前言：

      隨著計算機技術和自動控制技術的發展，電力系統自動化技術的應用也越來越廣泛。微機保護、故障錄波器、計算機監控系統、計算機調度自動化等都已成功運用到電力系統中，提高了電力系統的運行及管理水平。大型DCS電力控制系統成本高、系統復雜、維護不便，不適于一般企業的使用。而采用工業級計算機系統、SuperMonitor監控軟件、多協議數據采集裝置組成的監控系統，可很方便實現開關量、模擬量、電量的采集和開關的控制，以及數據處理，為企業電力系統監控提供一個簡單、可靠、穩定，功能強大的應用平臺，系統實時性好，易于維護，且可移植性好。

1.監控系統開發

1.1.SuperMonitor監控軟件簡介

      SuperMonitor運行在Win2000（sp4）/Win XP（sp2）系統平臺上，用戶利用它可以快速構造生成上位機監控系統，方便地構造適應自己需要的計算機監控畫面，在任何需要的時候將現場的信息實時地傳送到控制室并在屏幕上顯示出來。管理人員不需要深入生產現場，就可以獲得各種實時數據和歷史數據，優化控制現場作業，提高勞動生產效率。SuperMonitor組態軟件為用戶提供了從設備驅動、數據采集到數據處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出等組態工作的操作平臺。它具有多任務、多線程功能，提供豐富的設備驅動構件及豐富的圖庫元件，用戶也可以隨時根據自己的需求擴充系統的功能，給了用戶極大的使用靈活性。

1.2.系統開發過程

(1)配置I／0設備。

      SuperMonitor支持的硬件設備包括：可編程控制器(PLC)、智能模塊、板卡、智能儀表、變頻器等。工程人員可以把每一臺下位機看作一種設備，不必關心具體的通信協議，只需在SuperMonitor的設備庫中選擇相應設備的類型，然后按照“設備配置”向導的提示一步步完成安裝即可，使驅動程序的配置更加方便。

(2)構造數據庫。

      數據庫是SuperMonitor最核心的部分，是聯系上位機和下位機的橋梁。在數據庫中存放的是變量的當前值，變量的集合稱為“數據詞典”。數據詞典記錄了所有用戶可使用的數據變量的詳細信息。工程人員根據需要建立內存變量和I／O變量，配置變量的類型和各種屬性，并將I／0變量與相應的I／O設備寄存器連接。

(3)制作圖形畫面。

      根據生產操作要求建立自己需要的畫面，利用SuperMonitor6．0提供的豐富圖庫，在每個畫面上生成互相關聯的靜態或動態圖。畫面包括具備一定功能的按鈕及菜單、實時數據及歷史數據顯示、實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線、報警顯示等。

(4)定義動畫連接。

      建立動畫連接使畫面上的圖形對象與數據庫的數據變量之間建立了一種特定的對應關系，當變量的值改變時，圖形對象可以按動畫連接的要求改變顏色、尺寸、位置、填充百分數等。也可以通過圖形對象改變數據變量的值。

（5)網絡設置。

      SuperMonitor完全基于網絡的概念，是一種真正的客戶機_服務器模式，支持分布式歷史數據庫和分布式報警系統，支持TCP／IP協議。工程人員根據系統需要設立IO服務器、歷史數據服務器、報警服務器、登錄服務器、WEB服務器和客戶端。

(6)運行和調試。

       在開發過程中，可以不斷運用實時運行環境。利用SuperMonitor信息窗口運行和調試在畫面制作系統中建立的圖形畫面。

2.企業電力監控系統的實現

(1)  計算機監控系統組成。

       中鋁某分公司動力廠計算機監控系統主要由上位機、前置數據采集通訊機和底層設備三部分組成。底層設備主要包括開關保護和控制單元（ABB REF542plus）、多功能表、可編程控制器(PLC)、消弧消諧裝置和GPS校時裝置等。前置通訊機主要進行通訊協議轉換，使上位機能與多種協議的設備進行通訊，完成數據采集、控制命令下發等。上位機由硬件和軟件組成，硬件包括工控計算機和打印機，軟件由操作系統、OFFICE辦公軟件、SuperMonitor工控軟件和其它一些應用軟件組成，上位機從通訊機獲取數據，在畫面上實時顯示，并進行數據處理，存儲歷史數據，形成歷史曲線和報表輸出，同時向通訊機寫入數據，完成開關分合閘等操作。

      上位機與前置通訊機通過雙絞線連接，采用Modbus TCP/IP協議，通訊機與底層設備采用RS-485連接，通訊機通過編程實現協議轉換，使上位機能與多種不同協議（Modbus RTU、DL104等）的設備進行連接。

(2)動力廠計算機監控系統的實現。

①數據實時采集和自動記錄。

      SuperMonitor通過設備驅動程序以及通訊機與底層設備進行數據交換，因此需要在軟件中定義設備和變量。首先應該明確的是:軟件中定義的設備是依據Modbus協議定義出的邏輯上的設備，一個設備對應一種類型的寄存器，以ABB REF542plus為例，1臺REF542最多可能定義Modbus協議中所規定的4種類型的寄存器。我們要采集的數據全部存放在REF542的3xxxx和lxxxx地址寄存器中，就相應地對每臺REF542都定義兩種類型寄存器，而模擬量定義時需要指明數據類型，指明數據類型實際上就暗含著指明了該點需要讀取的寄存器個數。數據類型的確定應該參照設備寄存器表格中給出的類型及測量量的長度，分清是有符號數還是無符號數，占用了1個寄存器還是2個寄存器。通過工程中的實例更容易說明白。

      各電壓電流被測量量的長度都是4個字節，即占用兩個寄存器單元，因此要將電壓電流等測量量定義成浮點數（32位）。

②系統管理。

       點擊頂層菜單“系統管理”按鈕，彈出圖示菜單，其中包括用戶登錄、用戶管理、修改口令、用戶注銷和退出系統，操作人員可根據個人權限登錄相關帳戶，系統對操作控制、報表查詢打印等設置了訪問權限，只有當登錄用戶的權限大于設置的權限時操作者才能進行訪問，保證系統安全。用戶可通過“用戶管理”來進行添加和刪除用戶帳戶，對帳戶進行管理。
 
③主畫面顯示。畫面實時顯示各小車位置、開關開合狀態和各線路相關數據（電流、電壓、功率等）。

④實時趨勢曲線。

      在運行過程中，通過實時趨勢曲線的變化情況可以對各高壓開關柜電流、電壓進行實時監控。有功功率、無功功率的變化情況用趨勢曲線圖顯示直觀方便。

⑤歷史趨勢曲線。

      歷史趨勢曲線中繪制了數據變量的歷史變化情況，值班人員可以通過界面上的各種查詢操作按鈕，得到所選擇的變量的趨勢曲線。還可以任意設定時間段讓系統繪制出這段時間內的變量趨勢曲線，界面上右側會顯示變量在這段時間內的最大值、最小值、平均值和所選擇時間點的當前值。

⑥斷路器、小車操作。

      每種操作均有專門操作界面，且必須滿足一定權限后才能進行。界面中顯示要進行此項操作所必須滿足的條件。任一條件不滿足均不能進行此項操作。命令下達后，界面上的流程圖會實時顯示此命令的執行過程，命令是順利執行還是執行過程中某個環節出現問題均一目了然。

⑦報警功能。

      當報警信號從設備傳來時，計算機屏幕立即彈出實時報警窗口，實時報警窗口顯示報警變量的變量名、報警日期、報警時間、報警值、報警類型、限值、恢復值、變量描述、所屬報警組、機器名和優先級。報警事件產生后會立即被記錄進數據庫，以備日后查詢。

⑧報表系統。

      動力廠計算機監控系統報表分兩類：日報表和月報表。日報表顯示當日每條線路每小時電度表表底數據，可選擇日期進行報表查詢，并可實時進行打印。在月報表畫面中，可通過選擇日期以表格形式顯示所選月份每天電量，并進行月總耗電量統計和每天平均耗電量計算。

⑨報警查詢。

      在報警查詢系統中。有按時間查詢、報警組查詢、綜合查詢和全部查詢四種查詢方式，通過設置時間、報警組和查詢方式可以非常靈活地進行各種歷史報警查詢。并可進行打印。

⑩系統其他功能。

      數據采樣周期為1000ms，符合監控系統實時性要求，數據和運行狀態安全可靠，抗干擾能力強。上位軟件具備雙機熱備功能，當主機出現故障時或通訊中斷時，從機將即時相應，完成數據采集及監控功能。上位具備GPS對時功能，可按照用戶要求對下位所有設備進行校時，保證整個系統時鐘一致。

3.結束語

      中鋁某分公司動力廠電力監控系統已于2008年12月調試完畢并驗收通過．用SuperMonitor進行組態實現的上位機監控系統界面友好。運行穩定，便于操作，系統的運行會大大改善企業對電力系統的管理水平，提高電網的安全運行系數，同時減輕了工人的勞動強度，將為企業帶來極大的效益。

參考文獻

1 廈門ABB低壓電器設備有限公司.PMC915電力監測與控制裝置MODBUS串行通信協議.2003

2 ABB Xiamen Switchgear Co Ltd. Analysis of Modbus. 2002