基于RS485總線(xiàn)和以太網(wǎng)的電力自動(dòng)抄表系統

2.1多功能電表
　　采用PDM800AC/AV數字式智能變送器，測量多達50種電量的瞬時(shí)值及最大值、最小值、平均值，電流/電壓的測量精度為0.2％，其他電量為0.5％；可進(jìn)行雙向電能計量、0～31次諧波及相位測量；各種電量(電能除外)可編程越限報警/繼電器延時(shí)輸出；帶標準RS-485通訊接口，采用ModBus/RTU協(xié)議通訊。
　　該電表功能較多，精度較高，主要完成高壓10kV配電間、低壓配電間進(jìn)線(xiàn)的電量數據采集，如電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數、有功電能、無(wú)功電能、諧波等。由于本系統是為現有的配電間改造設計的，為便于施工，選擇了不帶顯示的多功能表；對于新建的配電間，可選擇帶顯示的多功能電表。
2.2多功能電表模塊
　　采用EDA9033E智能三相電參數數據綜合采集模塊，對低壓配電間的三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率等30種電量進(jìn)行測量；電流/電壓的測量精度為0.2％，其他電量為0.5％；可進(jìn)行雙向電能計量；帶標準RS?485通訊接口，采用ModBus/RTU協(xié)議通訊。
2.3RS485與以太網(wǎng)接口轉換器
　　采用I-7188E5接口轉換器，它有5個(gè)RS485接口、一個(gè)10M的RJ45以太網(wǎng)接口，用于RS485與以太網(wǎng)接口轉換。用虛擬串口方式，將I-7188E5的串口映射成PC 的標準串口(如：COM3～COM7等)；一臺基于Windows系統的PC 最多可以管理256個(gè)串口設備。這樣，數據采集計算機可通過(guò)以太網(wǎng)，用普通的串口通訊方式采集多功能電表的電量數據。這種方式同樣可用于連接其他帶RS485接口的設備，其通用性、擴展性、實(shí)時(shí)性都較好。在本系統中，每個(gè)配電間都配備了一臺I-7188E5接口轉換器，并與以太網(wǎng)交換機和光纖收發(fā)器安裝在同一機柜中。
2.4通訊網(wǎng)絡(luò )的設計
　　系統通訊網(wǎng)絡(luò )采用分層、分布式結構，主網(wǎng)絡(luò )采用以太網(wǎng)，現場(chǎng)通訊網(wǎng)絡(luò )采用RS485總線(xiàn)，中間通過(guò)RS485與以太網(wǎng)接口轉換器完成高速數據交換；組網(wǎng)極為靈活，適應各種規模的變配電系統。多臺多功能電表分成幾組，每組的RS485通訊線(xiàn)連接在一起，然后接至安裝在配電間的I-7188E5接口轉換器。
　　因多功能電表安裝在配電間現場(chǎng)，且通訊速率較高(9600bps)，為提高系統的抗干擾性，通訊電纜選擇帶屏蔽的雙絞線(xiàn)，并將屏蔽層接地。由于數據采集計算機與安裝在各配電間的多功能電表距離較遠，同時(shí)為了提高抗干擾性，采用光纖以太網(wǎng)絡(luò )連接，使系統的可靠性、通用性、可維護性、擴展性都較好。
2.5數據采集計算機和數據服務(wù)器
　　數據采集計算機采用普通P4級的工控機，256M或以上內存容量，硬盤(pán)160G或以上。數據服務(wù)器采用DELL PowerEdge SC1420, Intel至強2.8GHz CPU,1GB ECC內存,3個(gè)73GB SCSI硬盤(pán)構成RAID5陣列。?

　　自動(dòng)抄表系統軟件采用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)。它們在監控層一級的軟件平臺和開(kāi)發(fā)環(huán)境中，能以靈活多樣的組態(tài)方式(而不是編程方式)提供良好的用戶(hù)開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的使用方法；其預設置的各種軟件模塊可以非常容易地實(shí)現和完成監控層的各項功能，并能同時(shí)支持各種硬件廠(chǎng)家的計算機和I/O產(chǎn)品，與高可靠的工控計算機和網(wǎng)絡(luò )系統結合，可向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，進(jìn)行系統集成。
　　北京亞控自動(dòng)化軟件有限公司開(kāi)發(fā)的“組態(tài)王”軟件，采用多任務(wù)、多線(xiàn)程，確保實(shí)時(shí)性；硬件驅動(dòng)程序采用COM技術(shù)，速度快；支持各種常用電力通信規約，為用戶(hù)提供了大量的電力專(zhuān)用控件、電力圖庫、電力通信規約驅動(dòng)等，以實(shí)現電力監控特有的數據庫顯示、負荷曲線(xiàn)、開(kāi)關(guān)控制、漫游、縮放等需求。我們選擇了“組態(tài)王”來(lái)開(kāi)發(fā)自動(dòng)抄表系統軟件，操作平臺采用Windows2000。在設置多功能電表等設備時(shí)，首先設置通訊參數，如波特率、數據位、校驗位、停止位，并與I-7188E5接口轉換器虛擬串口及“組態(tài)王”軟件中的設置參數相同；然后設置各臺多功能電表和多功能電表模塊的地址，同一條RS485線(xiàn)路上的設備地址不能相同；最后設置電壓變比PT和電流變比CT值。由于MODBUS/RTU協(xié)議的通用性，對于多功能電表，在“組態(tài)王”軟件中選用PLC/莫迪康/MODBUS(RTU)設備即可。多功能電表在使用說(shuō)明書(shū)中提供一個(gè)MDOBUS/RTU寄存器地址表，如：地址0000存放A相電壓數據。對于讀取多功能電表的數據，MODBUS功能碼為3，對照表1可知“組態(tài)王”中相應的寄存器為4。
　　值得注意的是，標準MODBUS/RTU協(xié)議中，MDOBUS/RTU寄存器地址是從0000開(kāi)始的，如上述的0000，而“組態(tài)王”提供的MODBUS/RTU驅動(dòng)中，定義的寄存器地址則都是從1開(kāi)始的，所以“組態(tài)王”要讀取設備中的某一MODBUS地址時(shí)，除了寄存器要與相應的功能碼對應之外，還要在設備寄存器地址基礎上加1；對MDOBUS/RTU寄存器地址0000，0256,在“組態(tài)王”中需要用40001和40257對應。
　　由于本系統中有約200臺電表，每個(gè)電表最少有30個(gè)參數，變量很多，容易出錯。為此，采用了“組態(tài)王”中的結構變量方式，每一種電表定義為一個(gè)結構變量(模板)，結構變量下可包含多個(gè)成員(IO整型類(lèi)型)，每個(gè)成員即對應一個(gè)電表參數。

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