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低压电器试验监控系统设计
与通用监控平台开发
魏智勇，张勇
(中国新时代国际工程公司，陕西西安710054)
摘要：基于国内某电器试验站项目短路试验监控系统的设计，介绍丁低压电器
试验监控系统的设计与通用监控平台的开发思想。阐述了试验监控系统结构、监控软
件、控制器及安全联锁系统，井进一步讨论了系统特点。该设计有助于监控组态软件在：
低压电器试验站中的应用。
关键词：监控系统；短路试验；联锁；试验平台
中图分类号TP 273文献标识码：B文章编号：100j-553l(2009（05-0054-03
Design of Supervisory System and Development of
General Supervisory Platform for Low Voltage Electrical Apparatus
WEI Zhiyong， ZH4NG Yong
(Chimt New Ara Intemationa】Engineering Co.,Xi’an 710054．China)
Abstract：Based on the design of short-circuit supervisory system ofnational certain electrical apparatus ex-
periment station project, the design of supervisory syslem and devefopment theory of geneml supervisory plalfoml for
low voltage appratus test we introduced The structure，supervisory software, controller and safety interlock system
were expounded and the chamctefistfos of this sytem was furfher discussed This design is helpful for the application
of supervisory conliguration sofiware in low vogage apparatus experiment statlon
Key WORDS：supervisory system：short-circuit test：interlock：test plafform
0引 言
目前，数据采集与监视控制(SCADA)系统已
广泛应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领
域的数据采集与监视控制及过程控制等诸多领
域。SCADA系统在电力系统中应用最为广泛，技
术发展也最为成熟，它作为能量管理系统(EMS
系统)的一个最主要的子系统，有着信息完整、效
率高、掌握系统运行状态正确、决策快、诊断故障
快速等优势，已成为电力调度不可缺少的工具。
尽管SCADA软件在电力系统的应用中日趋
成熟，市场上国内外种类繁多、特性不一的各种
SCADA软件产品比比皆是，然而，针对电力系统
应用设汁的SCADA软件面对的都是发电站与变
电站一类场所，而针对低压电器试验场所应用的
SCADA软件则还是一片空白
与普通电站相比，低压电器试验站设备操作
次数要频繁很多，操作人员出入操作区域的次数
也相应增加，因此，对设备的可靠性与系统的安全
性都提出了更高的要求，另外，在部分低压电器的
试验中，需要精确控制试验时间，采集试验数据．
这些功能是传统的SCADA软件与PLC配合组成
的系统所无法完成的，因此，需要时序控制器．数
采设备等配合。
本文采用Cileet公司的CitectSCADA软件与
施耐德Modicon的Piemimn系列PLC为核心搭建
控制平台，并配合软硬件安全连锁系统、时序发生
器、时问电流保护单元与数采装置，形成r一套完
备的试验平台。设计中，除了考虑到普通电力系
统的特点外，还充分考虑了低压电器试验站的特
张勇(1983一)，男，助理21程师，从事低压电器试验站的设计及施工调试等工作。
点与平台的通用性、可扩展性。目前，该套设计已
经在国内某低压电器试验站短路试验平台上进行
应用且运行良好。
1低压电器试验监控系统结构
低压电器试验监控系统分为监控计算机及监
控软件、可编程序控制器(PLc)、可编程时序控制
器、安全连锁系统和数据采集系统5部分(见图
1)。其中．工控计算机及监视控制软件完成对设
备及试验过程的控制和状态监视；可编程序控制
器用于实现试验线路的静态控制和安全连锁；时
序控制器用于实现试验过程的精确顺序控制；安
全连锁系统负责通过软硬件连锁保证试验在安全
条件下进行；数据采集系统由数据采集计算机和
数据采集柜组成，丰要包含数据隔离放大器、数据
采集系统及计算机，实现试验过程中的电流、电压
采集。
图l低压电器试验监控系统结构图
监控软件用CitectSCADA开发，具有开放式
人机界面，支持多种标准的通信方式及网络通信
协议，各种控制设备仪表可以方便引入系统。
web网关功能使用户能在任何地方通过Internet
访问数据。系统具有良好可靠性。用户司以通过
鼠标选择试验方式、试验类型、开关动作顺序等，
经EtherNet实现对可编程序控制器系统的试验参
数设定、设备控制和状态显示。
监控软件主要功能有：①试验线路准备及输
入试验参数．包括试品型式、试验参数、试验类型、
试品位置、试验线路、动作开关、通电时间和试验
循环次数等；②满足在必要安全连锁条件下进行
各种电动开关的自动或}动挖制；③显示试验主
电路的单线模拟线路图，通过不同颜色和形状动
态模拟开关设备的状态及试验过程，包括设备状
态、试验状态、异常状态等；④显示主要回路的设
备带电状况；⑤控制试验肩停并记录试验进行时
间；⑥显示安全连锁及必要的试验条件；⑦榆查
安全连锁和必要的试验条件，自动运行下，为了能
正常地启动试验，需检查相关的状态。若相关的
状态都正常，才能启动试验。所有这些信息都由
无源触点实现，若任何一个状态不【F常，则程序
控制器将终止运行，并有提示信息显示。试验控
制程序流程如图2所示。
图2试验控制程序流程
可编程序控制器选用ModiconTSX Premium
系列PLC实现．经EtherNet通过基于TCP／IP协
议的XIP协议与监控计算机交换信息。系统设置
了一套试验用手动选择开关和开关设备控制开
关，这些开关信号均引入PlC开关量人口。PLC
负责采集中压断路器状态、低压断路器状态、合闸
开关状态、接地开关状态、试品状态、各个试验房
间门状态、系统报警信号、各设备的准备情况的信
号，在手动情况下，还可控制各个断路器等设备以
满足调试需要。在对时间精度要求不太高(50 ms
以上)时，还可通过可编程序控制器控制试验顺
序，而在对时间精度要求很高的短路系统中，则引
入了可编程的时序控制器来完成试验顺序控制功
能。
可编程时序控制器用来控制与试验时序有关
的设备，精度±2 ms。采用美国NicoleI公司产
品，帖个系统硬件集中布置在控制柜内，与可编程
控制器的信息交换为无源接点，可通过人机界面
设定片显示通道参数，包括通道输出开始时问、通
道输出持续时间等。
安全联锁系统分为软硬件两部分，软件部分
包含在监控软件中，通过监控软件从PLC卜获得
的信息来自动判断是否满足试骑进行的条件，硬
件部分则由串联千结点、安全门锁、安全模块及
时问电流保护单元四部分组成。串联下结点即将
需要连锁的设备辅助触点与被连锁条件限制的设
备操作回路串联，从而实现设备间的硬件连锁；安
全门锁采用法国进口的安全锁系统．只有在安全
条件满足的情况下才能从控制台的钥匙盒中取钥
匙开门，在有门打开的情况下将无法进行试验，进
一步确保了试验人员的人身安仝；安全模块采用
了Modicon safety module模块，提供独立于上述部
分之外的又一层硬件保护；时间电流单元用于在
试验过程中发现问题时及时断开系统，保证设备
安全，它也采用了一套独立的硬件来确保安全。
数据采集系统包括电流电压传感器、信号隔
离通道、数据采集系统、数据采集软件、计算机硬
件、计算机报告处理打印软件系统。
2 系统特点及进一步的讨论
在设计中，考虑到平台的通用性与可移植性，
从一开始就根据系统特点设计了断路器、变压器、
合闸开关等主要设备的元件库．包含设备的参数、
故障信号、位置、状态等信息．虽然这部分工作对
单项目来说过于复杂，但随着元件库的一步步
丰富，以后的设汁工作会逐渐简化为“搭积木”般
的过程，而这也正是建设低压电器试验系统通用
平台所要的效果。
PLc程序设计的模块化封装也是考虑到低压
电器试验系统通用平台的建设需要而进行的，把
低压电器常用的试验序列程序封装为彼此独立的
标准模块，并在此基础上逐渐建立完善试验序列
程序库．在后续的工作中，只需选择相应的程序并
输入接口的参数就可以方便地使用。
监控软件的开放性也是本系统的一个特色，
它提供了友好的界面供用户二次开发使用，如修
收系统参数、修改试验网路等功能。在不影响软
件系统安全眭的情况下，用户可以根据试验需要
对程序进行部分调整。这种二次开发的开放性界
面，可以作为建设通用平台界面模式的一个开始，
为低压电器试验通用平台的界面设计提供参
考性的信息。
如前所述，四重的硬件连锁与软件连锁相配
合，充分的安全性设计也是本系统的卟特点。
本着以人为本的原则，安全性的重要作用无论对
人身还是设备都不容忽视。因此，系统的设计在
满足功能性要求的同时，特别强调了安全第一这
个设计原则。针对低压电器试验站操作频繁的特
点，多重的安全考虑实在是保证做到了有备无患。
目前．在压电器试验站项目短路试验平台上
的成功应用给低压电器试验通用平台的建设工作
提供了一个良好的开始，在进一步的工作中，这个
平台还需在以下几个方面进行完善和充实：
数据库需要进一步扩充，不同项目有不同的
特点，希望通过一个项目建设起来的数据库就能
满足所有项目的需求显然不可能，因此，无论是元
件库还是试验程序的数据库，都需要在今后的项
目中不断完善和充实，才能最终达到实用效果。
将当前的数据库移植为更通用的数据库，也
是一件亟待解决的问题，目前，元件库还只能应用
于CitectSCADA监控软件上，而PTc程序模块也
只能用UnITYpro编程软件才能进行进一步的编辑
和丌发。而在以后的项日中都采用这两种软件开
发显然是不太可能的。因此，在下一步的工作中，
把元件库中各个元件移植为Activex这种适用于
任何监控软件开发平台的模块是必须的。而PLC
程序模块也需要进一步移植为符合IEC6113l并
适用于各种PLC系统的标准模块。
