毕业设计（论文）-变电所远程监控系统设计.docVIP

摘要变电站自动化和无人值班站是当今电网调度自动化领域的两大热门课题。变电站的运行正从早期的常规保护、人工控制发展到现在的无人值守、远动控制、系统综合自动化。面向对象的综合自动化系统采用全分布式通讯网络，具有功能下放、风险分散、组态灵活简单等特点。但相对于系统结构的发展，监控软件的开发变化依然不大，多采用c/c+等高级语言编程开发且往往针对某个具体应用开发。因为没有系统性和具有前瞻性的结构框架，该方式缺点明显，如开发周期长、强度大、移植扩展困难。新一代windows平台下的组态软件有广泛的硬件支持、开放性互连、图形界面优美、开发周期短等优点，并且编译后可以达到c语言编译后的执行速度。本次毕业设计，主要结合牵引变电所应用系统，研究labview在电站远程监控中的开发技术。虚拟仪器提供了易于人机交流的虚拟面板，这些面板可以使我们实现在各个功能模块之间的转换。本设计中，共使用了七个面板，主界面是用来实现登陆功能，登陆之后就会自动跳转到功能选择界面，功能功能选择界面是各个功能模块的连接平台，可以迅速切换到我们想要到达的界面，4个功能模块分别是工况图、远程监控、波形信号、数据分析。通过不同界面，共同实现对整个系统的监控。【关键词】：labview；虚拟仪器；远程监控；变电所自动化 abstractsubstation automation and none on duty station are the two hot areas of electric networks control automation .the running of substation has developed from the earlier regular protection to modern model which is controlled by none on duty , remote and complex systematic automation . the complex automation system used the communication network which is for all terminals have many advantages such as deliver the function to the next, decentralize the risk and configuration convenient and easy.but compared to the development of systematic structure ,the monitoring software has changed little which apply the c and c+ language higher languages and used to some applying development . this method has distinct disadvantages for the structure lack of system and forward view such as long developing term ,many works and hard to deliver.the system software based on new windows plat has the advantages such as wide hardware sustains, connected openly, and beautiful picture window, short development cycle. and it can complete the speed of c language after translating and editing .this paper mainly integrates traction substation applying system and gives a research of labview in the substation remote monitoring .the virtual instrument gives a virtual communication pad between the man and machine. the pad makes us transfer between every function module. there are seven pads in the design .the main window used to realize the landing .it jumps to the function choosing windows with automation which is the connecting platform of every function module and jumps to the window we want .the four function modules are job status，remote monitoring , undee signal and data analyzing. it realizes the monitoring of the whole system by different windows .【keywords】：labview；virtual instrument；remote monitoring ；substation automation 目 录 第一章绪论1第一节变电所远程监控的研究历程及优势11-1-1变电站自动化发展历程11-1-2综合自动化的优越性3第二节变电所自动化的现状及发展6第二章牵引变电所远程监控原理7第一节labview知识72-1-1labview的前面板和流程图82-1-2labview的程序结构92-1-3labview的数组操作122-1-4datasocket通讯17第二节变电站自动化系统的基本功能202-3-1变电站自动化系统的设计原则202-3-2变电站自动化系统的功能要求22第三章变电所远程监控系统的设计26第一节登陆界面的设计263-1-1时间显示模块263-1-2确认登陆模块273-1-3密码验证模块283-1-4登陆记录模块30第二节密码修改界面的设计32第三节管理员登陆界面的设计33第四节功能选择界面的设计35第五节电气主结线设计36第六节六通道示波器的设计373-6-1波形产生模块383-6-2波形显示模块393-6-3波形显示的控制模块403-6-4有效值和任意点值的显示413-6-5外接信号的双屏显示423-6-6返回按钮的设计423-6-7幅频分析模块的设计433-6-816路录波信号的读取44第七节数据处理界面的设计473-7-1过程波数据读取473-7-2过程波数据显示493-7-3数据报表的设计50第四章远程监控通信部分设计53第一节监控基础知识534-1-1四遥的概念534-1-2遥测、遥控、遥调、遥信的系统构成55第二节遥控和遥信的实现57第三节遥测的实现58第四节datasocket的设置59结 论62致 谢63参考文献64 no. ii西南交通大学本科生毕业设计（论文）纸第一章 绪论第一节 变电所远程监控的研究历程及优势1-1-1 变电站自动化发展历程从变电站自动化的发展过程来看，可分为以下几个阶段：（1） 变电站分立元件的自动装置阶段；为了保证电力系统的正常运行，研究单位和制造厂家，长期以来陆续生产出各种功能的自动装置。电力部门可根据需要，分别选择配置。70年代以前，这些自动装置主要采用模拟电路，由晶体管等分立元件组成，对提高变电站的自动化水平，保证系统的安全运行，发挥了一定的作用。但这些自动装置，相互之间独立运行、互不相干，而且缺乏智能，没有故障自诊断能力，在运行中若自身出现故障，不能提供告警信息，有的甚至会影响电网运行的安全。同时，分立元件的装置可靠性不高，经常需要维修，体积大，不利于减少变电站的占地面积，因此需要有更高性能的装置代替。（2） 微处理器为核心的智能自动装置阶段；1971年，世界上第一片微处理器问世。由于该产品集成度高、体积小、性价比高，使微型机迅速渗透和占领了各个技术领域，为计算机应用的普及和推广提供了现实的可能性。80年代，随着国家改革开放的发展，微处理器技术开始引入我国，并且吸引了许多电力行业服务的科技工作者，他们都把注意力放在如何将大规模集成电路技术和微处理器技术应用在电力系统各个领域上。在变电站自动化方面，首先将原来由晶体管等分立元件组成的自动装置逐步由大规模集成电路或微处理机代替，由于采用了数字式电路，统一数字信号电平，缩小了体积，明显的显示出优越性，特别是微处理机构成的自动装置，利用微处理器的智能计算能力，可以应用和发展新的算法，提高了测量的准确度和控制的可靠性，还扩充了新的功能，尤其是装置本身的故障自诊断能力，对提高自动装置自身的可靠性和缩短维修时间是很有意义的。（3） 变电站综合自动化系统的发展阶段；（一） 国外变电站综合自动化的发展概况国外变电站综合自动化的研究工作始于70年代。根据1981年5月在英国召开的第六届国际供电会议资料报道，英国、意大利、法国、西德、澳大利亚等国，于70年代末，新装的远动装置都是微计算机型的，个别有用16位小型计算机的。布线逻辑的远动装置已开始淘汰，当时英国南威尔士电网还在使用，同时，第6届国际供电会议有关文章资料还指出，监控系统的功能有扩大的趋势，供电网的监控正以综合自动化为目标迅速发展。日本在微处理器应用于电力系统方面的研究工作，虽然略晚于欧、美，但后来居上。于1975年在关西电子公司和三菱电气有限责任公司的协助下，开始研究用于配电变电站的数字控制系统（称为sdcs1），于1979年9月完成样机，同年12月在那须其竹克里变电站安装并进行现场试验。80年代以后，研究变电站综合自动化系统的国家和大公司越来越多。例如：德国西门子公司、abb公司、aeg公司、美国ge公司、西屋公司、法国阿尔斯通公司等都有自己的综合自动化系统的产品。由此可见，国外研究变电站综合自动化系统，始于70年代后期，80年代发展较快。（二） 我国变电站综合自动化的发展过程我国变电站综合自动化的研究工作开始于80年代中期。1987年，清华大学电机工程系研究成功第一个符合国情的变电站综合自动化系统，在山东威海望岛变电站成功地投入运行。该系统于1987年成功投入运行，1988年通过技术鉴定。鉴定结论为国内首创，填补了国内一项空白，并达国际80年代先进水平。其运行结果表明：微机技术可以全面、系统、可靠地应用于变电站的自动化工程中。同时也证明了变电站综合自动化对提高变电站的运行、管理水平及技术水平、缩小占地面积、减少值班员抄表和记录，以及减少维修工作量等方面有显著的优越性。虽然由于当时计算机水平和投资水平的限制，又是我国第一个实现综合自动化的变电站，研制者没有可借鉴的，因此在功能和结构方面，不如90年代的同类产品，但当时它确是吸引了许多电力系统的同行和科研工作者。因此80年代后期，投入变电站综合自动化研究的高等院校、科研单位和生产厂家逐步增加。90年代，变电站综合自动化已成为热门话题，研究单位和产品如雨后春笋般蓬勃发展。1-1-2 综合自动化的优越性传统的变电所存在以下缺点：（1） 安全性、可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求；（2） 供电质量缺乏科学的保证；（3） 占地面积大，增加了征地投资；（4） 不适应电力系统快速计算和实时控制的要求；（5） 维护工作量大，设备可靠性差，不利用提高运行管理水平和自动化水平。实现综合自动化的优越性主要有以下几方面：（1） 提高供电质量，提高电压合格率。由于在变电所综合自动化系统中包括有电压、无功自动控制功能，故对于具备有载调压变压器和无功补偿电容器的变电站，可以大大提高电压合格率，保证电力系统主要设备和各种电气设备的安全，使无功潮流合理，降低网损，节约电能损耗。（2） 提高变电所的安全、可靠运行水平。变电站综合自动化系统中的各个子系统，绝大多数都是由微机组成的，它们多数具有故障诊断功能。除了微机保护能迅速发现被保护对象的故障并切除故障外，有的自控装置并兼有监视其控制对象工作是否正常的功能，发现其工作不正常及时发出告警信息。更为重要的是，微机保护装置和微机型自动装置具有故障自诊断功能，这是当今的综合自动化系统比较常规的自动装置或四遥装置突出的特点，这使得采用综合自动化系统的变电站一、二次设备的可靠性大大提高。（3） 提高电力系统的运行、管理水平。变电站实现自动化后，监视、测量、记录、抄表等工作都由计算机自动进行，既提高了测量的精度，又避免了人为的主观干预，运行人员只要通过观看crt屏幕，对变电站只要设备和各输、配电线路的运行工况和运行参数便一目了然。综合自动化系统既有与上级调度通信功能，可将检测到的数据及时送往调度中心，使调度员能及时掌握各变电站的运行情况，也能对它进行必要的调节与控制，且各种操作都有事件顺序记录可供查阅，大大提高运行管理水平。（4） 缩小变电站占地面积，降低造价，减少总投资。变电站综合自动化系统，由于采用微计算机和通信技术，可以实现资源共享和信息共享，同时由于家硬件电路多数采用大规模集成电路，结构紧凑、体积小、功能强，与常规的二次设备相比，可以大大缩小变电站的占地面积，而且随着微处理器和大规模集成电路的不断降价，微计算机性能价格比逐步上升，发展的趋势是综合自动化系统的造价会逐渐降低，而性能和功能会逐步提高，因而可以减少变电站的总投资。（5） 减少维护工作量，减少值班员劳动，实现减人增效。由于综合自动化系统中，各子系统有故障自诊断功能，系统内部有故障时能自检出故障部位，缩短了维修时间。微机保护和自动装置的定值又可在线读出检查，可节约定期核对定值的时间，而监控系统的抄表、记录自动化，值班员可不必定时抄表、记录，可实现少人值班，如果配置了与上级调度的通信功能，能实现遥测、遥信、遥控、遥调，则完全可实现无人值班，如果再能够实现遥视，就可以实现无人职守，达到减人增效的目的。第二节 变电所自动化的现状及发展变电站自动化的现状：变电站二次设备按功能分为四大模块：继电保护及自动装置；仪器仪表及测量控制；当地监控；远动。四大模块功能的各自不同的发展及其功能的相互渗透，为变电站自动化提供了多种多样的实现模式，可概括为两种基本实现模式：保护加集中模式，面向功能；保护加分散模式，面向对象。变电站自动化的发展：分层分布成为潮流变电站自动化系统纵向分层：站级层、网络层、就地层；每层按功能或安装位置横向分布；现场设备功能的相互渗透；现场设备安装方式的就地化；远方调度的新发展不再满足于“四遥”功能，向遥视、电力、电力市场(经济调度)、智能调度(自动决定运行方式、自动恢复送电等)方向发展。需要对远动规约进一步扩充，才能满足远方调度的新发展。；远方继电保护进一步发展远方监视继电保护及安全自动装置的运行情况，如装置是否故障、采样是否正确、定值是否变化、自检是否正常等，远方修改保护定值，远方投退保护，远方故障录波，远方故障测距，远方故障探索，远方故障分析等。现在分层分布成为潮流；站级层中当地监控功能将随着无人值班而消失，其功能将会出现在小区中心值班站或调度所，相应地远动功能将进一步增强；网络层技术特别是现场网将进一步发展；就地层设备功能的相互渗透、安装的就地化、工艺的提高、使用的方便性将会进一步深化；远动规约、现场设备的规约进一步扩充和规范；远方继电保护进一步发展；向其他相关领域技术渗透。第二章 牵引变电所远程监控原理第一节 labview知识labview是基于g语言的图形化开发平台，全球发布仅次于c/c+开发平台，它支持macintosh、sunsparc、hp-un、win3。x/9x/nt等多种平台，被誉为“工程师和科学家的开发语言”。其主要特点可以概括为：1) 流程图式的开发方式：labview程序由前面板+流程图组成。前面板即人机界面，它以工程技术人员所熟悉的仪器仪表面板元素如旋钮、表头、图表等作为基本组件，用户还可以定制控制对象，构建自己的面向具体领域的图库；流程图即原代码，以框图的形式实现程序逻辑，直观简单。2) 广泛的硬件与通信支持：labview支持底层visa、vxi、gpib、rs232/485等通信协议、opc、daq以及多达600多种仪器驱动程序，可方便地访问现场设备与带数据通讯口的智能设备单元、plc等通讯。3) 开放的系统互连：labview提供了dll和cin接口，用户能调用其他软件平台编译的模块；提供对activex的支持，可直接使用丰富的activex组件；支持odbc、sql等数据库访问技术；支持tcp/ip、datasocket、netdde等远程网络通信技术，支持面板数据的web访问。4) 丰富的分析工具： labview提供了大量的数据分析包，包括概率统计分析、频域分析、子波分析等，领域包括图像处理、语音信号等。下面我们就来了解一下labview。2-1-1 labview的前面板和流程图前面板：前面板是图形用户界面，也就是vi的虚拟仪器面板，这一界面上有用户输入和显示输出两类对象，具体表现有开关、旋钮、图形以及其他控制（control）和显示对象（indicator）。图2-1所示是一个随机信号发生和显示的简单vi是它的前面板，上面有一个显示对象，以曲线的方式显示了所产生的一系列随机数。还有一个控制对象开关，可以启动和停止工作。显然，并非简单地画两个控件就可以运行，在前面板后还有一个与之配套的流程图。图2-1 随机信号发生器的前面板流程图：流程图提供vi的图形化源程序。在流程图中对vi编程，以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。流程图中包括前面板上的控件的连线端子，还有一些前面板上没有，但编程必须有的东西，例如函数、结构和连线等。图2-2是与图2-1对应的流程图。我们可以看到流程图中包括了前面板上的开关和随机数显示器的连线端子，还有一个随机数发生器的函数及程序的循环结构。随机数发生器通过连线将产生的随机信号送到显示控件，为了使它持续工作下去，设置了一个while loop循环，由开关控制这一循环的结束。图2-2 随机信号发生器的流程图如果将vi与标准仪器相比较，那么前面板上的东西就是仪器面板上的东西，而流程图上的东西相当于仪器箱内的东西。在许多情况下，使用vi可以仿真标准仪器，不仅在屏幕上出现一个惟妙惟肖的标准仪器面板，而且其功能也与标准仪器相差无几。2-1-2 labview的程序结构 labview中常用的结构有以下几种：1) 循环结构while 循环while 循环可以反复执行循环体的程序，直至到达某个边界条件。它类似于普通编程语言中的 do 循环和 repeat-until 循环。while 循环的框图是一个大小可变的方框，用于执行框中的程序，直到条件端子接收到的布尔值为 false。 该循环有如下特点： 计数从0开始（i=0）。 先执行循环体，而后i+1，如果循环只执行一次，那么循环输出值i=0。 循环至少要运行一次。 图2-3while 循环示意图for循环for循环用于将某段程序执行指定次数。和while 循环一样，它不会立刻出现在流程图中，而是出现一个小的图标，而后您可以修改它的大小和位置。具体的方法是，先单击所有端子的左上方，然后按下鼠标，拖曳出一个包含所有端子的矩形。释放鼠标时就创建了一个指定大小和位置的for循环。图2-4 for循环示意图for循环将把它的框图中的程序执行指定的次数，for循环具有下面这两个端子：n： 计数端子（输入端子）用于指定循环执行的次数。i： 周期端子（输出端子）含有循环已经执行的次数。上图显示了一个可以产生100个随机数并将数据显示在一个图表上的for循环。在该例中，i 的初值是0，终值是99。2) 分支结构：casecase结构含有两个或者更多的子程序（case），执行那一个取决于与选择端子或者选择对象的外部接口相连接的某个整数、布尔数、字符串或者标识的值。必须选择一个默认的case以处理超出范围的数值，或者直接列出所有可能的输入数值。case结构见下图，各个子程序占有各自的流程框，在其上沿中央有相应的子程序标识：true、false或、。按钮用来改变当前显示的子程序（各子程序是重叠放在屏幕同一位置上的）。图2-5 case结构示意图3) 顺序结构（sequence structure）在代码式的传统编程语言中，默认的情况是，程序语句按照排列顺序执行，但labview中不同，它是一种图形化的数据流式编程语言。在图2-6左图中，假设有a、b、c、d个节点，其数据流向如右图所示。按照数据流式语言的约定，任何一个节点只有在所有的输入数据有效时才会执行，所以图中，当且仅当a、b、c个节点执行完，使得d节点的个输入数据都到达d节点后，d节点才执行。但是你要注意，这里并没有规定a、b、c个节点的执行顺序。图2-6顺序结构的说明在labview中这种情况下，a、b、c的执行顺序是不确定的，如果你需要对它们规定一个确定的顺序，那就需要使用本节介绍的“顺序结构”。 图2-6中的右边是顺序结构的图标，它看上去像是电影胶片。它可以按一定顺序执行多个子程序。首先执行0帧中的程序，然后执行1帧中的程序，逐个执行下去。与case结构类似，这多帧程序在流程图中占有同一个位置。2-1-3 labview的数组操作数组是同类型元素的集合。一个数组可以是一维或者多维，如果必要，每维最多可有2311个元素。可以通过数组索引访问其中的每个元素。索引的范围是0到n 1，其中n是数组中元素的个数。图2-8所显示的是由数值构成的一维数组。注意第一个元素的索引号为0，第二个是1，依此类推。数组的元素可以是数据、字符串等，但所有元素的数据类型必须一致。数组的操作主要有以下几种： 创建数组build array函数（functionsarray），用于根据标量值或者其他的数组创建一个数组。图2-7 创建数组控件开始时，build array函数具有一个标量输入端子。您可以根据需要向该功能函数中加入任意数量的输入，输入可以是标量或者数组。如果要添加其他的输入，用鼠标单击函数的左侧，在弹出菜单中选择add element input或者add array input。还可以用变形工具来增大节点的面积（把移位工具放置在某个对象的边角就会变成变形光标）。也可以使用变形光标或者选择remove input来删除输入。下图显示了利用流程图中的常数对象的值创建和初始化数组的两种方法。左侧的方法是，将5个字符串常数放入一个一维字符串数组中。右侧的方法是，将三组数值常数放入三个一维数值数组，再将这三个数组组成一个二维数组。这样最后产生的是一个3x3的数组，三列分别是3， 4， 7； 1， 6， 2； 5， 2， 8。图2-8 创建数组实例还可以通过结合其他的含有标量元素的数组来创建数组。例如，假设有两个数组，三个标量元素，可把它们组成一个新的数组，顺序是：数组1，标量1，标量2，数组2，标量3。 初始化数组（initialize array）用于创建所有元素值都相等的数组。下图中，该功能函数创建了一个一维数组。 图2-9 初始化数组控件及其实例元素输入端子决定每个元素的数据类型和数值，维长度输入端子决定数组的长度，例如，假设元素类型是长整型，值为5，维长度为100，那么创建的数组是一个一维的、由100个值为5的长整型元素组成的数组。也可以从前面板控制端子、流程图常数或者程序其他部分的计算结果得到输入。创建和初始化一个多维数组的方法是，用鼠标右键单击函数的右下侧，在弹出菜单中选择add dimension。还可以使用变形光标来增大初始化数组节点的面积，为每个增加的维添加一个维长度输入端子。也可以通过缩小节点的方法来删除维，即从函数的弹出菜单中选择remove dimension，或者使用变形光标。下面的示意图显示了怎样初始化一个三维数组。图2-10 初始化一个三维数组如果所有的维长度输入都是0，该函数会创建一个具有指定数据类型和维数的空数组。 数组大小array size函数，返回输入数组中的元素个数。图2-11 数组大小实例 数组子集（array subset）选取数组或者矩阵的某个部分。图2-12 数组子集控件该函数可以返回从某个指针开始的部分数组，并包括了长度元素。下图显示了一些数组子集的例子，注意，数组索引从0开始。图2-13 数组子集实例 索引数组（index array）用于访问数组中的某个元素。图2-14 索引数组控件下图显示了一个索引函数的例子，它用于访问数组中的第三个元素。注意，因为第一个元素的索引为0，所以第三个元素的索引是2。图2-15 一维索引数组实例将一个二维数组与index array函数相连，index array就会含2个索引端子。将一个三维数组与index array函数相连，index array就会含3个索引端子。余类推。可以使用的索引端的符号是一个黑方快，被禁止使用的索引端（disable indexing）是一个空心的小方框。当给一个被禁止使用的索引端连接上一个constant 或 control是它会自动变为黑方快，即变为可以索引，相反原来一个可以使用的索引端上连接的constant 或 control被删去时，索引端符号会自动变为空心的小方框，即变为禁止使用。也可以按照任何维的组合提取子数组，下面的示意图显示了怎样从一个二维数组中提取一个一维的行或者列数组。图2-16 二维索引数组实例还可以从一个三维数组中提取一个二维数组，方法是禁止两个索引端子，或者通过禁止一个索引端子提取一个一维数组。下图显示了从三维数组提取数组的各种方法。图2-17 索引三维数组实例下面的规则对使用剪切数组进行了规定：输出对象的维数必须等于被禁止的索引端口的数目。例如0个索引端口被禁止标量元素1个索引端口被禁止二维元素2个索引端口被禁止三维元素启动的端子所连接的数值必须指定输出元素。这样，您就可以理解，上图中左下方的例子的作用是，利用0列和3行的所有元素产生一个一维数组，而右上方的例子的作用是利用第一帧中的所有元素产生一个二维数组。新的第0个元素是与原有元素最近的元素。2-1-4 datasocket通讯 虚拟仪器技术把计算机技术和仪器技术完美的结合起来，而网络化虚拟仪器则是把虚拟仪器技术和面向internet的web技术结合起来所产生的一种新技术。形象一点说，虚拟仪器把传统仪器的前面板移植到了计算机上，利用计算机上的资源进行测试，而网络化虚拟仪器则把前面板移植到了internet上，通过web浏览器远程控制现场的测试仪器和对象，测试结果和测量数据可以通过internet实时地发布和共享，打破了在同一地点进行采集、分析和显示的传统模式，增强了分工合作能力，大大提高了工作效率。网络化虚拟仪器的结构图如图2-18所示。图2-18 网络虚拟仪器示意图要实现虚拟仪器在网络平台上的应用，则必须实现在不同应用之间的数据共享。虽然tcp/ip，dde等技术支持不同应用程序间的数据共享，但不能用来传输动态数据，而ni公司提供的datasocket是专门用来传输和发布动态数据的，是一种基于tcp/ip工业标准的网上实时高速数据交换编程新技术，对底层进行了高度封装，在不同的应用之间传输数据时，不必为不同的数据格式和通信协议编写具体的程序代码，简化了网上测控数据的编程。图2-19是datasocket的体系结构图。图2-19 datasocket体系结构datasocket由datasocketapi和datasocketserver两部分组成。datasocketapi是一个和协议、编程语言、操作系统无关的应用程序接口，能够把测量数据转化为适合在网络上传输的数据流，他包括4个基本动作：open、read、write、close。可以从以下5个地方获取数据：(1)data items on http servers(2)data items on ftp servers(3)local files(4)data items on ole for process control(5)data items on dstp serversdatasocketserver是一个独立部分，可以把现场数据高速传给远端客户。用datasocketserver发布数据需要3个部分：发布者(publisher)、服务器(datasocketserver)、接收者(subscriber)，三者关系如图2-20所示。发布者通过datasocketapi把数据写入datasocketserver，接收者通过datasocketapi从datasocketserver读出数据。发布者和接收者之间具有时效性，接收者只能读到信息运行后发布者发来的数据，此数据可以被多次读到。datasocketservermanager定义了最大连接数，最大数据对象个数，规定了数据访问的权限，即哪些计算机可以作为发布者，哪些计算机可以作为接收者。这三部分可以存在于一台装置中，但多数是分布在不同的装置中，这样有利于改善系统性能，提高安全度。图2-20 发布者、接收者和服务器之间的关系datasocket通过url(uniformresourcelocator)来定位数据源和目标。url的不同前缀表示了不同的数据类型：file为本地文件，http为超文本传输协议，dstp说明来自datasocket服务器的实时数据，ftp为文件传输协议，opc表示访问的资源是opc。以下是几个符合规定的url：dstp：/mytestmachine/wave1http：//datasocket第二节 变电站自动化系统的基本功能2-3-1 变电站自动化系统的设计原则1) “子系统”原则变电站自动化系统应满足电网安全、优质、经济运行的原则，应服从各级电网调度自动化的总体要求。变电站自动化系统的配置、功能、设备布置等均应满足电网调度对变电站进行遥测、遥信数据采集及对变电站设备进行遥控、遥调的要求。同时，变电站自动化系统的各类数据、通信规约及网络协议的定义、格式、编号、地址等应与相关的电网调度自动化系统保持一致。无人值班变电站与常规变电站的重要区别就是调度可以对变电站进行遥控和遥调。国家电力调度通信中心1993年已明确将变电站的遥控、遥调功能作为scada的重要内容。因此，变电站自动化系统的建设是在常规变电站为调度提供遥测、遥信数据基础上，进一步完善“四遥”功能，实现变电站无人值班，实现调度对无人值班变电站的运行监视和控制，以确保各级电网的安全、优质、经济运行。2) 分散、分层、分布式原则传统的变电站由于计算机硬件水平的限制，保护功能与远动功能等分别单独集中实现。随着计算机硬件水平的提高和网络技术的发展，将保护功能和监控等功能按电气间隔划分单元，分布实施，相互之间用串行通信或网络通信组成一个系统。这种结构也可称为面向对象的分布式结构。这种分布式系统很自然地发展为分散安装在开关柜上的分散分布式系统。与集中式系统比较，其优点是：可靠性提高，任一部分设备有故障时只影响局部，并可节省大量二次电缆、减轻二次回路负载；设计、安装方便，控制室面积进一步缩小，从而降低变电站综合造价。 所谓分层原则，国际上通常将变电站自动化系统的结构分为变电站层、间隔(单元)层、设备层3层。这是因为国际上变电站的一次设备已带有电子设备的智能传感器和执行器而具有交换信息能力。在我国通常仍采用2层结构：变电站层和间隔层。分层分散式系统的功能配置宜采用下放的原则，凡可以在间隔层就地完成的功能，例如保护、备用电源自投、电压控制等就不要通过网络和上位机去完成。3) 远方与就地并存原则按我国的实际情况，目前变电站还不大可能完全撤人，存在现场维护调试和应急处理的问题，因此设计时应考虑远方与就地控制操作并存的模式。保护单元应具有远方和就地投切和在线修改定值的功能，以远方为主，就地为辅，并应从设计制造上保证同一时间只允许其中一个控制方式有效，即就地和远方是互相闭锁的。4) 保护功能相对独立原则要积极而慎重地推行保护、测量、控制一体化设计，但从管理体制及传统观念考虑，应确保继电保护功能的相对独立性和动作可靠性。继电保护功能相对独立，这是由于继电保护在电网安全运行中所处地位的重要性和高可靠性要求所决定的。继电保护按被保护的电力设备单元(间隔)分别单独设置，直接由相关的pt，ct输入电气量，然后由触点输出，直接操作相应断路器的跳闸线圈。在单元盒内，保护电路与测控电路是彼此分开的，甚至保护cpu与监控cpu是分开的，以确保保护功能相对独立和保护的可靠性。在110kv以下等级的电网中也有的采用保护与监控装置合并，即配给保护装置一些其它功能，但应以不降低保护装置可靠性为前提。保护、测量、控制原则可合用pt，但测量ct与保护ct回路应是分开的。5) 交流采样原则变电站自动化设计中应优先采用交流采样技术，减轻ct，pt的负载，提高测量精度。同时，可取消光字牌屏和中央信号屏，简化控制屏，由计算机承担信号的监视功能，使任一信息做到一次采集，多次使用，提高信息的实时性、可靠性，节省占地空间，减少屏柜、二次电缆的设计、安装及维护工作量。2-3-2 变电站自动化系统的功能要求 变电站自动化系统的主要功能要求如下。1) 数字式微机保护数字式微机保护有输电线路保护、变压器保护、馈线保护、母线保护、电力电容器组保护等。各类装置应具有存储多套整定值，能远方修改整定值及显示定值，故障录波，对保护定值应能自动校对，关键环节出错应自动闭锁保护出口，并发预告信号。从管理体制及传统观念考虑，要求继电保护相对独立，但能与监控系统通信。微机保护具有以下突出优点：a、维护调试方便。通过几个简单的操作就可以检验出微机硬件是否良好。微机保护具有自诊断功能，一旦发生异常便会发出警报，通常只要上电后无警报，就可确认装置完好。可以说，微机保护几乎不用调试。b、可靠性高。有极强的综合分析判断能力及自动纠错功能，这是常规保护做不到的。c、灵活性大。微机是可编程智能化装置，通过存储器芯片的置换可较容易修改和更换软件。d、功能可扩性强。功能扩展容易实现。例如显示和打印各种故障信息(保护各部分动作顺序和动作时间记录。故障类型和相别及故障前后电压、电流波形记录等)。对于线路距离保护还可提供故障点的位置等信息。2) 自动控制装置自动控制装置有备用电源自动投入、重合闸、同期合闸、按周波减载及变电站电压无功综合控制、单相接地自动选线装置等。同期合闸是检测该断路器两侧电压的幅值与相位，在调度端判别它们如在一定允许范围内则发同期合闸命令，一般应为独立设备，有手动与自动2种方式可选。变电站电压无功综合控制，即利用有载调压变压器和母线无功补偿电容器及电抗器进行局部的电压及无功补偿器的自动调节，使负荷侧母线电压偏差在规定范围内，变压器二次侧功率因数在0.91之间。要通过输入的进线功率因数及变压器二次侧的电压按高峰时逆调压及低谷时顺调压的原则，输出分时控制调节有载变压器分接头档位及投切电容器组。单相接地自动选线装置是装在中性点不接地或经消弧线圈接地的电力系统中(简称小电流接地系统)，当发生单相接地时，故障线路的电容电流为其它非故障线路电容电流之和。为此，利用此条可判断故障在那一条线还是母线接地故障。rtu功能本功能即在常规的远动功能基础上扩充的远动功能，在实时遥测、遥信、遥控、遥调的基础上增加了远方修改保护整定定值。其信息量应比传统远动大得多。根据实际要求，可以与多个远方调度中心或操作中心通信，其通信口和调制解调器应该互相独立，通信波特率可在6002400bps或更高，必要时还应有备用通道切换功能。变电站自动化应具有与调度端的主站对时功能，统一整个调度自动化系统的时钟。3) 数据处理和历史数据记录它应能满足相关调度中心、电网规划、变电站运行管理、继电保护专业各部门的要求。例如应有以下历史数据及统计功能：测量值的时间平均值；负荷的日最大、最小、平均值及相应时间；各条母线电压定时记录，并统计出日最大值、最小值、平均值及相应的时间；拉闸、限电统计；年事故电量损失统计；开关故障跳闸统计；年开关检修时间统计；电容器组实际投运率统计；变压器有载调压投入率及动作次数日、月统计；系统频率、主变负荷越限极限运行时间统计。4) 系统自诊断功能及自恢复功能系统内各模块应具有自诊断功能，自诊断信息也以与采集数据的同样周期送往后台机(人机联系子系统)和远方调度中心或控制操作中心，及时诊断出故障模块并自动切换，以保证系统正常可靠运行。第三章 变电所远程监控系统的设计第一节 登陆界面的设计登陆界面是使用者打开系统后首先看到的页面，主要实现登陆、时间查看等功能。所以其程序主要有：时间显示模块、确认登陆模块、登陆记录模块和密码验证模块等。本系统中的登陆界面前面板如下图：图3-1 登陆界面前面板3-1-1 时间显示模块在本设计中，由于是实时监控系统，所以每位登陆者有必要掌握操作的时间。图3-2 显示模块前面板并且可以通过以后开发数据库，通过数据库作到可以查询每位登陆者的登陆以及离开时间，以明确责任。做到可扩展性。本时间显示模块采用如下图所示结构：图3-3 显示模块程序框图其前面板由一个字符显示控件构成，而程序中的核心模块是一个时间字符串格式化控件（format date/time string），和一个while循环，连线如图所示。此控件是从系统中取得时间数据，然后由设计者所规定的格式显示在字符型显示控件上。3-1-2 确认登陆模块图3-4 确认登陆模块前面板为了防止误操作，本系统添加了确认登陆模块，以阻止无意登录到本系统的人。 本模块程序框图如下：图3-5 确认登陆模块程序框图因为目的是防止误操作，所以本模块应该是整个系统最先运行的程序。只有通过这个模块才能进入下面的操作，所以把整个登陆界面设计成顺序结构，而本模块就位于整个顺序结构的第一层。本模块采用弹出框，如果弹出框没有关闭，则无法对登陆界面的其他控件进行操作，从而达到防止误操作的目的。3-1-3 密码验证模块密码验证模块是本登陆界面中一个重要的模块，因为它是抵制非法登陆的重要屏障。它为整个监控系统提供安全保障。图3-6 密码验证模块前面板 密码验证模块的程序框图如下：图3-7 等待输入密码框图图3-8 管理员密码验证框图图3-9 用户登陆密码验证框图在本程序中，因为要使程序停留并等待用户输入密码，所以程序采用顺序结构中套接while循环的方式。当用户没有输入密码时，由于while循环一直在循环，所以顺序结构停留在这一层，并不往下执行。用户输入密码后，点击确定按钮，而确定按钮就是while循环的控制按钮，所以while循环跳出，顺序结构继续向下运行。本设计中密码验证采用数组查找控件（search 1d array），当输入该控件的数据在数组中可以找到时，其返回值为这个数据在数组中的位置，当未找到时，其返回值为1。所以我们就可以根据其返回值来判断密码输入是否正确，而且还可以判断用户的权限。在本设计中，数组的第0位储存的是管理员密码，也就是说，当用户输入的密码与第零位的密码相同时，search 1d array返回值为零，那么程序必须自动跳转到管理员页面；当和其他位密码相同时，search 1d array输出的值大于等于零，这时将使其控制的case循环执行true中的操作，即进入功能选择界面，那么系统登陆完成；如果密码输入错误，那么search 1d array返回值为1，即判断小于零时令case循环将执行false中的操作，即弹出对话框，提醒用户输入密码错误，并且询问下一步的操作，让用户决定重试或者是退出系统。3-1-4 登陆记录模块这里的登陆记录模块是为以后管理员登陆查看登陆记录创建一个数据。其程序框图如下：图3-10 登陆时间采集框图图3-11 登陆记录数据生成框图图3-12 登陆记录数据整理及写入框图如图3-10、3-11、3-12所示就是登陆记录数据生成的全过程。在登陆记录中，有三个关键量需要记录，分别是登陆者姓名、登陆时间、离开时间。图3-10中是登陆时间的采集过程。登陆时间采集主要是运用循环的嵌套来实现的，当未按下确定按钮时，不断的读取时间数据。按下确定时，时间采集