摘要]：變電站多路電壓監(jiān)測(cè)的硬件及軟件設(shè)計(jì)

變電站的電壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是考核各級(jí)電網(wǎng)電壓質(zhì)量﹑為有關(guān)部門制定電壓曲線﹑電網(wǎng)規(guī)劃和安排合理的運(yùn)行方式提供重要的依據(jù)。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的電壓監(jiān)測(cè)儀只能對(duì)某一個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)保存在EPROM中,，因其容量較小，因而所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)有限,。本文作者所研制的智能電壓監(jiān)測(cè)儀是針對(duì)湖南省長(zhǎng)沙電業(yè)局樹木嶺變電站進(jìn)行設(shè)計(jì)的,，可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)回路同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并有統(tǒng)計(jì)電壓最大值﹑最小值﹑電壓合格率﹑按時(shí)間查詢﹑觀測(cè)各測(cè)試點(diǎn)的日電壓曲線﹑打印出日?qǐng)?bào)表和月報(bào)表等功能,。

一﹑ 智能電壓監(jiān)測(cè)儀的基本功能：

（1） 該智能電壓監(jiān)測(cè)儀安放在湖南省長(zhǎng)沙電業(yè)局樹木嶺變電站,，可實(shí)現(xiàn)對(duì)樹木嶺變電站的兩路220Kv的PT電壓﹑兩路 110Kv的PT電壓﹑四路10Kv的PT電壓及兩路220V直流電壓和兩路380V直流電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),；監(jiān)測(cè)儀對(duì)被監(jiān)測(cè)的電壓采用有效值采樣，其采樣周期每秒一次,，并作預(yù)處理存儲(chǔ),。一分鐘作為一個(gè)統(tǒng)計(jì)單元，取一分鐘內(nèi)的電壓預(yù)處理值的平均值,，作為代表被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)的實(shí)際運(yùn)行電壓,；
（2） 具有按時(shí)間查詢的功能；
（3） 有圖形顯示功能,；
（4） 具有按月和日統(tǒng)計(jì)的功能,，能顯示或打印電壓的考核時(shí)間﹑電壓合格率及合格累計(jì)時(shí)間﹑電壓超上限率及相應(yīng)累計(jì)時(shí)間﹑電壓超下限率及相應(yīng)累計(jì)時(shí)間，至少能存儲(chǔ)三個(gè)月的數(shù)據(jù),；
（5） 具有日整點(diǎn)打印,，最大值與最小值及相應(yīng)出現(xiàn)時(shí)間打印,；
（6） 具有數(shù)據(jù)備份﹑數(shù)據(jù)讀入﹑數(shù)據(jù)刪除等功能,；
（7） 監(jiān)測(cè)儀在被監(jiān)測(cè)額定電壓Un±20%的范圍內(nèi)，其綜合測(cè)量誤差r≦± 0.5%,；

二﹑系統(tǒng)的硬件構(gòu)成：

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖（一）所示,，系統(tǒng)由兩個(gè) I-7017數(shù)據(jù)采集模塊﹑一個(gè)RS232/485電頻轉(zhuǎn)換模塊I-7520和十二個(gè)電壓變送器構(gòu)成。
I-7017數(shù)據(jù)采集模塊是泓格（ICP DAS）生產(chǎn)的8信道仿真輸入模塊,，該產(chǎn)品共有8路差分輸入,，16位分辨率，高達(dá)115.2K的通訊速率,，主要用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)或其它分布式數(shù)據(jù)采集,，它采用RS232/485/422通訊網(wǎng)路，將分散的點(diǎn)信號(hào)傳輸?shù)街鳈C(jī)或由PC 控制遠(yuǎn)程各點(diǎn),。它具有獨(dú)特的雙看門狗安全設(shè)計(jì)，即軟件看門狗和硬件看門狗組成,。每個(gè)I-7017內(nèi)有硬件看門狗,，模塊萬一當(dāng)機(jī)時(shí)，可瞬間重新開機(jī),。主控計(jì)算機(jī)和每個(gè)I-7017模塊,，有軟件看門狗互鎖，萬一主控計(jì)算機(jī)當(dāng)機(jī),，所有的輸出模塊就進(jìn)入預(yù)設(shè)的安全狀態(tài),，符合工業(yè)的安全要求。RS－485通訊網(wǎng)路如因故障或斷線,，主控計(jì)算機(jī)和模塊間將無法互鎖無法通訊時(shí),，也會(huì)啟動(dòng)軟件看門狗,。軟件看門狗的設(shè)計(jì)非常巧妙，使用方便,，可大幅增加系統(tǒng)安全性,。
ISA-7520R為 RS-232 /RS485轉(zhuǎn)換模塊，該模塊直接插在PC 的擴(kuò)展槽內(nèi),，無須另外提供工作電源,。ISA-7520R內(nèi)含自調(diào)適功能。它可自動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)通信的波特率和數(shù)據(jù)格式,，從而準(zhǔn)確的控制RS-485網(wǎng)絡(luò),，減少系統(tǒng)的花費(fèi)，增加系統(tǒng)的可靠性,。
電壓變送器模塊是采用西南自動(dòng)化研究所生產(chǎn)的WB400系列電量隔離傳感器,，該傳感器采用特制隔離模塊,對(duì)電網(wǎng)和電路中的交流電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量, 具有高精度﹑高隔離﹑寬頻響﹑低漂移﹑耐沖擊和高性能價(jià)格比等特點(diǎn),。其中V411D1模塊將PT的二次100V電壓轉(zhuǎn)換成5V的直流電壓,，V332A模塊將220V或380V的直流電壓轉(zhuǎn)換成5V直流電壓。其等級(jí)精度為0.2級(jí),，線性范圍為0～120%額定輸入,。
I-7017數(shù)據(jù)采集模塊置于現(xiàn)場(chǎng),，實(shí)時(shí)采集變送器輸出的電壓信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成RS-485標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),，送入RS-485網(wǎng)絡(luò)中,。由于I-7000系列的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)訊號(hào)的隔離，而EIARS-485是工業(yè)上使用最廣泛的雙向有補(bǔ)償通訊協(xié)議,，僅用一組雙絞線即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速和長(zhǎng)距離的發(fā)送和接收,，各節(jié)點(diǎn)并行連接，模塊與模塊﹑模塊與網(wǎng)絡(luò)之間相互獨(dú)立,，因此極大地提高了系統(tǒng)的可靠性,。

圖（一） 系統(tǒng)硬件圖

三﹑系統(tǒng)的軟件構(gòu)成：

系統(tǒng)的軟件采用Powerbuild6.5編制，系統(tǒng)軟件如下：

圖（二）系統(tǒng)軟件框圖

1﹑系統(tǒng)管理模塊設(shè)計(jì)：
系統(tǒng)管理模塊包括系統(tǒng)人員錄入和打印設(shè)置模塊,。本系統(tǒng)軟件為分權(quán)限使用,。在系統(tǒng)人員錄入模塊里，可錄入系統(tǒng)的使用人員的名字﹑密碼﹑和使用權(quán)限,。系統(tǒng)的使用權(quán)限可分為一般操作人員和系統(tǒng)管理人員,。若為系統(tǒng)一般操作人員，則只可使用數(shù)據(jù)采集模塊﹑數(shù)據(jù)查詢模塊﹑圖形顯示模塊等,；若為系統(tǒng)管理人員,，則所有的模塊均可使用。

圖（三） 系統(tǒng)管理模塊方塊圖

2﹑數(shù)據(jù)采集模塊：
在數(shù)據(jù)采集模塊里可實(shí)現(xiàn)十二個(gè)通道的實(shí)時(shí)采樣,，即每秒鐘采樣一次,，采樣60次的取平均值作為一分鐘數(shù)據(jù)保存起來,。在數(shù)據(jù)采集模塊里還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)日?qǐng)?bào)表，即在23點(diǎn)59分59秒自動(dòng)統(tǒng)計(jì)當(dāng)日的最大電壓值﹑最小電壓值﹑考核時(shí)間﹑及最大電壓﹑最小電壓出現(xiàn)的時(shí)刻,。
由于PowerBuilder支持MS 的OCX控件,，這樣可以利用 VB4 附帶的MSCOMM32.OCX來實(shí)現(xiàn)同COM口的通訊。實(shí)現(xiàn)方法如下,，先在窗口上加入OLE控件,，選擇MSCOMM32。通訊端口編程如下：
ole_comm1.Object.CommPort = 1 // ole_comm1是OLE控件的名稱,，CommPort是端口,。
ole_comm1.Object.Settings = "9600,N,8,1" //設(shè)置通訊協(xié)議
ole_comm1.Object.InputLen = 0 //初始化Input
ole_comm1.Object.PortOpen = True //打開COM口
ole_comm1.Object.Output = "#"+ "010"+ CHAR（13） //向COM口發(fā)送字符
Do
Yield（） //一直等待，直到InBuffer有數(shù)據(jù)
LOOP Until ole_comm1.Object.InBufferCount >= 1
ls_Output = ole_comm1.Object.Input //取數(shù)據(jù)

其中ole_comm1.Object.Output = "#"+ "010"+ CHAR（13）為向端口發(fā)送一命令,，要求,？ 一號(hào)I-7017數(shù)據(jù)采集模塊的第0號(hào)信道讀入仿真信號(hào)。
數(shù)據(jù)采集的界面如下：

圖（四） 數(shù)據(jù)采集界面

3﹑數(shù)據(jù)查詢：
在數(shù)據(jù)查詢模塊里根據(jù)輸入查詢的時(shí)間,，把相應(yīng)的記錄檢索出來,，并可實(shí)現(xiàn)打印功能。數(shù)據(jù)查詢的界面如圖五所示

圖（五）數(shù)據(jù)查詢界面

4,、圖形模塊：
,？ 點(diǎn)擊圖形模塊，輸入欲查詢的時(shí)間,，并選擇線路名稱,，可檢索出該天這條線路的電壓采樣值，并畫出其變化的曲線,，選擇打印功能,，可打印出電壓曲線。

圖（六）圖形界面

5,、統(tǒng)計(jì)報(bào)表：
統(tǒng)計(jì)報(bào)表模塊包括日統(tǒng)計(jì)和月統(tǒng)計(jì)模塊,。
在日統(tǒng)計(jì)窗口界面里，輸入欲查詢的時(shí)間,，便可統(tǒng)計(jì)出該天八條線路的總考核時(shí)間﹑超上限時(shí)間﹑超下限時(shí)間﹑合格率﹑最高電壓﹑最低電壓﹑最高電壓出現(xiàn)的時(shí)間﹑最低電壓出現(xiàn)的時(shí)間﹑及當(dāng)天的平均值等,。按打印鍵，可打印出日?qǐng)?bào)表,。在月統(tǒng)計(jì)的報(bào)表里,，可實(shí)現(xiàn)本月的統(tǒng)計(jì)和年度統(tǒng)計(jì),。即輸入欲查詢的月份,，可統(tǒng)計(jì)出當(dāng)月的總考核時(shí)間﹑超上限時(shí)間﹑超下限時(shí)間﹑合格率及年度內(nèi)累計(jì)越上限時(shí)間﹑累計(jì)越下限時(shí)間﹑累計(jì)供電時(shí)間 和累計(jì)合格率。按打印鍵,，可打印出月報(bào)表
日統(tǒng)計(jì)報(bào)表的窗口界面如圖七所示：

圖（七） 日?qǐng)?bào)表

7,、數(shù)據(jù)處理模塊：
數(shù)據(jù)管理模塊包括數(shù)據(jù)備份﹑數(shù)據(jù)刪除﹑數(shù)據(jù)錄入﹑和月統(tǒng)計(jì)功能等,。
在數(shù)據(jù)備份的窗口界面里輸入欲備份數(shù)據(jù)的時(shí)間段，將數(shù)據(jù)檢索出來,，并備份到硬盤里,。
若數(shù)據(jù)保存過久，可在數(shù)據(jù)刪除的窗口界面里檢索出欲刪除的數(shù)據(jù),，將其刪除,。數(shù)據(jù)錄入界面可將備份的數(shù)據(jù)重新錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)里來。

四,、結(jié)語：

該智能電壓監(jiān)測(cè)儀經(jīng)湖南省電力試驗(yàn)研究所做電磁兼容的試驗(yàn)和精度測(cè)試,，各項(xiàng)指標(biāo)完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其軟件因使用方便,，界面友好,，而備受歡迎。