第4章牵引供电微机监控系统的实现

第4章微机监控系统的实现,4.1微机监控系统软件4.2监控中心数据库4.3监控中心的其它软件4.5RTU遥信量的采集与处理4.6RTU遥测量的采集与处理4.7RTU遥控操作输出,本章学习目标,l微机监控系统的软件l微机远动系统的数据库结构及数据模型l监控画面的种类及生成方法l监控系统的通信软件l开关量的采集与处理的过程及原理l模拟量的采集与处理的过程及原理l遥控与遥调的原理及过程,返回本章首页,4.1微机监控系统软件,微机监控中心软件包括：系统软件、支持软件、应用软件。4.1.1系统软件4.1.2支持软件4.1.3应用软件,4.1.1系统软件,操作系统是监控中心最基本的系统软件。它的主要功能是使用户可以充分地利用系统的资源，同时又提供各种友善的方式来帮助用户方便地使用资源。常用的操作系统有Windows和Unix操作系统两类。操作系统分为：（1）批处理系统。（2）分时系统。（3）实时系统。,实时多任务操作系统1任务的状态2任务的调度3任务的调度方式4任务的同步和互斥5任务之间的通信和数据传递6实时多任务系统操作系统的选择,1任务的状态（1）就绪状态。（2）运行状态。（3）睡眠状态。（4）挂起状态。（5）挂起睡眠状态。,2任务的调度（1）该任务发出一个等待事件调用，它将处于挂起等待状态，直到有事件到达。（2）该任务发出一个调用，请求一个不存在的资源（如内存，I/O等），该任务也被挂起在挂起链中。（3）该任务发出系统调用，请求进入睡眠状态，该任务被挂在睡眠链上。（4）该任务发出一个更高优先级的任务抢占，使其挂在就绪链上。,3任务的调度方式（1）先来先去服务算法（FCFS算法）。（2）循环轮转算法（RR算法）。（3）最高优先数第一算法（HPF算法）。,4任务的同步和互斥（1）任务的时间同步。（2）任务的启动和停止。（3）任务之间的互斥。,5任务之间的通信和数据传递（1）任务间的同步与互斥的信息。（2）任务间交换的数据。,6实时多任务系统操作系统的选择（1）操作系统的功能。（2）应用方便。（3）文档资料齐全易懂。（4）人机接口方便，调试工具丰富。（5）具有汉字平台。,4.1.2支持软件,支持软件是作为工具，以方便应用软件的开发和开发项目的管理工作。对于微机监控中心来说主要包括：数据库管理系统、监控图形生成系统、编程环境软件等等。数据库管理系统包括建立数据库、修改数据、提取数据和存储数据。监控图形生成系统主要有画面编辑器、画面的生成、动态刷新。,4.1.3应用软件,根据系统要求及用户要求编制的具体应用应用软件包括：数据收集软件、模拟屏接口软件、同后台机通信的软件、计算软件等。,4.2监控中心数据库,4.2.1数据库简介4.2.2微机远动系统的数据库设计4.2.3微机远动系统的数据库生成4.2.4数据库管理系统的职能,4.2.1数据库简介,1数据库管理的目标（1）减少数据冗余度，实现数据资源共享。（2）使数据具有独立性，提高应用程序的生命力。（3）实现数据集中管理，提高安全性和完整性。,2数据模型（1）层次数据模型。（2）网状数据模型。（3）关系数据模型。,4.2.2微机远动系统的数据库设计,1数据规划监控中心系统数据库中的数据规划为：静态数据和动态数据。静态数据主要用于描述构成微机监控系统的组成元素，主要包括：监控系统软/硬件配置的有关数据构成牵引供电系统的有关设备参数RTU软/硬件配置的有关数据工程项目的有关数据牵引供电系统布置图有关的数据,动态数据主要反映运行状态及变化的数据，主要包括：实时采集数据监控系统运行数据计算的运行数据历史归档数据预测估算和研究开发数据,2数据规划原则数据库数据的规划过程是将数据格式化和标准化的过程。以数据库文件要求的逻辑形式对各种数据的特征、属性进行统一描述和定义。使得规划后的数据文件能很方便地实现管理、识别、维护。3数据库设计（1）内外存的合理安排。（2）数据库的分布化。（3）数据库的开放。,4.2.3微机远动系统的数据库生成,数据库的生成有两种格式，一种是数据库离线生成，另一种是数据库的在线生成。数据库的离线生成一般用于整个监控系统数据库的框架，是在工程师终端上实现的。离线生成的关键是确定新建数据库的大小和容量。数据库在线生成是在离线的基础上实现的，包括两个方面的内容：一是根据监控系统新建内容对数据库进行扩充的在线生成；二是对数据库进行在线修改。,4.2.4数据库管理系统的职能,数据库管理系统的功能是：（1）初建数据库时，理解用户的定义，自动生成数据库。（2）检索数据。（3）对数据库记录进行更新，增加或删除。（4）进行数据库的数据间运算。（5）防止多个任务同时存取。（6）具有数据库内容的转贮记录功能。,4.3监控中心的其它软件,4.3.1画面生成软件4.3.2报表生成软件4.3.3通信软件,4.3.1画面生成软件,目前使用较多的画面生成是，设备厂家自行设计一个图形编辑器，该图形编辑器充分利用CRT显示器的图形功能，配上键盘可绘制当复杂的背景画面，并支持动态信息刷新。背景画面：变电所主接线图、区间接线图、接触网图、系统结构图等等。动态画面：画面上显示各种信息，且随着实时数据刷新而变化。,4.3.2报表生成软件,报表是系统进行统计和管理的重要手段，一般分为周期性报表和触发性报表。报表中的数据应当随数据库的运行数据动态刷新。周期性报表：记录运行过程中的操作和事故，并进行一般统计，用它代替操作人员人工制作报表。触发性报表：记录特定事件发生前后的某些信息，该报表对事故分析非常有用。,4.3.3通信软件,通信软件主要是用于系统数据的收集及分配，包括远程通信管理软件、网络通信管理软件。远程通信管理软件主要对单/双环远程通道管理。要求在通道某点出现故障时，软件能够自动切换处理故障；远方站故障恢复后，监控中心能够立即与它通信，将远方控制终端的数据收集到监控中心。,4.4RTU遥信量的采集与处理,4.4.1开关量数据采集4.4.2遥信采集中的开关信号防抖措施,返回本章首页,4.4.1开关量数据采集,开关量数据包括：位置信息、状态信息、数据信息、控制信息。开关量数据的采集可采用并行开关量数据处理采集，在接口处首先将外设电量信号电压进行电平转换，然后通过两级光电隔离接口电路，将数据采集入遥信采集单元的CPU。,图4.1由三态门组成的开关量输入电路,图4.2由锁存器组成的开关量输入电路,图4.3多路开关量采集电路图,采集信号处理原理（1）异或运算判断变位开关位。（2）判变位后的状态。（3）实时数据存放最新采集数据。（4）保存变位信息（或显示），记录变位时刻。,图4.4开关量采集数据处理框图,返回本节,从硬件上采用平滑滤波措施或在软件上采用延时消抖措施均能较好地减少抖动上报次数。因此，在软、硬件上采取相应的措施既能有效地消除抖动，又可准确地记录下事件发生的确切时间。硬件：采用防抖滤波器；软件：多次采样比较法。,4.4.2遥信采集中的开关信号防抖措施,4.5RTU遥测量的采集与处理,4.5.1遥测采集的分类4.5.2模拟量的处理,返回本章首页,RTU的遥测量包括：电流、电压、功率、功率因素、电度等等。通常遥测量的采集分为直流采样和交流采样。直流采样：是先将交流信号变换成与交流电量成正比的通过采用变送器进行的采样称为直流采样。不经过变送器，的按一定规律直接采样交流量并加以处理，计算出电压、电流有效值以及有功、无功功率的方法称为交流采样。,4.5.1遥测采集的分类,图4.5模拟量采集框图,模拟量的采集过程：,将模拟量转换为数字量（通常为二进制数字）的设备称为A/D转换器。随着数字化和自动化技术的发展，A/D系统中得到日益广泛的应用。A/D转换器有许多不同类型，按其工作原理可分为两大类：比较型和计数型。,比较式A/D转换器：将被转换的模拟量与一基准值比较，而得到的数字结果。计数式A/D转换器：首先将被转换模拟量变换成一个频率与其量值成正比的频率信号，然后在固定时间内对信号频率计数，而得到的数字结果。比较式A/D转换器转换速率快，用于高速A/D。计数式A/D转换器转换精度高，用于高精度仪表。,4.6.2模拟量的处理,1直流变换采样的电量计算例:采用电压变送器测量电网电压值，AD转换器的转换精度12位，电网为30kV，今测得A/D值为0CF6H，计算其原电压值。解：首先将所测值转换为十进制值。0CF6H0110011110110B3318D12位A/D转换的最大值为111111111111B，即0FFFH代表直流5V电压。,111111111111B转换为十进制为4095。根据A/D的线性关系有：4095：3318=5V：xx=33185V40954.05V变送器的直流5V代表交流侧30kV电压则30kV：y=5：4.05y=4.0530kV5=24.3kV这样经过标量计算后得被测电压值为24.3kV。利用类似的方法可以计算110kV的电流电压值。,2交流采样的电量计算根据交流采样得到离散数据求出电量在互感器侧的有效值，然后再经过标量计算得到原边电流、电压，并据此计算功率、功率因数等。,4.6RTU遥控操作输出,4.6.1遥控操作过程4.6.2遥调操作过程,返回本章首页,4.6.1遥控操作过程,（a）原理框