首頁 > 應用領域 > 電力控制
電力系統監控和數據采集系統
電力系統中的監控和數據采集系統，本文介紹一種基于USB數據采集卡和CAN總線技術的數據采集系統，該系統主要由USB-CAN節點和多個數據采集結點構成，采用CAN總線構成通信網，數據采集結點完成電力設備參數采集，可以通過計算機監控多個電力設備狀態參數。該系統實現了電力監控系統中的電力參數檢測和總線通信，具有實時性強、可靠性高、抗干擾能力強、容易擴展新節點等優點。
計算機的出現，使監控系統的設計與使用發生了巨大的變化。在引入以計算機為基礎的系統前，監控系統的功能局限于遠程控制和簡單的狀態信號顯示。當以計算機為基礎的監控系統出現后，大容量的數據采集和處理才有可能被廣泛地運用，并成為計算機系統的基本功能之一。隨著電力工業的發展，電力系統的可靠性和電能質量越來越多的受到人們的關注，對電力監控也提出了更高的要求。
電力系統運行中的監控及數據采集系統常用于監視從變電站傳送來的信息，如母線電壓，線路電壓、電流、有功、無功，變壓器的分接頭位置，線路上的斷路器、隔離開關及其它設備狀態，報警，總有功功率，事件順序等。
以上大部分為模擬量輸入，它們均來自強弱轉換的二次儀表變送器。常用簡單的二進制“0”，“1”兩種狀態來表示變壓器分接頭位置和斷路器、隔離開關的狀態。
因為RTU運行在高壓環境中，必須在設計中采取相應措施，以防止干擾、損壞、數據出錯和誤操作。
在監控及數據采集系統中，監控是調度運行人中全面調度的有效手段，由運行人員選擇被控RTU及對操作順序即設備—確認—選擇—操作的運行。正確選擇和操作是避免人身傷亡和供電安全的保證。
控制輸出是RTU接收到主站發來操作命令后發出的一高電平信號，該信號是由繼電器瞬間閉合而產生的，與此同時提供起動電源，使斷路器“跳閘”或“合閘”。
現代監控及數據采集系統中，最有吸引力和挑戰優勢的是提供一個有效的并對用戶“友好”的人—機接口。這種人—機接口不僅由硬件設備（如CRT、控制臺、模擬屏、打印機及聲音報警）組成，而且還需有支持實現這些工作的程序。所謂“友好”的人—機接口，焦點是提供快捷清晰的畫面，操作簡便能使運行人員迅速掌握運行概況。
模擬盤（模擬屏）的使用及與CRT顯示器之間的關系，歷來存在著爭論，主要原因是模擬盤一次性投資費用及經常修改所需的費用和精力花費較大。但是，模擬盤可提供一個電力系統網絡的總的概貌，這些信息在單個CRT顯示器上是難以實現的。所以，模擬盤與CRT之間有互補性。
采用USB和CAN總線的電力監控數據采集系統
在電力監控系統中電力參數的檢測和總線通信是兩個基本而且重要的組成部分。目前電力監控裝置中常見的通信方式是RS232和RS485接口。RS232接口是不能直接構成實際意義上的通信網絡，因為它只能是一對一通信，而且通信距離最長只有15m。RS485接口是一種使用較多的通信方式，具有結構簡單、抗干擾能力強、傳輸距離遠、網絡節點多、成本低等優點。但是RS485接口是單主結構，同一時刻，總線上只能有一個節點發送數據（或命令），所以總線只能用巡回檢測的方式，實時性差。此外，RS485接口的系統故障限制能力差，中繼結構復雜。
控制器局域網（CAN）總線是一種“多主競爭”的總線形式。它廢除傳統的站地主編碼方式，代之以對數據信息進行編碼，協議采用總線型拓撲結構，利用總線結構電纜長度短、布線容易、可靠性高、易于擴充等優點；且通信速率高，在距離不超過40cm的條件下通信速率最大可達1Mb/s；利用短幀數據結構，占用總線時間很短；提供錯誤處理能力，保證數據通訊可靠。
通用串行總線（USB）是一種快速的、雙向的、同步傳輸的、廉價的并可以進行熱拔插的串行接口。速度快是USB技術的突出特點之一。。全速USB接口的最高傳輸率可達12Mb/s，比串口快了整整100倍，而執行USB2.0標準的高速USB接口速率更是達到了480Mb/s。對于廣大的工程設計人員來說，USB是設計外設接口時理想總線。
本文以CAN總線構成骨干通信網絡，以USB總線接口實現主節點與計算機的通信。
電力監控及數據采集系統不僅適用于電力系統，同樣也適用于供水、煤氣、工礦企業的能源管理、污水計量等分散目標的集中管理及控制。基于USB和CAN總線技術的數據采集系統能夠滿足電力監控的需要，對提高電力系統的自動化水平、提高供電的安全性和可靠性具有重要意義。隨著電子技術的發展和計算機速度及存貯容量的不斷提高，將會出現功能更加齊全的監控和數據采集系統。
