基于OPC技术的高压开关柜无源无线温度监测系统设计

洪露　禇雨　刘金龙

摘要：本文在对当前高压开关柜进行研究时，从变电站电力系统的基础需求出发，通过先进的OPC技术，进行了监测系统设计，从而使系统拥有无源无线对高压开关柜监测的能力，提升了高压开关柜的使用安全水平。

关键词：高压开关柜；温度监测；OPC技术

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）01-0181-02

OPC技术是微软公司推出的一项工业自动化控制技术，在当前变电站的使用中，通常会按照其中的SCADA系统进行应用。在系统中，控制端和上机位能够通过接口连接，来实现实时数据的获取，从而为上机位的管理软件提供必要的数据内容，进而帮助上机位进行数据分析。在变电系统之中，高压开关柜的温度变化也可以借助SCADA系统来完成温度数据获取，提高实时监测能力。

1 分布式数据库系统设计

作为实时温度监测OPC系统需要能够在上机位完成对高压开关柜温度信息变化情况和历史变化情况等多方面内容的获取，从而完成对整个控制系统的分析，在进行OPC温度监测系统设计时，首先进行了分布式的数据库系统设计。通过数据库的方式，对历史记录和实时数据进行分别存储，实现资料内容的合理调用。

1.1 并發控制

并发控制是分布式数据库系统所具备的控制方法，主要功能在于对事务内容的读写操作。在设计中，本文选用“三级阶梯”的方式，通过并发控制端口对数据内容进行应答，并完成调度，再将数据内容传递到数据访问端口，对请求进行分析，最终搜集进入到数据库，为上机位提供分析和调度的数据源。

1.2 数据库的异构互联

在OPC的数据库设计当中，基于微软公司所提供的系统样本，通常需要进行专门的异构数据库设计，从而使数据库能够完成互联。

2 分布式对象模型设计

分布式对象模型设计是整个系统的应用层面的设计，通过已经完成的数据库搭建，与对象模型组成一个完整的系统整体，从而切实地应用于实际使用环境之中。在本文设计的监测系统中，对象模型根据具体的需要分为监测终端、温度集中器以及OPC服务器等三个重点部分。

2.1 监测终端设计

监测终端是整个温度监测系统最下层级的应用层，主要功能为负责对当前高压开关柜的温度进行采集和反馈，因此需要具备温度采集器和温度传感器等重要元件。为了能够实现整个系统的无源无线，本文选用了具有远距离传感功能的saw温度传感器。在实际应用中，saw温度传感器能够对高压开关柜易热的触头部分进行采集，并根据有限元场的模拟，将每一个开关柜都安设至少六个温度传感器，由传感器通过无线网络ZigBee的发送传递到温度采集器和上机位温度集中器之中。温度集中器能够在瞬时完成对数据的获取和比对，并将数据内容和比对结果由RS232总线，导入到OPC服务器，进行数据存储。如图1所示。

在具体的实践当中，saw温度传感器由于是无源器件，因此能够解决高压绝缘问题、布线成本问题以及外部供电等问题，提升了可靠性。温度采集器方面，本文根据系统的具体要求，分别进行了硬件和软件两个方面的设计。温度采集器的硬件设计主要结合微软公司对于OPC系统的使用要求，在保障工作效率的同时，提升采集工作的精准度。软件设计方面，本文主要采用了周期轮询的设计方式，通过周期轮询问答和周期轮询自动查询两种方式，进行具体的工作。

2.2 温度集中器设计

温度集中器需要具备电源模块、ZigBee接收、GSM短信等硬件。其中，MCU为STC型号的单片机，这一型号单片机拥有四个高速一步串行的通信端口，同时具备极高抗干扰性、极低的功耗，符合系统设计的要求。ZigBee接收硬件则选用Xbee Pro模块，通过串口1和MCU进行连接，完成信息的沟通。GSM短信硬件，则选用了某公司出品的SIM300型号双频通信，能够在GSM和GPRS两种频段下进行通信，通过串口2与MCU进行连接。MCU则通过信息获取完成数据分析，再通过串口3经过总线传送至上机位服务器端。

2.3 OPC服务器端设计

在服务器方面，根据kosrdk的开发方法，本文设计了初始化工作模块、ZigBee网络查询模块、API函数模块和数据库调用模块等功能模块。服务器的初始模块需要包括初始化服务器、函数回调设置和服务器注册等基础功能；ZigBee网络查询需要具备设备列表分析功能，通过分析对各个设备的信息进行查阅和询问，并通过扫描设备进行OPC数据库的子线程数据树的显示，从而为包含class ID的服务器和具有服务器刷新频率的函数提供参数支持；API函数模块方面，本文选用了KOS为OPC数据书添加必要的数据名称、数据值、数据质量和读写规范等传递参数，在完成添加后，OPC的服务器端会根据列表直接运行kosrdk.dll文件进行进程管理，再与OPC操作客户端进行链接。

3 结语

综上所述，OPC技术通过无源无线的整体架构方式和分布式的数据库设计方法，在变电系统的高压开关柜温度监测中具有极强的应用优势。通过合理的OPC系统设计，可以使整个监测流程得到充分的控制，帮助工作人员通过分析准确无误地对开关柜状态进行分析。

参考文献

[1]陈金，覃奇，彭光尼，等.声表面波温度传感器在电力系统状态监测中的应用[J].电气技术，201l，（12）：93-95.

[2]李正军，高显扬，崔嵩.OPC技术在数字化变电站智能电子装置中的应用[J].工业控制计算机，2015，28（5）：79-81.