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电力系统监控和数据采集系统

电力系统中的监控和数据采集系统,本文介绍一种基于USB数据采集卡和CAN总线技术的数据采集系统,该系统主要由USB-CAN节点和多个数据采集结点构成,采用CAN总线构成通信网,数据采集结点完成电力设备参数采集,可以通过计算机监控多个电力设备状态参数。该系统实现了电力监控系统中的电力参数检测和总线通信,具有实时性强、可靠性高、抗干扰能力强、容易扩展新节点等优点。

计算机的出现,使监控系统的设计与使用发生了巨大的变化。在引入以计算机为基础的系统前,监控系统的功能局限于远程控制和简单的状态信号显示。当以计算机为基础的监控系统出现后,大容量的数据采集和处理才有可能被广泛地运用,并成为计算机系统的基本功能之一。随着电力工业的发展,电力系统的可靠性和电能质量越来越多的受到人们的关注,对电力监控也提出了更高的要求。

电力系统运行中的监控及数据采集系统常用于监视从变电站传送来的信息,如母线电压,线路电压、电流、有功、无功,变压器的分接头位置,线路上的断路器、隔离开关及其它设备状态,报警,总有功功率,事件顺序等。 以上大部分为模拟量输入,它们均来自强弱转换的二次仪表变送器。常用简单的二进制“0”,“1”两种状态来表示变压器分接头位置和断路器、隔离开关的状态。 因为RTU运行在高压环境中,必须在设计中采取相应措施,以防止干扰、损坏、数据出错和误操作。

在监控及数据采集系统中,监控是调度运行人中全面调度的有效手段,由运行人员选择被控RTU及对操作顺序即设备—确认—选择—操作的运行。正确选择和操作是避免人身伤亡和供电安全的保证。 控制输出是RTU接收到主站发来操作命令后发出的一高电平信号,该信号是由继电器瞬间闭合而产生的,与此同时提供起动电源,使断路器“跳闸”或“合闸”。

现代监控及数据采集系统中,最有吸引力和挑战优势的是提供一个有效的并对用户“友好”的人—机接口。这种人—机接口不仅由硬件设备(如CRT、控制台、模拟屏、打印机及声音报警)组成,而且还需有支持实现这些工作的程序。所谓“友好”的人—机接口,焦点是提供快捷清晰的画面,操作简便能使运行人员迅速掌握运行概况。 模拟盘(模拟屏)的使用及与CRT显示器之间的关系,历来存在着争论,主要原因是模拟盘一次性投资费用及经常修改所需的费用和精力花费较大。但是,模拟盘可提供一个电力系统网络的总的概貌,这些信息在单个CRT显示器上是难以实现的。所以,模拟盘与CRT之间有互补性。

采用USBCAN总线的电力监控数据采集系统 在电力监控系统中电力参数的检测和总线通信是两个基本而且重要的组成部分。目前电力监控装置中常见的通信方式是RS232RS485接口。RS232接口是不能直接构成实际意义上的通信网络,因为它只能是一对一通信,而且通信距离最长只有15mRS485接口是一种使用较多的通信方式,具有结构简单、抗干扰能力强、传输距离远、网络节点多、成本低等优点。但是RS485接口是单主结构,同一时刻,总线上只能有一个节点发送数据(或命令),所以总线只能用巡回检测的方式,实时性差。此外,RS485接口的系统故障限制能力差,中继结构复杂。 控制器局域网(CAN)总线是一种“多主竞争”的总线形式。它废除传统的站地主编码方式,代之以对数据信息进行编码,协议采用总线型拓扑结构,利用总线结构电缆长度短、布线容易、可靠性高、易于扩充等优点;且通信速率高,在距离不超过40cm的条件下通信速率最大可达1Mb/s;利用短帧数据结构,占用总线时间很短;提供错误处理能力,保证数据通讯可靠。 通用串行总线(USB)是一种快速的、双向的、同步传输的、廉价的并可以进行热拔插的串行接口。速度快是USB技术的突出特点之一。。全速USB接口的最高传输率可达12Mb/s,比串口快了整整100倍,而执行USB2.0标准的高速USB接口速率更是达到了480Mb/s。对于广大的工程设计人员来说,USB是设计外设接口时理想总线。 本文以CAN总线构成骨干通信网络,以USB总线接口实现主节点与计算机的通信。

电力监控及数据采集系统不仅适用于电力系统,同样也适用于供水、煤气、工矿企业的能源管理、污水计量等分散目标的集中管理及控制。基于USBCAN总线技术的数据采集系统能够满足电力监控的需要,对提高电力系统的自动化水平、提高供电的安全性和可靠性具有重要意义。随着电子技术的发展和计算机速度及存贮容量的不断提高,将会出现功能更加齐全的监控和数据采集系统。

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