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21 0年第5 0期

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直流操作电源综合监控系统张艳莉费万民，和雷 武浙 1 0 7 0 (淄博学院机电工程系 .东淄博% 5 O;浙江大学电力电子国家专业实验室 .江杭州 3 2 ) 1山 002

美键词：拟仪器；作电源：台监控系统虚操综摘要绍了基于虚拟便器技术的电力系统操作电源综台监控系统 .为详尽地论述丁这一系统的硬件组成赍较

和软件设计。试运行证明 .监控系统具有检测全面 .制功能强太 .靠性高 .用性强一充和升级方恒等显该控可实扩著优点。 中国分类号： M 6 T 72文献标识码： B文章编号： 0 1 9 2 ( 0 1 0 0 50 1 0—5 9 20 )50 3— 3

虚拟仪器是一种以工业计算机为检测和控制

断时的自动处理功能。即保证在交流停电期间，蓄电池不过度放电和交流电源恢复供电后对蓄电池

中心，过各种与测量技术相关的软件、件 .通硬将彼此独立的数据采集、析处理和显示记录集成分在一起，而形成的可实现多种测试、量与控制从测功能的仪器仪表系统。因为虚拟仪器测控系统在硬件方面，符台工业标准的各种可选电路板卡以为基础，软件方面，可重复使用的原码库函数在以

组的补充电；3 ( )对电池 (组 )行实时检测对分进电池电压越限应能够进行及时的故障报警； 4 ()

监视充电机的 I作情况。一旦出现故障，立即将应故障组切除，自动投入备用组且发出声光及远并程报警信号，知维修人员对故障进行及时处理；通 ( )对母线扣主要支路的培断器进行监视。若出 5现熔断器熔断现象，及时发出声光及远程报警要信号，以保证故障的及时排除和熔芯的及时更换；( )监视动力母线和控制母践的对地绝缘电阻。 6

为基础，以具有以下显著优点： I所 ( )开发周期短，用低：2费 ( )通过计算机硬件和软件的升级， 可以方便地提升系统的测控能力和水平，术更技新与计算机进步同步；3 ( )可重用性与可

配置性强，可以通过增减硬件、件模块，重新配置即软或现有系统来满足变化了的测控要求或增加新的测控功能，常适合于作成一机多甩的测控系统：非 ( )系统开放、活，易与其它设备相连。 4灵极直流操作电源是电力系统中一个非常重要的

当其小于某一设定值时，能发出声光及远程报应警信号；7 ( )对检删到的故障数据如控母电压过高、母电压过低、母电压纹波超限、流失电、控控交

缺相等，即时存储；8要 ( )要具有远方通讯接口。以保证调度中心对操作电源工作状态的了解及远

环节，点是其组成结构和容量大小随使用场合特的不同而不同，且技术更新快，且随着技术的而并

程控制，就是说具有遥控、信、调、测也要遥遥遥功能。

更新，基本组成结构也发生重大变化，采用传其若统的测控系统设计思路来设计电力系统操作电源

监控系统应具备的主要性能指标为：1 ( )受监控的直流操作电源的直流电流额定值的范围为l 到 3 0A,池容量范围为 1 OA 0电 0 Ah到 2 0 0 0

监控系统，难满足不断变化的市场和技术需要，很 为此，们采用 AW S 8 5型工业控制计算机一我 2体化工作站 . Viu l a i 6 0为编程语言 .以 sa B s . c与某直流电源成垂厂合作，发出基于虚拟仪器技开术的电力系统直流操作电源综合监控系统。

A ( )应显示的运行参数，括三相交流电压、 h; 2包 电流值，电机输出电压、流值，电池组的充充电蓄电电压电流值，直流母线电压、流值，流母各电直线对地绝缘电阻值，电池分组电压值等，示精蓄显确到小数点后两位。

l综合监控系统的技术要求和功能 根据技术条件，电力系统直流操作电源综合监控系统必须具备以下功能：1 ( )电池管理功能。 即选择最佳的充电方式或充电规律，提高蓄电以池的实际蓄电容量和使用寿命： 2交流电源中 ()

2硬件组成( )I业计算机及其配置 1工业计

算机选用 AW S一 9 8 5型一体化工控机工作站其配置如下： e t m5 2 0型的 CPU。 P ni u/0

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华东电力{ 3(盘， 2M内存 1 4 3 5寸软盘驱动 .硬 3 . .M . 1器 1个 P一 5 S 2 0型 2 0W电源 (均无故障运行 5平时间 n o ) n0 o h

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置程序的目的 .是给用户提供一个自定义系统就组成以适应操作电源的具体结构的窗口。 在系统配置程序中 .们为用户提供的选择我余地包括操作电源电压等级 ( 2或 1 0V ) 2 0V 1、 充电机台数及额定电流值、流母线段数厦控制直母线额定电流值、电池组套数及额定容量、流蓄直输出馈电支路个数、功能板卡的型号及地址 (各限

( )主要功能电路板介绍 2监控系统所用功能电路板卡为： P 8 3型模拟量输 A板， 2路单端隔离， C[ 1 B 3

1位分辨率完成对系统中主要物理量的检测： 2 P I 2 C 7 8型模拟量输出板， 2路 1 分辨率 2位光电隔离模拟量输出卡， 2块。于对两台充电机用输出电压、出电流的调节。三台备用机采用本输第机自控工作方式，控系统只是根据需要控制其监)是机： r

于工控机生产厂家产品 )串行口选择等。但对不、同配置下的硬件输入、出通道设置，们给出了输我一

定限制，着技术的进一步成熟，用户的限制随对

会逐渐减少系统配置程序具体表现为一窗体控件，在系统初次运行 (装 )才会出现。安装只安时在 后，通过下文介绍的口令保护菜单 .确输入厂可正 家口令后，行修改。进 3 2现场工作站的检测与控制程序 .( )主窗口菜单程序 1主窗口菜单程序由口令保护、节与控制、调物

P 1 2 C 7 2型数字量输入/出板，输 1 4路，需要和 P D 8 B型光隔转接线板配合使用， CL 7 2用以实现对主要回路熔断器的监视； P 7 5型 1 CI 3 2路继电器输出板，于对充电用机交流电源开关及蓄电池总开关的控制

,池巡电回槛测的选组及直流母线绝缘电阻的选缓控制。

理量检测、电池巡检、障检测与诊断等构成口故 令保护菜单设有操作权”“改系统设置”授和更两个子菜单，应这两个子菜单的口令分别为“作对操口令”“家口夸”前者用于限制非授权人员的和厂，

另外还有自行设计的专用电路板，米实现用对所有模拟量进行检测、波、平转换和信号调滤电理等。

系统硬件组成框图知图 1示。所

操作 .者为厂家提供修改系统组成的机会。节后调与控制菜单设有开关机控制、电方式切换、要充主参量调节、对性放电等 4个子菜单，别实现人核分为的开关机操作和充电方式切换受对主要给定量的在竣调节等功能。易于进行人机对话 .电方为充式切换、要参量调节和核对性放电等 3个子菜主单分别启动实现对应功能的 3个子窗口。主要参

量调节部分设置了每个参数的上下限，保证系以统主要参量的调节在允许的范围内进行。核对性圈 l监|系境硬件组成框图笠

放电部分视电池电压当电池电压下降到其下监限值时或电池电压不到下限值但放出的电池容量已达到电池的额定容量时，止枝对性放电。放停在电子窗 1,示放电过程中电池电压和放电电]中显

3软件设计系筑软件全部用 Vin lB sc6 0编写，要 s a a i 主 j统配程序现场工作站的检测与控制程序、系 J应机 (例计算机 J四遥 (控、测、信、 .中的遥遥遥遥谰 - L面程牟、作站和上位机之间的串行通麓 7界工程序等 4部分绒成。 3 1系统配置程序 . t挣作：中. f克机、电池、制母线和蔷控熔断器等环节是必不可少的，备环节的 _数，但，、 檬艰债用场合千『『骞的不同，不一样操作电瓣也构成 f嘧挖承统 :内组成 j也柘同系统配然

流的实际值及上次放电终了时的电池电压和上次实际放出的电池容量，电池准护人员参考，理供物量检测部分给用户提供

了了解系统中任意物理量的实际数值的用户界面 .保证主要物理量的检为恻精度一每一个主要检测支路和 A,、输入都累对 j用 1 0段 3点二次插值法进行数值舢理电池巡检

部分蛩用户提供了自动巡检、动抽砬、看故障手置电池等 3个检删方式，显示出当前电池的编号并 和甩压菹及所有故绎电池的编号故障监视发诊

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断部分设有交流失电、相，制母线过压、压、缺控欠 纹波越限，电机过流，流母线对地绝缘电阻越充直限和主要回路熔断器熔断等故障监视和声光及语音报警功能。 ( )正常屏显 2正常屏显主要显示控制母线的电压、流值电

和充电机的工作状态等信息【 )自动程序 3自动程序用主窗口定时器控件来实现。主要完成的任务有采集系统主要参量，判断其数值并是否越限；制两台充电机的充电过程 .证蓄电控保池组处于最佳的充电状态；析并执行来自上位分机的遥控、调命令；新显示：视主要熔断器遥刷监

状态；电池巡回检测；上位机发送运行信息蓄向等件设计中的输入输出操作，过诵用工控机软通生产厂家提供的动态连接库 ( D 来实现。自动 D I)程序框图如图 2所示。

3 3上位机程序 .上位机程序的目的，为操作管理人员提供是一

个了解操作电源运行信息和对操作电源进行遥瑚 2臼动程序框图

控、调的远程交互接口。序主要由界面程序和遥程

通信程序两部分组成，面设计完全仿照工控机界工作站的程序界面。

理，时发送遥控、调命令的编程方式，码方随遥编式与上述方式相似在采用定长数据段通信方式时，接收有效数据前，须清空接收缓冲区，在必并互发握手及应答信号，后进行数据通信。在通然若信过程中，出现个别位数据丢失或数据错位，会将

3 4串行通信程序 .串行通信程序的任务是实现直流操作电源的四遥功能，用一对一的对等通信方式，过 VB采通 提供的

MSo c mm控件实现。工作站甲的通信程序 .括接收和发送两部分，用定长数据段的通包采

引起通信错误，不采取措施，定导致通信的彻若肯底失败。为此，们在接收到数据时，判断前四我先位是否正确，确则接收，则重发握手信号，正否并

信方法。辩操作电源的运行信息，进行定寸发送； 对来自上位机的遥控、谰命々,用中断接收，遥采 定时处理的编程方法。特率的选择，据技术条波根件要球，取 2 4 0 4 8 0 9 d 0 1 0 i/可 0, 0, O, 2 0 bt s之 9一

清空接收缓冲区，时等待应答信号，收到应答延接信号后，新进行通信经过这些精心设计，监重该控系统的通信程序具有很高的可靠性和很强的抗干扰能力。

采用定长数据段通信方式时，先应对数据进首打包，编码。为提高通信效率，系统运行信即将

息分为卷数信息和状态信息两部分，别打成两分t大包，别称为参数包和状态包，个数据包的’分每前字节为标识符，后是与位置严格对应的数其据信息。通过在数据包后加任意字符的方法，可保

4结论现场试运行表明，监控系统具有抗干扰能该力强，可靠性高，于扩充和改进，发周期短，易开易于设计出友好的人机界面等显著优点，有非常具广泛的应用前景。收稿日期； O 1 0 6 2 0 2 3

证数据包长度相等。可靠起见，们对每一个数为我据信息包都连续发送 3次。接收程序要取连续接收的 3个数据包进行比较，有当这 3个数据包只巾有两个以上相同时，认为是有效数据包才

上位机中的通信程序采用中断接收 .时处定