低壓電器試驗監控系統設計
  與通用監控平臺開發
    魏智勇，張勇
(中國新時代國際工程公司，陜西西安710054)
    摘要：基于國內某電器試驗站項目短路試驗監控系統的設計，介紹丁低壓電器
試驗監控系統的設計與通用監控平臺的開發思想。闡述了試驗監控系統結構、監控軟
件、控制器及安全聯鎖系統，井進一步討論了系統特點。該設計有助于監控組態軟件在：
低壓電器試驗站中的應用。
  關鍵詞：監控系統；短路試驗；聯鎖；試驗平臺
  中圖分類號TP 273文獻標識碼：B文章編號：100j-553l(2009（05-0054-03
    Design of Supervisory System and Development of
 General Supervisory Platform for Low Voltage Electrical Apparatus
    WEI Zhiyong，  ZH4NG Yong
    (Chimt New Ara Intemationa】Engineering Co.,Xi’an 710054．China)
    Abstract：Based on the design of short-circuit supervisory system ofnational certain electrical apparatus ex-
periment station project, the design of supervisory syslem and devefopment theory of geneml supervisory plalfoml for
low voltage appratus test we introduced The structure，supervisory software, controller and safety interlock system
were expounded and the chamctefistfos of this sytem was furfher discussed This design is helpful for the application
of supervisory conliguration sofiware in low vogage apparatus experiment statlon
  Key WORDS：supervisory system：short-circuit test：interlock：test plafform
0引  言
    目前，數據采集與監視控制(SCADA)系統已
廣泛應用于電力系統、給水系統、石油、化工等領
域的數據采集與監視控制及過程控制等諸多領
域。SCADA系統在電力系統中應用最為廣泛，技
術發展也最為成熟，它作為能量管理系統(EMS
系統)的一個最主要的子系統，有著信息完整、效
率高、掌握系統運行狀態正確、決策快、診斷故障
快速等優勢，已成為電力調度不可缺少的工具。
    盡管SCADA軟件在電力系統的應用中日趨
成熟，市場上國內外種類繁多、特性不一的各種
SCADA軟件產品比比皆是，然而，針對電力系統
應用設汁的SCADA軟件面對的都是發電站與變
電站一類場所，而針對低壓電器試驗場所應用的
SCADA軟件則還是一片空白
    與普通電站相比，低壓電器試驗站設備操作
次數要頻繁很多，操作人員出入操作區域的次數
也相應增加，因此，對設備的可靠性與系統的安全
性都提出了更高的要求，另外，在部分低壓電器的
試驗中，需要精確控制試驗時間，采集試驗數據．
這些功能是傳統的SCADA軟件與PLC配合組成
的系統所無法完成的，因此，需要時序控制器．數
采設備等配合。
    本文采用Cileet公司的CitectSCADA軟件與
施耐德Modicon的Piemimn系列PLC為核心搭建
控制平臺，并配合軟硬件安全連鎖系統、時序發生
器、時問電流保護單元與數采裝置，形成r一套完
備的試驗平臺。設計中，除了考慮到普通電力系
統的特點外，還充分考慮了低壓電器試驗站的特
張勇(1983一)，男，助理21程師，從事低壓電器試驗站的設計及施工調試等工作。

點與平臺的通用性、可擴展性。目前，該套設計已
經在國內某低壓電器試驗站短路試驗平臺上進行
應用且運行良好。
1低壓電器試驗監控系統結構
  低壓電器試驗監控系統分為監控計算機及監
控軟件、可編程序控制器(PLc)、可編程時序控制
器、安全連鎖系統和數據采集系統5部分(見圖
1)。其中．工控計算機及監視控制軟件完成對設
備及試驗過程的控制和狀態監視；可編程序控制
器用于實現試驗線路的靜態控制和安全連鎖；時
序控制器用于實現試驗過程的精確順序控制；安
全連鎖系統負責通過軟硬件連鎖保證試驗在安全
條件下進行；數據采集系統由數據采集計算機和
數據采集柜組成，豐要包含數據隔離放大器、數據
采集系統及計算機，實現試驗過程中的電流、電壓
采集。
圖l低壓電器試驗監控系統結構圖
  監控軟件用CitectSCADA開發，具有開放式
人機界面，支持多種標準的通信方式及網絡通信
協議，各種控制設備儀表可以方便引入系統。
web網關功能使用戶能在任何地方通過Internet
訪問數據。系統具有良好可靠性。用戶司以通過
鼠標選擇試驗方式、試驗類型、開關動作順序等，
經EtherNet實現對可編程序控制器系統的試驗參
數設定、設備控制和狀態顯示。
  監控軟件主要功能有：①試驗線路準備及輸
入試驗參數．包括試品型式、試驗參數、試驗類型、
試品位置、試驗線路、動作開關、通電時間和試驗
循環次數等；②滿足在必要安全連鎖條件下進行
各種電動開關的自動或}動挖制；③顯示試驗主
電路的單線模擬線路圖，通過不同顏色和形狀動
態模擬開關設備的狀態及試驗過程，包括設備狀
態、試驗狀態、異常狀態等；④顯示主要回路的設
備帶電狀況；⑤控制試驗肩停并記錄試驗進行時
間；⑥顯示安全連鎖及必要的試驗條件；⑦榆查
安全連鎖和必要的試驗條件，自動運行下，為了能
正常地啟動試驗，需檢查相關的狀態。若相關的
狀態都正常，才能啟動試驗。所有這些信息都由
無源觸點實現，若任何一個狀態不【F常，則程序
控制器將終止運行，并有提示信息顯示。試驗控
制程序流程如圖2所示。
    圖2試驗控制程序流程
    可編程序控制器選用ModiconTSX Premium
系列PLC實現．經EtherNet通過基于TCP／IP協
議的XIP協議與監控計算機交換信息。系統設置
了一套試驗用手動選擇開關和開關設備控制開
關，這些開關信號均引入PlC開關量人口。PLC
負責采集中壓斷路器狀態、低壓斷路器狀態、合閘
開關狀態、接地開關狀態、試品狀態、各個試驗房
間門狀態、系統報警信號、各設備的準備情況的信
號，在手動情況下，還可控制各個斷路器等設備以
滿足調試需要。在對時間精度要求不太高(50 ms
以上)時，還可通過可編程序控制器控制試驗順
序，而在對時間精度要求很高的短路系統中，則引
入了可編程的時序控制器來完成試驗順序控制功
能。
    可編程時序控制器用來控制與試驗時序有關
的設備，精度±2 ms。采用美國NicoleI公司產
品，帖個系統硬件集中布置在控制柜內，與可編程
控制器的信息交換為無源接點，可通過人機界面
設定片顯示通道參數，包括通道輸出開始時問、通
道輸出持續時間等。
    安全聯鎖系統分為軟硬件兩部分，軟件部分
包含在監控軟件中，通過監控軟件從PLC卜獲得
的信息來自動判斷是否滿足試騎進行的條件，硬
件部分則由串聯千結點、安全門鎖、安全模塊及
時問電流保護單元四部分組成。串聯下結點即將
需要連鎖的設備輔助觸點與被連鎖條件限制的設
備操作回路串聯，從而實現設備間的硬件連鎖；安
全門鎖采用法國進口的安全鎖系統．只有在安全
條件滿足的情況下才能從控制臺的鑰匙盒中取鑰
匙開門，在有門打開的情況下將無法進行試驗，進
一步確保了試驗人員的人身安仝；安全模塊采用
了Modicon safety module模塊，提供獨立于上述部
分之外的又一層硬件保護；時間電流單元用于在
試驗過程中發現問題時及時斷開系統，保證設備
安全，它也采用了一套獨立的硬件來確保安全。
    數據采集系統包括電流電壓傳感器、信號隔
離通道、數據采集系統、數據采集軟件、計算機硬
件、計算機報告處理打印軟件系統。
2  系統特點及進一步的討論
    在設計中，考慮到平臺的通用性與可移植性，
從一開始就根據系統特點設計了斷路器、變壓器、
合閘開關等主要設備的元件庫．包含設備的參數、
故障信號、位置、狀態等信息．雖然這部分工作對
單項目來說過于復雜，但隨著元件庫的一步步
豐富，以后的設汁工作會逐漸簡化為“搭積木”般
的過程，而這也正是建設低壓電器試驗系統通用
平臺所要的效果。
    PLc程序設計的模塊化封裝也是考慮到低壓
電器試驗系統通用平臺的建設需要而進行的，把
低壓電器常用的試驗序列程序封裝為彼此獨立的
標準模塊，并在此基礎上逐漸建立完善試驗序列
程序庫．在后續的工作中，只需選擇相應的程序并
輸入接口的參數就可以方便地使用。
    監控軟件的開放性也是本系統的一個特色，
它提供了友好的界面供用戶二次開發使用，如修
收系統參數、修改試驗網路等功能。在不影響軟
件系統安全眭的情況下，用戶可以根據試驗需要
對程序進行部分調整。這種二次開發的開放性界
面，可以作為建設通用平臺界面模式的一個開始，
為低壓電器試驗通用平臺的界面設計提供參
考性的信息。
    如前所述，四重的硬件連鎖與軟件連鎖相配
合，充分的安全性設計也是本系統的卟特點。
本著以人為本的原則，安全性的重要作用無論對
人身還是設備都不容忽視。因此，系統的設計在
滿足功能性要求的同時，特別強調了安全第一這
個設計原則。針對低壓電器試驗站操作頻繁的特
點，多重的安全考慮實在是保證做到了有備無患。
    目前．在壓電器試驗站項目短路試驗平臺上
的成功應用給低壓電器試驗通用平臺的建設工作
提供了一個良好的開始，在進一步的工作中，這個
平臺還需在以下幾個方面進行完善和充實：
    數據庫需要進一步擴充，不同項目有不同的
特點，希望通過一個項目建設起來的數據庫就能
滿足所有項目的需求顯然不可能，因此，無論是元
件庫還是試驗程序的數據庫，都需要在今后的項
目中不斷完善和充實，才能最終達到實用效果。
    將當前的數據庫移植為更通用的數據庫，也
是一件亟待解決的問題，目前，元件庫還只能應用
于CitectSCADA監控軟件上，而PTc程序模塊也
只能用UnITYpro編程軟件才能進行進一步的編輯
和丌發。而在以后的項日中都采用這兩種軟件開
發顯然是不太可能的。因此，在下一步的工作中，
把元件庫中各個元件移植為Activex這種適用于
任何監控軟件開發平臺的模塊是必須的。而PLC
程序模塊也需要進一步移植為符合IEC6113l并
適用于各種PLC系統的標準模塊。