯誤信息，如果有錯誤信息，則應檢查函數代碼，更正錯誤信息，完成之后繼續編譯糾錯，直至完全正確。對于報警信息，由于不影響系統運行，可以選擇更改或者忽略。

下一步編輯按鈕的觸發動作。在圖形編輯器中打開目標畫面，調出對象屬性工作框；在目標屬性或事件中選擇C動作打開。C動作的標題可以自動生成，且不能更改。在標題第一行包括apdefap.h文件，可以向C函數庫通報所有函數。C動作的第二部分為C函數標題，第三部分括號中的內容為函數的代碼。其具體代碼為：

#include“apdefa.h”

Void onclick（cgar^lpszFidureName.char^lpszFraptyName）

{

Double dxalue1＝206；

Doulbe dvalue2＝78；

Double dvalue3＝96；

Double dMeanValue

Double dMeanValue＝MeanValue（dvalue，dvalue2，dvalue3）print

Printf（“fexampl2 ”）

Printf（“The meanvalue r n”dvalue1，dvalue2，dvalue3，dMeanValue）

}

最終對函數進行編譯糾錯，如有故障信息則應及時更正。最終，運行圖形進行輸出，檢驗編程效果。

2.2.2VBScrip腳本

WinCC客戶端軟件還可以利用VBScrip進行編輯動態化圖形對象。VBScrip動作、過程和模塊的關系如圖4所示。

圖4　VBScrip動作、過程及模塊關系圖

類似于C函數，VB腳本函數只需創建一次就可以在其他項目重復調用。在編寫時應注意，相互關聯調用的過程應當置于相同模塊里。由于過程被調用時，包含對應功能的模塊也會被調用，則應注意，同一畫面中，正在加載的模塊數量越大，則系統運行性能越差；模塊規模越龐大，過程動作越多，那么其加載運行就需要更多時間。因此，在程序編寫過程中應盡量使程序結構簡單，以提高系統的運行性能。

例如，下面的代碼在客戶端運行時，單擊畫面一次，把圓形的直徑設置為30。

Dim objCircle

Set objCircle＝ScreenItems（“Circle1”）

Objcircle：radius＝30

VB也可以在給變量賦值以后進行錯誤檢查，并且如果有錯誤發生，錯誤代碼和錯誤的描述信息就會在全局腳本的診斷窗口中顯示。最終，進行質量代碼檢查，如果檢測結果正常，則同樣會在診斷窗口顯示，其代碼如下：

Dim objTag

Set objTag＝HMIRuntime.Tags（“Tag1”）

objTag.Write 9

If 0＜＞objTag.LastError Then

HMIRuntime.Trace“Error：”

＆objTag.LastError＆vbCrLf＆

“ErrorDescription：”＆objTag.

ErrorDescription＆vbCrLf

Else

objTag.Read

If＆H80＜＞objTag.QualityCode Then

HMIRuntime.Trace“QualityCode：Ox”Hex（objTag.QualityCode）＆vbCrLf

End If

End If

2.2.3VBA編輯器

在WinCC軟件中同時也集成有VBA編輯器，VBA編輯器可以用作自動化的組態，其功能和Microsoft Office中的VBA功能及編程方法相似，可以直接用VBA編程語言和編程習慣進行編程。VBA可以增強圖像編輯器的功能，可以編輯畫面和對象，同時還可以為畫面和對象增加動態屬性。VBA雖然不能取代動態向導，但是，VBA可以使動態向導的功能增強。下面以定義一個對象的屬性為例，介紹一下VBA編程，以下代碼的功能是把一個圓插入畫面中，同時圓的背景顏色和線寬被改變。

Sub EditDefindeObjectType（）

Dim objCircle As HMICircle

Set objCircle＝ActiveDocument.HMIObjects.AddHMIObject（“myCircleAsCircle”，

“HMICircle”）

With objCircle

‘Direct calling lf objectproperties abailable

.BorderWidth＝4

.BorderColor＝RGB（255，0，255）

END With

End Sub

依靠以上三種開放性的編程方式，用戶可以根據需要自由組態所需的各種功能和動作，依靠強大的擴展功能，WinCC可以很好地應用于電力系統的輸配電客戶端監控。

2.3開放的網絡通信接口

WinCC監控客戶端軟件兼容OPC串口通信、PROFIBUS通訊以及工業以太網通信。可以兼容多種品牌設備的通信傳輸，且組態和運行方式簡便可靠。適合智能化的需求，有很大的借鑒意義。

2.4強大的實時數據庫

WinCC具有強大的實時數據庫，可以歸檔過程值變量和消息。儲存能力很強，數據按時間段儲存，如果其容量超過限制或到達更新時間，則舊的數據會被新的數據片段取代，使歸檔重新開始（如圖5）。為了防止數據丟失，可以在硬盤中設定儲存空間進行數據備份。

圖5　歸檔數據結構示意圖

WinCC客戶端軟件的監控界面可以顯示工作電流和工作電壓，以及繼電保護狀態。同時，可以根據歷史故障記錄和歷史曲線，對歷史故障進行分析。

3　結束語

電力系統的客戶端建設是我國電力系統智能化建設的重要組成部分，由于WinCC在各行各業的廣泛應用，使其有著強大的使用優勢。借鑒國際先進的組態軟件可以在短時間內完成系統客戶端的建設，并且可以保證系統穩定可靠運行。在客戶端的使用過程中，同樣可以吸取其先進的設計理念，為國產客戶端的科研開發提供更多的參考經驗。

參考文獻

[1]馬國華.監控組態軟件及其應用[M].北京：清華大學出版社，2001.

[2]馬明建，周長城.數據采集與處理技術[M].西安：西安交通大學出版社，1998.

[3]王實，劉曉明.深入淺出wincc6.0[M].北京：北京航空航天大學出版社，2004：89 -110.

張 亮

畢業于哈爾濱工業大學電氣工程及其自動化專業，就職于中國五洲工程設計集團有限公司，高級工程師，電氣室主任。作為電氣專業負責人承擔了數十項大型項目的設計工作，包括化工、煙草、電廠、辦公、住宅等工業及民用項目，參編《工業建筑節能設計統一標準》、《110kV及以下電力電纜終端和接頭》等國家標準，并發表《智能照明控制系統》、《垃圾焚燒發電工程的電氣主接線比較》等多篇論文。

作者簡介