基于WinCE高壓開關(guān)柜智能斷路器iCB-900數(shù)據(jù)采集及曲線繪制

羅國平

（樂山師范學院 計算機科學學院，四川 樂山 614000）

0 引言

隨著科技進步，智能電網(wǎng)技術(shù)不斷深入到輸電、配電行業(yè)，智能高壓開關(guān)柜是智能電網(wǎng)中重要的設(shè)備，在智能開關(guān)柜子通斷電時，需要及時監(jiān)測重要的電氣參數(shù)，以便于輸配電企業(yè)及時了解設(shè)備的運行狀態(tài)，以便更好地為輸、配電服務。

1 問題的提出

在高壓開關(guān)柜控制系統(tǒng)中，斷路器具有極其重要的作用，為了達到高效滅弧的目的，高壓開關(guān)柜中斷路器合閘、分閘等操作往往在極短的時間內(nèi)完成整個動作。高壓開關(guān)柜在儲能、合閘、分閘等操作中需要采集如儲能電機電流、合閘線圈電流、分閘線圈電流、合閘行程及分閘行程等重要參數(shù)，這些參數(shù)的好壞將會直接影響到設(shè)備的工作性能，因此，在實際工作中，往往需要將這些參數(shù)繪制成曲線顯示在屏幕上。如何采集斷路器各項參數(shù)及繪制性能曲線是本文的重點。

2 斷路器數(shù)據(jù)采集

在高壓開關(guān)柜控制系統(tǒng)中，常常采用模塊化設(shè)計理念進行設(shè)計，各個模塊之間通信采用RS-485 方式連接在一起，這些模塊稱為IED設(shè)備。高壓開關(guān)柜中最重要的控制模塊莫過于斷路器模塊，下面我們以河南森海iCB-900 型斷路器為例，詳細介紹斷路器數(shù)據(jù)采集過程。

iCB-900 型斷路器是目前市面上比較新型的斷路器，該斷路器采用先進的DSP 芯片作處理器，外加高速ADC，可以高速采集如存儲能電機電流、合閘線圈電流、分閘線圈電流、合閘行程參數(shù)、分閘行程參數(shù)等重要數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)往往具有突發(fā)性和偶然性。一旦發(fā)生，往往是極短時間內(nèi)需要高速采集，所以一般的CPU 很難勝任，所以一般以高速DSP 作為處理器，采用高速的ADC 進行數(shù)據(jù)采集，然后將這些數(shù)據(jù)以文件的方式存放在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)里，等待上層IED 或上位機系統(tǒng)及時取走。

iCB-900 斷路器采用RS-485 通信，波特率9600pbs，8 位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗，這種通信方式是典型的半雙工通信方式，通信雙方采用主（Master）/從（Slave）模式，工作方式為主設(shè)備輪詢從設(shè)備，從設(shè)備收到輪詢指令后，先判斷是否是與本機的地址相同，如果相同則將本機數(shù)據(jù)封包上傳，否則不予理會。這種輪詢方式對于周期性數(shù)據(jù)，如各種狀態(tài)信息比較有效；而對于非周期性數(shù)據(jù)如：儲能電機電流、合閘線圈電流、分閘線圈電流、合閘行程參數(shù)、分閘行程參數(shù)等突發(fā)性數(shù)據(jù)上傳就比較困難了。因此在工程實踐中往往需要把這種具有突發(fā)性、偶然性數(shù)據(jù)單獨封裝成一個一個獨立的數(shù)據(jù)包，但是這種數(shù)據(jù)又無法主動上傳給上位機或上層IED 設(shè)備。在工程為了可靠起見，常常采用類似信令的工作方式，在信令中規(guī)定某幾位用于指示不同的數(shù)據(jù)包，當上位機或上層IED 設(shè)備輪詢的時候，將該信令以狀態(tài)的方式封裝在周期性狀態(tài)數(shù)據(jù)包中，當采集到這些突發(fā)性數(shù)據(jù)時，將該信令對應的數(shù)據(jù)位置1，通知上位機或上層IED 設(shè)備，上位機或IED 設(shè)備將以不同的指令及時從緩沖區(qū)中讀取對應的數(shù)據(jù)文件，當上位機或上層IED 設(shè)備收到該數(shù)據(jù)文件后，向叢機設(shè)備發(fā)送一個應答數(shù)據(jù)包，同時將該數(shù)據(jù)寫入到上位機或上層IED 設(shè)備數(shù)據(jù)庫中；并且將該數(shù)據(jù)以曲線的方式顯示到繪圖模塊中，方便用戶及時查看。

對于周期性數(shù)據(jù)如狀態(tài)數(shù)據(jù)、累計合閘次數(shù)、累計分閘次數(shù)、累計儲能電機次數(shù)、累計開斷電流、當前開斷電流等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)存放在不同的緩沖區(qū)里，參見iCB-900 數(shù)據(jù)地址表1。該數(shù)據(jù)與狀態(tài)信息及信令信息一起上傳，上層IED 設(shè)備收到這些信息后，及時刷新斷路器狀態(tài)欄，以方便用戶及時了解設(shè)備工作狀態(tài)。

斷路器智能組件支持4 個輸入寄存器的查詢，每一個寄存器的數(shù)據(jù)地址及寄存器值所指代含義如下表所示：

表1 iCB-900 數(shù)據(jù)地址

3 曲線繪制

斷路器需要檢測的數(shù)據(jù)比較多，在工作過程中，常常需要監(jiān)測儲能電機電流數(shù)據(jù)、分閘線圈電流數(shù)據(jù)、合閘線圈電流數(shù)據(jù)、分閘行程數(shù)據(jù)、合閘行程數(shù)據(jù)、為了方便顯示用戶查詢數(shù)據(jù)，在人機界面分別設(shè)計5 個功能按鈕，參見圖1。

上位機或上層IED 通過串口收到的數(shù)據(jù)包后依次解析數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)報方式傳輸，收到下位機信令時，發(fā)送讀取下位機數(shù)據(jù)報命令：下面以合閘行程數(shù)據(jù)為例，數(shù)據(jù)文件各個字段數(shù)據(jù)如下：

以下為行程數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)值除以100 后單位為mm

//WinCE 下繪制合閘行程特性曲線參考代碼如下：

該數(shù)據(jù)文件包經(jīng)過解析后，然后在Wince 環(huán)境中繪制到坐標軸上如圖1 所示。

圖1 合閘行程曲線圖

4 改進措施

需要做的改進措施主要有四點：

（1）實際上iCB-900 斷路器采集的有效數(shù)據(jù)點僅僅87 個，為了方便繪制圖形往需要補足101 個點。

（2）為了實現(xiàn)程序功能，在程序設(shè)計過程中自定義了C2DGraphS類專門實現(xiàn)圖像繪制功能，本程序中直接引用該類實現(xiàn)圖像繪制功能。

（3）為了方便用戶查詢數(shù)據(jù)，在WinCE 系統(tǒng)中集成了SQLCE 數(shù)據(jù)庫，通過相應的數(shù)據(jù)接口，將數(shù)據(jù)寫入庫中，用戶可以及時查詢歷史曲線，方便了解系統(tǒng)的工作性能。

（4）為了方便在同一個模塊上繪制曲線，我們將繪圖曲線規(guī)格化，然后以自適應方式繪制曲線。

5 結(jié)論

該程序在35kV 智能開關(guān)柜遠程控制項目中測試通過，在實際運行過程中，目前程序運行正常。實踐證明這種方法在iCB-900 斷路器數(shù)據(jù)采集和性能曲線繪制效果非常理想。

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