摘要：随着计算机信息技术在电力行业越来越广泛的应用，管理者已经不再满足于在固定的监控中心才能监控变配电现场的运行工况。以中铝某分公司动力厂计算机监控系统为例，介绍深圳市库马克新技术股份有限公司的SuperMonitor工业自动化系统软件在企业电力监控系统中的应用，着重介绍了SuperMonitor工业自动化系统的功能、组态过程及中铝某分公司动力厂监控系统的实现。本套监控软件，功能强大、易于上手，可以协助忙碌的管理者同时监看多个数字告示项目的实时播放状态，更可设定大量服务器与播放器，达到节省维护时间及提高管理效率的目标。

    前言

　　随着计算机技术和自动控制技术的发展，电力系统自动化技术的应用也越来越广泛。微机保护、故障录波器、计算机监控系统、计算机调度自动化等都已成功运用到电力系统中，提高了电力系统的运行及管理水平。大型dcs电力控制系统成本高、系统复杂、维护不便，不适于一般企业的使用。而采用工业级计算机系统、SuperMonitor监控软件、多协议数据采集装置组成的监控系统，可很方便实现开关量、模拟量、电量的采集和开关的控制，以及数据处理，为企业电力系统监控提供一个简单、可靠、稳定，功能强大的应用平台，系统实时性好，易于维护，且可移植性好。

　　1.监控系统开发

　　1.1.SuperMonitor监控软件简介

　　SuperMonitor运行在Win2000（sp4）/Win XP（sp2）系统平台上，用户利用它可以快速构造生成上位机监控系统，方便地构造适应自己需要的计算机监控画面，在任何需要的时候将现场的信息实时地传送到控制室并在屏幕上显示出来。管理人员不需要深入生产现场，就可以获得各种实时数据和历史数据，优化控制现场作业，提高劳动生产效率。SuperMonitor组态软件为用户提供了从设备驱动、数据采集到数据处理、流程控制、动画显示、报表输出等组态工作的操作平台。它具有多任务、多线程功能，提供丰富的设备驱动构件及丰富的图库元件，用户也可以随时根据自己的需求扩充系统的功能，给了用户极大的使用灵活性。

　　1.2.系统开发过程

　　(1)配置I／0设备

　　SuperMonitor支持的硬件设备包括：可编程控制器(PLC，Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的部分)、智能模块、板卡、智能仪表、变频器等。工程人员可以把每一台下位机看作一种设备，不必关心具体的通信协议，只需在SuperMonitor的设备库中选择相应设备的类型，然后按照“设备配置”向导的提示一步步完成安装即可，使驱动程序的配置更加方便。

　　(2)构造数据库

　　数据库是SuperMonitor的部分，是联系上位机和下位机的桥梁。在数据库中存放的是变量的当前值，变量的集合称为“数据词典”。数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。工程人员根据需要建立内存变量和I／O变量，配置变量的类型和各种属性，并将I／0变量与相应的I／O设备寄存器连接。

　　(3)制作图形画面

　　根据生产操作要求建立自己需要的画面，利用SuperMonitor6．0提供的丰富图库，在每个画面上生成互相关联的静态或动态图。画面包括具备一定功能的按钮及菜单、实时数据及历史数据显示、实时趋势曲线、历史趋势曲线、报警显示等。

　　(4)定义动画连接

　　建立动画连接使画面上的图形对象与数据库的数据变量之间建立了一种特定的对应关系，当变量的值改变时，图形对象可以按动画连接的要求改变颜色、尺寸、位置、填充百分数等。也可以通过图形对象改变数据变量的值。

　　（5)网络设置

　　SuperMonitor完全基于网络的概念，是一种真正的客户机_服务器模式，支持分布式历史数据库和分布式报警系统，支持TCP／IP协议。工程人员根据系统需要设立IO服务器、历史数据服务器、报警服务器、登录服务器、WEB服务器和客户端。

　　(6)运行和调试

　　在开发过程中，可以不断运用实时运行环境。利用SuperMonitor信息窗口运行和调试在画面制作系统中建立的图形画面。

　　2.企业电力监控系统的实现

　　(1)  计算机监控系统组成

　　中铝某分公司动力厂计算机监控系统主要由上位机、前置数据采集通讯机和底层设备三部分组成。底层设备主要包括开关保护和控制单元（ABB REF542plus）、多功能表、可编程控制器(PLC)、消弧消谐装置和GPS校时装置等。前置通讯机主要进行通讯协议转换，使上位机能与多种协议的设备进行通讯，完成数据采集、控制命令下发等。上位机由硬件和软件组成，硬件包括工控计算机和打印机，软件由操作系统、OFFICE办公软件、SuperMonitor工控软件和其它一些应用软件组成，上位机从通讯机获取数据，在画面上实时显示，并进行数据处理，存储历史数据，形成历史曲线和报表输出，同时向通讯机写入数据，完成开关分合闸等操作。

　　上位机与前置通讯机通过双绞线连接，采用Modbus TCP/IP协议，通讯机与底层设备采用RS-485连接，通讯机通过编程实现协议转换，使上位机能与多种不同协议（Modbus RTU、DL104等）的设备进行连接。

    RS-485采用差分信号负逻辑，＋2V～＋6V表示“0”，- 6V～- 2V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上多可以挂接32个结点。

　　(2)动力厂计算机监控系统的实现

　　①数据实时采集和自动记录

　　SuperMonitor通过设备驱动程序以及通讯机与底层设备进行数据交换，因此需要在软件中定义设备和变量。首先应该明确的是:软件中定义的设备是依据Modbus协议定义出的逻辑上的设备，一个设备对应一种类型的寄存器，以ABB REF542plus为例，1台REF542多可能定义Modbus协议中所规定的4种类型的寄存器。我们要采集的数据全部存放在REF542的3xxxx和lxxxx地址寄存器中，就相应地对每台REF542都定义两种类型寄存器，而模拟量定义时需要指明数据类型，指明数据类型实际上就暗含着指明了该点需要读取的寄存器个数。数据类型的确定应该参照设备寄存器表格中给出的类型及测量量的长度，分清是有符号数还是无符号数，占用了1个寄存器还是2个寄存器。

    Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它,不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集中监控。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程,如何回应来自其它设备的请求,以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。

   当在一Modbus网络上通信时,此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址,识别按地址发来的消息,决定要产生何种行动。如果需要回应,控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。在其它网络上,包含了Modbus协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法。

　　各电压电流被测量量的长度都是4个字节，即占用两个寄存器单元，因此要将电压电流等测量量定义成浮点数（32位）。

　　②系统管理

　　点击顶层菜单“系统管理”按钮，弹出图示菜单，其中包括用户登录、用户管理、修改口令、用户注销和退出系统，操作人员可根据个人权限登录相关帐户，系统对操作控制、报表查询打印等设置了访问权限，只有当登录用户的权限大于设置的权操作者才能进行访问，保证系统安全。用户可通过“用户管理”来进行添加和删除用户帐户，对帐户进行管理。

　　③主画面显示

    画面实时显示各小车位置、开关开合状态和各线路相关数据（电流、电压、功率等）。

　　④实时趋势曲线

　　在运行过程中，通过实时趋势曲线的变化情况可以对各高压开关柜电流、电压进行实时监控。有功功率、无功功率的变化情况用趋势曲线图显示直观方便。

　　⑤历史趋势曲线

　　历史趋势曲线中绘制了数据变量的历史变化情况，值班人员可以通过界面上的各种查询操作按钮，得到所选择的变量的趋势曲线。还可以任意设定时间段让系统绘制出这段时间内的变量趋势曲线，界面上右侧会显示变量在这段时间内的值、值、平均值和所选择时间点的当前值。

　　⑥断路器、小车操作

　　每种操作均有专门操作界面，且必须满足一定权限后才能进行。界面中显示要进行此项操作所必须满足的条件。任一条件不满足均不能进行此项操作。命令下达后，界面上的流程图会实时显示此命令的执行过程，命令是顺利执行还是执行过程中某个环节出现问题均一目了然。

　　⑦报警功能

　　当报警信号从设备传来时，计算机屏幕立即弹出实时报警窗口，实时报警窗口显示报警变量的变量名、报警日期、报警时间、报警值、报警类型、限值、恢复值、变量描述、所属报警组、机器名和优先级。报警事件产生后会立即被记录进数据库，以备日后查询。

　　⑧报表系统

　　动力厂计算机监控系统报表分两类：日报表和月报表。日报表显示当日每条线路每小时电度表表底数据，可选择日期进行报表查询，并可实时进行打印。在月报表画面中，可通过选择日期以表格形式显示所选月份每天电量，并进行月总耗电量统计和每天平均耗电量计算。

　　⑨报警查询

　　在报警查询系统中。有按时间查询、报警组查询、综合查询和全部查询四种查询方式，通过设置时间、报警组和查询方式可以非常灵活地进行各种历史报警查询。并可进行打印。

　　⑩系统其他功能

　　数据采样周期为1000ms，符合监控系统实时性要求，数据和运行状态安全可靠，抗干扰能力强。上位软件具备双机热备功能，当主机出现故障时或通讯中断时，从机将即时相应，完成数据采集及监控功能。上位具备GPS对时功能，可按照用户要求对下位所有设备进行校时，保证整个系统时钟一致。

　　SuperMonitor的特色

　　，有效的中央监控。

　　第二，管理者可同时监控数个CMS服务器与所有由该服务器控制的SMP播放器。使用SuperMonitor可以观看每一个SMP播放器的基本系统状态，并可由此平台改变播放器的某些设定，不需要逐台连线至播放器更改。

　　第三，简单易懂的使用者界面，SuperMonitor的使用界面，主要由下列三个窗口组成： 1. 群组树状检视：以阶层式选单显示CMS服务器、群组、与SMP播放器。2.播放器清单：以表格的方式，清楚列出SMP播放器的联机状态与基本系统信息。3. 播放器状态：以卷标选单的方式，显示每一个选看的SMP播放器的详细信息。

　　第四，轻松可重组编排，使用Super Monitor，管理者可使用拖曳的方式，轻松变换SMP播放器所属的群组或CMS服务器。您也可以于此变更SMP播放器或CMS服务器的主机名称，不需要逐台联机至每台机器修改。

　　第四，监控实时状况，在播放器状态窗口中，您可以查看每一台SMP播放器目前的播放清单，并预视目前屏幕上播放的内容。您也可以由Super Monitor观看SMP播放器是否正在由CMS服务器内容，或藉由查询历史记录，确认内容同步无误。

　　第五，警示机制，当CMS服务器或SMP播放器有断线的情形时，Super Monitor会在该机器处用叉号或是”Fail”的字样，特别标明 。此外，Super Monitor更提供Email通知的功能，当SMP播放器的联机状态变更时，事先设定好的管理者皆可收到Email警示通知。

　　第六，维护方便，管理者除了能检视或输出每台SMP播放器的Log记录文件，也可以检视播放器的更新文件（Patch）记录。Super  Monitor更提供一个简便的更新档管理画面，让管理者能轻易升级或更新每台播放器。

　　第七，启动紧急事件，管理者能由Super Monitor，统一启动紧急事件，所有被启动的播放器，皆可播放事先设定好的紧急事故应变内容。

　　3.结束语

    电力监控系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具，为变配电系统的实时数据采集、开关状态检测及远程控制提供了基础平台，它可以和检测、控制设备构成任意复杂的监控系统，在变配电监控中发挥了作用，可以帮助企业消除孤岛、降低运作成本，提高生产效率，加快变配电过程中异常的反应速度。

　　中铝某分公司动力厂电力监控系统已于2008年12月调试完毕并验收通过．用SuperMonitor进行组态实现的上位机监控系统界面友好。运行稳定，便于操作，系统的运行会大大改善企业对电力系统的管理水平，提高电网的安全运行系数，同时减轻了工人的劳动强度，将为企业带来极大的效益。