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摘要：高压电气柜电器状态的嵌入式监控系统是一种基于计算机并论述了利用计算机对其参数进行远程测控的框架结构和实现方法，此系统输入均采用串口芯片，提出了一种采用 DSP和嵌入式网络芯片 LAN9115组成的基于CP/IP协议的高压电气控制柜综合控制系统解决方案，系统各组成部分的硬件、软件设计方法与具体实现，很好地解决了电气柜控制中需要显示的内容多的问题，详细论述了软硬件设计中关键技术问题的解决方法。溪洛渡水电站监控系统按照“无人值班、少人值守”的设计原则，结合溪洛渡电站“一厂两调”、“调控一体”、“深度交叉作业”及“边建边投”等特点，进行过渡方案与永久方案的联合设计与开发。系统由现场控制器、监控中心和监控终端 3个子系统构成，可方便地与企业内部信息网集成，具有很好的性价比。
关键词：高压电气柜；电器状态检测；监控系统；溪洛渡水电站
引言：
当前，随着计算机技术的发展，要求在电力系统中能够电气柜内的工作状态、温湿度进行精度较高的控制。在高低压成套开关设备控制柜体内安装控温、除湿设备，可以有效地避免这些故障的发生，保障企业的生产安全，产生良好的经济效益和社会效益。为了更好的控制水电站自动化设备，减少人力资源浪费，提高企业生产效益，溪洛渡水电站设计开发了全新的计算机监控系统。整个控制系统体积小、可靠性高，特别适用于嵌入在对温湿度控制要求较高的继电器保护柜、仪表箱、计量柜等电气设备，因而具有很高的实用价值，厂站层系统设备主要包括数据采集服务器、调度通信服务器、应用程序服务器、历史数据库服务器、操作员工作站、工程师工作站、厂内通信服务器、生产信息查询服务器、WEB 发布服务器、报表服务器、交换机路由器等外设、模拟屏及驱动器、卫星时钟同步装置、UPS 电源及配套设备等，满足了电站运行人员远程监控全厂设备的需求。
一、测控系统的组成
电气控制柜内有很多高压电器，存在着很强的电磁干扰，各种电器（断路器分合、实验位置、工作位置、接地、储能、离合器分合等）的工作状态 通过光电祸合器件TLP521送给单片机AT89551，温湿度的输出控制通过固体继电器SSR进行，并可通过N助J拼98与计算机进行数据传递，系统可对电气控制柜的故障进行声光报 警。
高压电气控制柜的体积较大，发热器件很多，难以得到系统的准确数学模型，系统模型参数具有时变性，而且温、湿度相互之间存在着强祸合关系，IPD控制很 难得到满意的控制精度。而模糊控制器无需建立被控对象的数学模型，对被控对 象的时滞、非线性和时变性具有一定的适应能力，鲁棒性较好。但模糊控制器本 身消除系统稳误差的性能比较差，难以达到较高的控制精度。对于电气柜这样非 线性和时变性控制对象，单纯采用PDI控制或模糊控制都不会取得较好的控制效果，而采用IP卜F[ZJyz复合控制对本系统的温湿度进行控制，既发挥模糊控制鲁棒性能强，动态响应好、上升时间快、超调小的特点，又具有IPD控制器的动态跟 踪品质和稳态精度，实现PDI参数的在线自调整功能，进一步完善了PID控制的自适应性能，在实际应用中取得了良好的效果。
二、监控系统内部结构
材溪洛渡水电站监控系统分为上位机和下位机，其中上位机可分为厂站控制网、厂站信息网、信息发布网，对应厂站控制层、厂站信息层、信息发布层和现地控制层，简称两站、三网、四层的网络结构。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆厂站控制层完成全厂设备的实时信息采集处理、监视与控制任务，由数据采集服务器、操作员站、应用服务器及调度网关服务器等构成。厂站信息层完成现场采集数据的处理并实时更新厂站层各主机实时数据库、记录区，历史数据库的归档和查询、全厂设备运行信息管理和整理任务，由历史数据服务器、厂内通信服务器、语音报警服务器及报表服务器等构成。信息发布层完成全厂实时和历史信息查询及 WEB 发布等工作，由 WEB 发布服务器、生产信息查询服务器及浏览终端等设备构成。现地控制层主要完成开关量模拟量数据的采集和预处理、自动化设备的控制与操作、机组的有功无功调节、与其他设备的通信等功能。
三、工业以太网控制网络接口硬件设计
充分利用现场设备的智能化和功能自治性，将传感器的测量与控制分散到现场设备中完成。系统主机通过工业以太网与监控节点进行实时通信，并可通过以太网接入Internet实现远程上网，用户对多个现场进行集中监控。现场监控节点利用工业以太网交换机构成星型拓扑结构，可以将网络划分成多个控制网段，防止信息流过大而引起的信息冲突，避免竞争，从而提高网络的实时性。
系统采用的是嵌入式控制器DSP经网络芯片接入以太网，实现网络通信。硬件设计主要由几个模块组成，核心部分是DSP处理器TMS320LF2407A和网络接口芯片 LAN9115，其他为隔离单元、晶振、JTAG仿真接口和电源模块等。网络芯片经隔离单元通过RJ45连接到以太网中。
网络接入模块以LAN9115为核心，LAN9115是SMSC公司为嵌入式应用系统推出的第三代快速以太网控制器。复位电路采用高精度低电压监控器SP708R，主要用来控制系统的上电及手动复位。为了增强系统的抗干扰性能，各种电器状态通过光耦引入LF2407的输入引脚IOPE0～IOPE7，存入相应的数据存储单元，CPU通过 IOPB0～IOPB7送给缓冲驱动及保持电路SN74HC574，在开关柜面板上进行现场显示。
结束语：基于TCP/IP协议的高压电气控制柜综合控制系统的体系结构、硬件电路、软件设计及其关键技术的具体实现和解决方案。溪洛渡水电站计算机监控系统根据水电站所处的地理位置、电站建筑的实际特点、一厂两调和“调控一体化”的特殊运行方式进行对应的组织施工设计与开发，满足了溪洛渡水电站边施工、边发电的实际需求，体现其强大的稳定性、可靠性、适应性和设备韧性，确保电力生产的顺利进行。系统将工业以态网、工业监控技术、TCP/IP网络通信技术和Web技术紧密的结合在一起，对高低压电气成套开关设备实现了网络化的实时数据采集和数据存储管理，是一种不同于 DCS体系的完全分散式的测控体系，系统测控功能强，具有良好的可移植性和可伸缩性，在工业网络化测控应用中具有广泛的应用前景。
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论文作者:姜洪金1,刘鹏2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/7
标签：系统论文; 电气论文; 水电站论文; 服务器论文; 监控系统论文; 高压论文; 设备论文; 《基层建设》2018年第11期论文;