基于OPC技術的高壓開關柜無源無線溫度監測系統設計

洪露　禇雨　劉金龍

摘要：本文在對當前高壓開關柜進行研究時，從變電站電力系統的基礎需求出發，通過先進的OPC技術，進行了監測系統設計，從而使系統擁有無源無線對高壓開關柜監測的能力，提升了高壓開關柜的使用安全水平。

關鍵詞：高壓開關柜；溫度監測；OPC技術

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）01-0181-02

OPC技術是微軟公司推出的一項工業自動化控制技術，在當前變電站的使用中，通常會按照其中的SCADA系統進行應用。在系統中，控制端和上機位能夠通過接口連接，來實現實時數據的獲取，從而為上機位的管理軟件提供必要的數據內容，進而幫助上機位進行數據分析。在變電系統之中，高壓開關柜的溫度變化也可以借助SCADA系統來完成溫度數據獲取，提高實時監測能力。

1 分布式數據庫系統設計

作為實時溫度監測OPC系統需要能夠在上機位完成對高壓開關柜溫度信息變化情況和歷史變化情況等多方面內容的獲取，從而完成對整個控制系統的分析，在進行OPC溫度監測系統設計時，首先進行了分布式的數據庫系統設計。通過數據庫的方式，對歷史記錄和實時數據進行分別存儲，實現資料內容的合理調用。

1.1 并發控制

并發控制是分布式數據庫系統所具備的控制方法，主要功能在于對事務內容的讀寫操作。在設計中，本文選用“三級階梯”的方式，通過并發控制端口對數據內容進行應答，并完成調度，再將數據內容傳遞到數據訪問端口，對請求進行分析，最終搜集進入到數據庫，為上機位提供分析和調度的數據源。

1.2 數據庫的異構互聯

在OPC的數據庫設計當中，基于微軟公司所提供的系統樣本，通常需要進行專門的異構數據庫設計，從而使數據庫能夠完成互聯。

2 分布式對象模型設計

分布式對象模型設計是整個系統的應用層面的設計，通過已經完成的數據庫搭建，與對象模型組成一個完整的系統整體，從而切實地應用于實際使用環境之中。在本文設計的監測系統中，對象模型根據具體的需要分為監測終端、溫度集中器以及OPC服務器等三個重點部分。

2.1 監測終端設計

監測終端是整個溫度監測系統最下層級的應用層，主要功能為負責對當前高壓開關柜的溫度進行采集和反饋，因此需要具備溫度采集器和溫度傳感器等重要元件。為了能夠實現整個系統的無源無線，本文選用了具有遠距離傳感功能的saw溫度傳感器。在實際應用中，saw溫度傳感器能夠對高壓開關柜易熱的觸頭部分進行采集，并根據有限元場的模擬，將每一個開關柜都安設至少六個溫度傳感器，由傳感器通過無線網絡ZigBee的發送傳遞到溫度采集器和上機位溫度集中器之中。溫度集中器能夠在瞬時完成對數據的獲取和比對，并將數據內容和比對結果由RS232總線，導入到OPC服務器，進行數據存儲。如圖1所示。

在具體的實踐當中，saw溫度傳感器由于是無源器件，因此能夠解決高壓絕緣問題、布線成本問題以及外部供電等問題，提升了可靠性。溫度采集器方面，本文根據系統的具體要求，分別進行了硬件和軟件兩個方面的設計。溫度采集器的硬件設計主要結合微軟公司對于OPC系統的使用要求，在保障工作效率的同時，提升采集工作的精準度。軟件設計方面，本文主要采用了周期輪詢的設計方式，通過周期輪詢問答和周期輪詢自動查詢兩種方式，進行具體的工作。

2.2 溫度集中器設計

溫度集中器需要具備電源模塊、ZigBee接收、GSM短信等硬件。其中，MCU為STC型號的單片機，這一型號單片機擁有四個高速一步串行的通信端口，同時具備極高抗干擾性、極低的功耗，符合系統設計的要求。ZigBee接收硬件則選用Xbee Pro模塊，通過串口1和MCU進行連接，完成信息的溝通。GSM短信硬件，則選用了某公司出品的SIM300型號雙頻通信，能夠在GSM和GPRS兩種頻段下進行通信，通過串口2與MCU進行連接。MCU則通過信息獲取完成數據分析，再通過串口3經過總線傳送至上機位服務器端。

2.3 OPC服務器端設計

在服務器方面，根據kosrdk的開發方法，本文設計了初始化工作模塊、ZigBee網絡查詢模塊、API函數模塊和數據庫調用模塊等功能模塊。服務器的初始模塊需要包括初始化服務器、函數回調設置和服務器注冊等基礎功能；ZigBee網絡查詢需要具備設備列表分析功能，通過分析對各個設備的信息進行查閱和詢問，并通過掃描設備進行OPC數據庫的子線程數據樹的顯示，從而為包含class ID的服務器和具有服務器刷新頻率的函數提供參數支持；API函數模塊方面，本文選用了KOS為OPC數據書添加必要的數據名稱、數據值、數據質量和讀寫規范等傳遞參數，在完成添加后，OPC的服務器端會根據列表直接運行kosrdk.dll文件進行進程管理，再與OPC操作客戶端進行鏈接。

3 結語

綜上所述，OPC技術通過無源無線的整體架構方式和分布式的數據庫設計方法，在變電系統的高壓開關柜溫度監測中具有極強的應用優勢。通過合理的OPC系統設計，可以使整個監測流程得到充分的控制，幫助工作人員通過分析準確無誤地對開關柜狀態進行分析。

參考文獻

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