易控微網基于GPRS+交流采樣小型RTU的配電變壓器監控方案

1前言
　　隨著無線通訊技術和測控技術的飛速發展，基于GPRS+交流采樣RTU來實現配電變壓器監控，越來越成為一種趨勢。
　　配電變壓器監控系統是一種SCADA系統，即數據的遠程采集監視和控制系統。分為三個部分組成：監控中心、通訊、終端。
　　監控中心硬件采用工控機，軟件平臺采用最新的組態軟件技術，基于B/S模式，可以通過網絡進行瀏覽。監測中心軟件為用戶提供一個可視化的監測界面。該監測界面讓用戶直觀、方便、快捷地了解變壓器的運行狀態。通過此界面，用戶可以及時了解各變壓的工作狀況，并具有聲光報警等功能。同時，用戶通過查詢歷史數據庫，可以調出變壓器的歷史運行狀態曲線，從而預測變壓器的負荷情況，并完成上位機相應的數據管理功能。
　　通訊選用GPRS，利用移動運營商提供的無線網絡平臺實現SCADA，是電力系統現代化的一個重要發展方向。由于GSM網絡的通信技術已經成熟，覆蓋面又廣，利用GSM無線通信方式來實現變壓器參數的實時采集，無疑是對現有資源的最大利用。最重要的是GSM網絡是由移動運營商投控系統，可以節省數以千億計的導線材料及人工費用，達到環保、節能、資源最大共享的目的，而且免除了網絡的日常修改和維護工作，最大限度地節省了投資。無論何時何地，只要有一部電腦和可以上網的電話線就能實現對各地變壓器進行監控。和有線方式比較起來，成本低，易安裝、易維護，可靠性高。
　　RTU采用工業級RTU，實時監測變壓器的工作狀況，包括變壓器的三相電壓、三相電流、三相功率(負荷)、三相無功功率、三相不平衡電流、功率因數、諧波、脈沖表的電度、變壓器的溫度等，通過變壓器的工作狀況，可以進行配電網絡的優化運行，當發生故障時，進行報警，及時進行故障排除，減少停電時間，減少經濟損失和降低對用戶造成的不便，提高供電的質量。
　　
2系統構架
　　

　　
　　
3 三維力控PCAUTO3.62組態軟件介紹

　　1 主要特點

　　（1）管控一體化的軟件

　　強大的Web功能和Internet/Intranet瀏覽器技術，直接支持多文檔。WWW功能全部用VC++實現，因此當在Internet上遠程訪問監控畫面時，具有更好的實時性。同時易于使用ASP等快速開發工具構建B/S系統結構，并可以直接訪問單窗口。
　　國內領先的網絡體系構架，支持B/S和C/S訪問方式，支持多層次網絡冗余及故障切換。提供多重冗余結構，支持IO設備冗余、網絡冗余、數據庫冗余等；
　　在基于PC控制的“軟PLC”套件得到大量應用的基礎上， 控制策略生成器更加完善和符合現場特點,輕松的基于PC構建復雜控制系統；
　　設備通訊和力控網絡節點支持GPRS、CDMA等移動通訊功能；GSM手機短信報警管理系統方便管理報警信息；
　　重新設計的加密系統，支持工程加密；
　　　　
　　（2） HMI新特點

　　重新設計的HMI開發系統,更多的組件和控件來方便您構成強大的系統；豐富的函數和設備驅動程序使您集成更容易；
　　增強的過渡色與漸進色功能，從根本上解決了很多同類軟件在過多使用過渡色、漸進色時，嚴重影響畫面刷新速度和系統運行效率的問題；
　　優化設計的工具箱和調色板，在顏色選擇時更直觀、方便；開發更靈活,更多的矢量子圖，制作工程畫面更快捷。
　　提供面向對象編程方式，內置間接變量、中間變量、數據庫變量，支持自定義函數,支持大畫面和自定義菜單，方便您構造強大的企業級運行系統,
　　腳本類型和觸發方式多樣，支持數組運算和循環。
　　
　　（3）開放性

　　直接EXCEL已VBA的方式訪問數據庫；
　　符合工程規范的設計：更多的功能組件是為了滿足工程技術人員的需要而設計的，足夠的靈活性保證了它具有廣泛的適應性；
　　數據轉發組件靈活方便，OPC技術直接支持時間戳和質量戳；
　　多國語言版本保證了您的項目的拓展
　　
　　（4）開發系統　
　
　　力控®提供了一個高度集成化、可視化的開發環境。極為友好的界面風格使您“上手”非常容易。

　　* 圖庫

　　　集成化的開發環境、增強的圖形功能，豐富的圖形元素及超級子圖精靈圖庫集，提供子圖精靈開發工具，用戶可以方便地生成自己的圖庫；力控®優化設計的圖庫，提供了豐富的子圖和“子圖精靈”，任意拖拽不變形，使您的工程畫面精益求精。

　　* 內部組件

　　 視頻組件：進行視頻的捕捉和回放；　　
　　 溫控曲線組件：可以進行溫度的自動升溫和保溫控制；　　
　　 瀏覽器組件：可以作為標準的瀏覽器客戶端；　　
　　 標準WINDOWS組件：支持標準的文本框、單選框、列表框等組件；　　
　　 增強的報警組件：集成的報警管理和查詢；　　
　　 X—Y曲線組件：可以自由的進行曲線分析和查詢；　　
　　 幻燈片組件：靈活的幻燈片播放，可進行自由控制；　　
　　 自由曲線組件：方便的繪制各種曲線和動畫連接；　　
　　 萬能報表組件：類EXCEL的報表工具，方便您完成管理報表；　　
　　 立體棒圖組件：直方圖的分析工具；　　
　　 歷史追憶組件：可以追憶帶毫秒標簽的數據，方便事故查詢；　
　　 手機短信組件：簡單的手機短信發送組件　

　　　* 報表組件：

　　歷史報表:
　　方便快速的歷史報表生成工具，能進行日報、月報、季報、年報的生成，對數據存儲的時間范圍、間隔、起始時間可進行任意指定，并可以根據存儲的時間進行查詢歷史數據，組態時在力控的繪畫菜單內進行歷史報表的選取。
　　內嵌多功能報表：
　　　靈活的報表生成方式，可以任意設置報表格式，實現各種運算、數據轉換、統計分析、報表打印等。既可以制作實時報表，也可以制作歷史報表。可以在報表上同時顯示實時數據和任意時刻的歷史數據，并加以統計處理，例如取行平均、列平均，統計出最大最小值。內嵌多功能報表提供了相應的報表函數，可以制作各種報表模板，實現多次使用，以免重復工作，組態時 在力控的子圖內。
　　內置數據表：
　　內置數據表是力控開發人員總結關系數據庫的特點開發出的內置實時關系數據表，利用報表模板可以將力控實時數據庫的變量和報表字段進行任意綁定，可以對任意的數據進行插入、刪除、遍歷、存盤，內置的報表過濾器可以任意設定不同情況下的查詢條件，根據查詢條件對所查出的記錄進行選取來參與數據處理。
　　動作腳本
　　動作腳本類型和觸發方式多樣，具備自定義函數功能，支持數組運算和循環控制。內置多種打印函數，可根據畫面的大小進行任意設置打印范圍。
　　自定義運行菜單
　　力控®支持用戶自定義菜單，其中包括窗口彈出式菜單和定義在各個圖形對象上的右鍵菜單。配合腳本程序與自定義菜單，可以實現更為靈活與復雜的人機交互過程。
　　系統安全性
　　力控®提供了完備的安全保護機制，以保證生產過程的安全可靠。力控®的用戶管理將用戶分為操作工、班長、工程師、系統管理員等多個級別，并可根據級別限制對重要工藝參數的修改，以有效避免生產過程中的誤操作。
　　報警和事件記錄
　　力控®在運行時自動記錄系統狀態變化、操作過程等重要事件。一旦發生事故，可就此作為分析事故原因的依據，為實現事故追憶，提供基礎資料。
　　
　　（5）分布式網絡
　
　　特點
　　力控®是真正的分（）（）式網絡系統。在工程項目中用戶可以根據實際需要，靈活地構建符合要求的網絡結構，網絡中的各個力控節點可以構建B/S和C/S等方式。
　　網絡冗余
　　力控®支持多層次網絡冗余，支持報警、歷史數據和網絡時鐘的同步。在雙機冗余基礎上，其它網絡節點自動跟蹤冗余主/從機的切換。各個網絡節點不僅可以監視，還能夠進行控制。
　　開放方式
　　軟件為開放式體系結構，全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL、ActiveX、DNA標準。
　　以OLE、COM/DCOM、動態鏈接庫等多種形式提供外部訪問接口，便于用戶利用各種常用開發工具（如：VC++、VB等）進行深層的二次開發。
　　多國語言支持
　　力控®同時具有英文版、繁體、簡體中文版，在蘇丹、埃及、馬來西亞、孟加拉國、緬甸都有力控?軟件的應用實例。
　　力控®將加速國際化進程，適應入世的要求。
　　
　　（6）區域實時數據庫

　　數據處理：
　　力控監控組態軟件內置區域實時數據庫，區域實時數據庫內置多種功能塊，來完成數據處理，可實現累計、統計、控制、線形化、PID控制、各種運算等多種功能。
　　區域實時數據庫完成實時數據、報警檢查、歷史數據的存儲等功能。
　　數據庫對生產數據按區域、單元、子單元管理，分為6層結構，方便數據的管理
　　數據庫結構為可組態的“活結構”，用戶可根據實際需要自定義自己的各類數據庫結構，方便對數據的管理和查找。
　　力控®數據庫具備真正意義上的分布式特征。力控®的HMI（人機界面）部分與數據庫部分可以分別運行在不同的網絡節點上，任意一臺操作站上的HMI都可以訪問任意一臺服務器上的數據庫。運行于不同網絡節點的數據庫還可以互相訪問。真正實現了數據的分布處理，界面的集中監控與管理。
　　豐富的數據庫組件：
　　ODBC雙向轉儲數據組件：可以和各種關系數據庫通過ODBC驅動進行實時歷史數據向關系數據庫的雙向轉儲；
　　GSM短信管理組件：完善的報警短信管理，生產出現問題的時候，通過移動網絡將報警信息及時的發送到管理者的手機上；
　　　　 PORT SERVER數據轉發組件:支持網絡其它的節點通過串口、網絡、MODEM、GPRS、CDMA等方式的數據進行訪問；
　　NETSERVER組件：專用的網絡數據服務器組件，構成分布式應用的核心
　　DBCOM控件：標準的Activex控件，允許第三方開發工具來訪問實時數據庫，支持C/S網絡訪問。
　　SoftPLC組件：控制策略生成器構筑PC控制的靈魂；
　 OPC/DDE SERVER：標準的數據服務器，第三方軟件可通過DDE和OPC標準來遍歷數實時數據庫的各種實時和歷史數據。
　　
4 廈門桑榮GPRS DTU介紹

　　Saro3130P GPRS DTU是一款基于移動2.5G GPRS網絡平臺、內嵌TCP/UDP協議及功能強大的單片機系統的數據傳輸終端。采用Siemens MC35i工業級通訊模塊，工業規格設計。提供RS232/RS485/RS422等標準串行接口，直接與PLC、RTU、FTU、TTU等采集設備透明連接。實現GPRS遠程實時數據傳輸功能。
　　
　　
　　
　　
　　
5 北京易控微網科技STC-2 RTU介紹

　　（1）STC-2功能示意：
　　
　　
　　
　　（2） STC-2功能簡介：

　　測量變壓器三相電壓、三相電流、三相有功功率、三相無功功率、三相總有功功率、三相總無功功率、頻率、功率因數、1-31次諧波(STC-2XB有此功能)、積分電度、三相不平衡電流等，數據刷新速度快，電壓、電流輸入均隔離，精度0.5% 以內
　　 2路直流模擬量輸入(0-20mA或0-5V)，可通過溫度變送器測量變壓器精度
　　 3路開關量繼電器隔離輸出(觸點容量250VAC 5A、30VDC 5A)，可以作為遙控、跳閘或者告警
　　 6路開關量光電隔離輸入，可兼作脈沖輸入(測量電度表輸出脈沖)，帶SOE(事件記錄)功能
　　 隔離的兩路485或232， MODBUS RTU通訊協議
　　 貼片安裝，無外部總線，較高的EMC性能
　　 卡式導軌或螺絲固定
　　 工作溫度：-20℃到70℃
　　 EMC測試能達到IV級
　　
6系統特點

　　本系統由國內知名廠商的優質產品組成，采用開放式的協議MODBUS，應用在許多類似的SCADA系統，具有可靠性高、綜合性價比高、開放性好、易擴展、易維護、易安裝等特點。
　　
7系統參考配置

　　假定測一個變壓器，配置設備清單如下：
　　
　　監控中心：
　　 工控機 一臺
　　 激光打印機 一臺
　　 UPS電源 一套
　　 組態軟件PCAUTO3.62 一套
　　 寬帶上網條件(或移動數據專線，根據終端點的數量來定)
　　
　　現場：
　　 GRPS DTU(含配件) 一臺
　　 靜態IP GPRS SIM卡 一張
　　 STC-2 RTU 一臺
　　 溫度變送器 一個
　　 PT100或CU50溫度傳感器 一個
　　 脈沖電度表 一個
　　 24V開關電源 一個
　　 戶外防水箱(包括內部配線等) 一個