一种智能母线槽在线监测系统的解决方案*

郭其勇，陈彩莲，李 飞

(上海交通大学 电子信息与电气工程学院，上海 201100)



一种智能母线槽在线监测系统的解决方案*

郭其勇，陈彩莲，李 飞

(上海交通大学 电子信息与电气工程学院，上海 201100)

研究建立了一套母线槽实时在线监测系统(SIMACS)，其集成了多种类型采集传感器，通过服务器发送指令，具备实时数据显示功能，子节点实时信息均能在上位机管理系统上查看。获得的实时数据为用户建立温度场模型，预防母线槽系统故障提供了技术保障。

SIMACS；服务器指令；上位机管理系统

现代高层建筑和大型车间需要巨大的电能，面对这庞大的负荷，母线槽系统[1]作为一个高效输送电流的配电装置，适应了越来越高的建筑物和大规模工厂经济合理配线的需要；与此同时也对母线槽现场运行提出了越来越高的高求。由于环境的变化(环境温度、湿度和扰动等)，母线槽本身导体的散热性能受到影响，在一些风电场中经常会出现短路事故，这主要是由于外界环境变化，导致连接器处导体温度骤升，使绝缘层受到破坏，造成短路拉弧的现象。基于风电场环境恶劣，塔筒垂直高度近90 m，人为监控不现实，搭建一个实时在线监测母线槽运行状况并具备预警功能的系统显得尤为必要。

1 监测系统整体方案

SIMACS系统基于CG-227系列多种传感器集成模块，在转子与定子回路母线连接处安装相关传感器，实时采集母线槽运行数据。系统框架如图1所示。

图1 系统框架图

SIMACS系统以服务器作为上位机来进行相关控制，对CG-227传感器集成系统采集的信号进行发送与接收、监控，并实时通信。通过对采集的海量数据进行刷选，应用MATLAB软件进行仿真分析，建立温度场数学模型，结合事故短路温度突变临界值来设定预警值，以提醒现场维护人员进行回路检查。

上位机方案设计流程图如图2所示。

图2 上位机方案设计流程图

2 温湿度、位移采集模块[2]

母线运行环境对硬件要求很高，所以采用的传感器具备抗扰性强、采集数据准确等优点。数据的正确与否直接影响温度场建模的准确性。采集模块主要包含温度采集模块和湿度采集模块，其将物理信号转换为电信号，通过串口服务器进行指令的通信、传输。

传感器采集程序[3]如下：

Private Sub Winsock1_DataArrival(ByVal bytesTotal As Long)

Dim ii As Integer

ii = Winsock1.BytesReceived '接收数据的字节数

Dim bytesread() As Byte '字节数组

Dim i As Integer

Dim sdsjjygw, sdsjjydw As Byte

sdsjjygw = Int(CRC16(bytesread(), 0, ii - 2) / 256)

sdsjjydw = Int(CRC16(bytesread(), 0, ii - 2) Mod 256)

If sdsjjygw <> CLng(bytesread(ii - 1)) Or sdsjjydw <> CLng(bytesread(ii - 2)) Then 'CRC16校验

Exit Sub

End If

conn.BeginTrans

sqlstr = "delete from IDM30参数信息表 where 采集时间<'" & CDate(Date - 30) & "'"

conn.Execute sqlstr '删除30天之前是数据

sqlstr = "delete from IDM30临时数据表"

conn.Execute sqlstr '删除原有数据

Dim lssjid As Integer

......

conn.CommitTrans

End Sub

3 通信模块

为了实现远距离监测母线槽系统实时运行情况，应选用稳定的传输通道，以确保采集的数据完整、准确。基于上述目标，笔者选用MODBUS协议下的RTU模式，并采用RS485作为硬件接口。MODBUS是一种国际标准的通信协议，用于不同厂商之间的设备交换数据(一般是工业用途)，MODBUS协议又分RTU、ASCII和TCP等3种模式，其中前2种所用的物理硬件接口都是串行通信口；而TCP则是为了顺应当今世界发展潮流，采用Ethernet或Internet来连接传送数据。RS485具有接口信号电平低、不易损坏电路芯片、传输速率快、抗噪声干扰强[4]和通信距离长等诸多优点，同时共线路结构是在一对平衡传输线的两端都配置终端电阻，其在任意位置放置发送器、接收器和组合收发器，实现在数据传输中多个驱动器共用同一传输线的多点应用。

4 上位机管理系统

为了方便用户直观地观察到子节点运行情况，远程监控母线槽运行情况的变化，SIMACS利用VB6.0编写了上位机管理系统(见图3)。该系统集成数据库采集端口、节点信息、传感器曲线变化、端口设定和3D界面走向(见图4)等功能[5]。

图3 上位机管理系统

图4 节点3D界面

5 结语

本文从用户现场需求出发，建立了一套完整的母线槽监测系统，通过服务器向各个子节点发送指令，基于MODBUS-RTU传输方式，并用CRC16校验，通信过程通过VB编写的上位机界面实时查看节点动态信息。整个系统在调试过程中运行稳定，所测的结果与现场实际运行情况吻合，满足了用户的需求。

[1] 唐红兵, 等.低压智能母线控制系统：中国，201120107604.8[P]. 2011-09-14.

[2] 李庆杰，许志红.封闭式母线槽温湿度智能监测系统[J].电器与能效管理技术, 2012(12):17-20.

[3] 张少军.无线传感器网络技术及应用[M]. 北京：中国电力出版社，2010.

[4] 陆玉军，徐勇.智能变电站中低压母线保护设计[J].江苏电机工程, 2014, 33(3):21-25.

[5] 张瑜，等.基于VB的多路数据采集系统上位机软件设计[J]. 林业机械与木工设备, 2007, 35(1):29-30.

* 江苏省智能化低压母线系统工程科技项目(BM2014367)

责任编辑 郑练

A Monitoring System Solution to Busbar

GUO Qiyong, CHEN Cailian, LI Fei

(School of Electronic Information and Electrical Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 201100, China)

The smart integrated monitoring and controlling system integrates a variety of collection sensors, and they send command through the servers. The monitoring system is equipped with the data display function. Users can check the nodes information on the host computer management system. Gathering-data helps users to create a temperature field model and prevent the system from the malfunction.

SIMACS, server commands, host computer management system

TP 274+.2

A

郭其勇(1990-)，男，硕士研究生，主要从事无线传感器网络通信组建等方面的研究。

2016-05-31