李紅梅 （1986-）

　　女，江蘇沛縣人，中國傳媒大學碩士研究生在讀，研究方向為信號與信息處理專業自動控制技術。

　　摘要：建立供電網工況參數數據采集和監控系統(SCADA)，對于保證供電網的供電質量具有重要的意義。供電網工況參數主要有電壓、電流、功率、功率因數等參數。本文設計的供電網工況參數SCADA系統在設計中采用了鼎升力創公司生產的電量采集模塊R-8073N，監控軟件采用Delphi 7設計。

　　關鍵詞：電量采集模塊；RS-232；Delphi

　　Abstract: It is a vital significance to set up a supervision, control and data acquisition system (SCADA) of the power grid running status. The main parameters of the power grid running status are voltage, current, power and power factor, etc. The SCADA system presented in this paper adopts  a module R-8073N produced by DingShengLiChuang company, and the monitoring software is developed in Delphi 7.

　　Key words: Power Parameter Module; RS-232; Delphi

　　1 前言

　　供電網工況參數SCADA系統設計，即對電量參數進行數據采集與監視控制系統。使供電所可以及時地了解電參數的變化情況，即電網運行的狀況，同時監測這些供電系統的工況參數，一邊記錄這些工況參數，對于超過、低于閾值的電壓/電流給出報警信號，并對不正常的運行情況給予斷電處理，保證供電的安全，達到監控的目的。

　　針對目前配網自動化和遠程電量采集系統的現狀，本文討論的是通過控制器，對電量采集模塊進行控制，使其通過對輸入指令的辨別，得到用戶需要的數據，并且對采集來的數據進行處理，分別得到三相電壓和三相電流，如果需要還可以讀取電功率等工礦參數，最后可以以圖表的形式實時顯示，使用戶可以清楚地看到整個線路的變化過程，同時對設定的報警進行檢測，當發現報警時發出報警信號。

　　本設計使用的軟件為Delphi，硬件為電量采集模塊，以及串口通信等，需要制定相關的協議，使其統一化、標準化。

　　2 硬件介紹

　　系統主要是采集電壓和電流等工況參數，對于采集的硬件選用比較成熟的電量采集模塊——R-8073N電量采集模塊，通過使用串口通信對其進行連接到上位機上進行采集參數。

　　2.1 采集模塊

　　R-8073N 多功能智能電量變送模塊，被測的路數為三相電流、電壓，1 路DI(3~24VDC(與電源共地)和干節點輸入可選)，2路DO(最大電壓30V，最大電流30mA，非隔離輸出)。

　　R-8073N支持 RS-485/RS-232 通信接口，采用串行異步通信方式，支持MODBUS/ASCII、ASCII 命令集兩種通信協議。本文所建設計主要使用模塊的ASCII 命令的通信方式。

　　命令格式：（Leading）(Address)(Command)(CHK)(cr)

　　響應格式：（Leading）(Address)(Data)(CHK)(cr)

　　· 設定模塊配置參數指令

　　語法：%AANNTTCCFF[CHK](cr)

　　此命令也可以通過系統自帶的軟件進行設置。

　　·讀取電壓電流參數指令

　　語法：#AAA[CHK](cr)

　　2.2 硬件連接圖（如圖所示）

　　同時需注意給數據采集模塊加電源，此直流電源需大于12V，小于24V。

　　3 軟件系統設計

　　使用的開發軟件是Delphi7.0，Delphi是一種方便，快捷的Windows應用程序開發工具，為程序提供了全新的可視化編程環境。

　　上位機和采集模塊之間的通信采用串口控件進行，使用 RS-232標準，接線方式采用最簡單的連接三根線 ：通過TXD終端將串行數據發送到 Modem（DTE→DCE）；通過RXD線終端接收從Modem發來的串行數據（DCE→DTE）；還有一個接地端GND。

　　上位機串口的通信使用串口控件進行連接，選用MSComm。提供了兩種處理串行通信的方法：

　　（1）事件驅動法利用MSComm控件的OnComm事件捕獲并處理通信錯誤或事件，是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法。所以，OnComm事件就是編程的處理過程。

　　（2）查詢法是在每個重要的程序之后查詢MSComm控件的某些屬性（如CommEvent屬性和InBufferCount屬性）的值來檢測事件和通信錯誤。

　　MSComm通信控件提供了一系列標準通信命令的接口，它允許建立串口連接，可以連接到其他通信設備（如Modem），還可以發送命令、進行數據交換以及監視和響應在通信過程中可能發生的各種錯誤和事件，從而可以用它創建全雙工 、事件驅動的、高效實用的通信程序。

　　在處理數據的實時顯示上采用 Tee chart控件，它可以實時的顯示圖像，并且可以對其進行保存，同時在一個chart中可以進行多個圖像的繪制。

　　3.1 設計思想

　　首先，要對串口進行設置，包括端口號、波特率、檢驗位、數據位、停止位，可以對DTR，RST進行設置，但是采集模塊只連接了三條線，DTR和 RST不使用，同時，程序運行時，要先對串口進行設置選擇合適的波特率，采集模塊默認的是9600BPS，同時默認的停止位是1，無校驗位，在編程的開始使用應用程序必須先對模塊進行地址設置，但本設計只使用一塊采集模塊，所以使用出場設置就可以，此應用程序為鼎升力創公司提供的設置軟件。

　　其次，要對采集模塊進行設置，因為要對超過安全范圍的電壓和電流值進行報警，所以要設置一個安全范圍的域值，以及采集時間的設置，最重要的是采集何種參數，界面上為了演示只采集電壓和電流參數，其他參數處理道理是一樣的。

　　接著，設置好參數后就要進行串口的打開和采集卡的打開，進行采集數據，通過上面兩步，設置完畢后，打開串口，開始采集，這時發送定時器啟動，根據設置的采集時間的數值，進行定時的發送命令給數據采集模塊，數據采集模塊接到命令后，會返回一個應答，應答的字符串從第2位開始分別是電壓電流的數值，接下來就對這個字符串進行處理。

　　最后，對采集來的字符串進行分割，分別截取六個參數，截取的參數是一個十六進制的四位字符串，先對它進行轉換，把這個十六進制的字符串轉化為一個十進制的數據，有采集模塊的說明書可知，轉化為電壓和電流的公式如下：

　　電壓：int(四位十六進制數) /100.0；

　　電流：int(四位十六進制數) /1000.0；

　　處理后的數據，加上當前時間，存入表格，同時把此數據添加到繪圖控件，使之可以實時的顯示。
　　
　　3.2 編程過程

　　根據以上設計思想，系統程序流程圖如圖2所示，從圖中可以看出操作流程如下：打開系統后，經歡迎界面進入系統界面；進入后，首先進行設置，設置包括兩個部分：串口設置和采集卡設置，它們都有默認的參數，設置串口時包括端口號、波特率、校驗位、停止位等還有兩個信號線及其指示燈，然后打開串口，這時這些設置將會傳到控件的設置，同時串口指示燈變紅，按扭的名稱變為關閉串口，接著把界面切換到采集卡設置，輸入采集參數的上下限，以及采集的參數，定時采集的時間，最后點擊定時采集，把設置的參數傳給后臺處理此時，點擊開始采集，此時定時器啟動，開始定時，按照采集卡設置的采集時間定時發送采集指令，這時若沒有錯誤的設置，模塊就會返回需要的數據，數據格式為“>7931793179310000000000000000”，其中的“>”表示發送成功，返回的數據有效。

系統程序圖

　　當串口得到有效的數據后，把該數據緩存到一個中間變量字符串中，對這個中間變量進行數據處理，從這個返回的數據中截取需要的參數：電壓V1，電壓V2，電壓V3，電流I1，電流I2，電流I3，并進行顯示。顯示分為兩個部分，一個為文本顯示，一個為圖表顯示，文本顯示的格式為：當前時間+電壓V1：+ 數值+電壓V2：+ 數值+電壓V3：+ 數值和 當前時間+電流I1：+ 數值+電流I2：+ 數值+電流I3：+ 數值+ #13#10，這樣的顯示可以讓用戶清楚地看到電壓和電流的變化；同時，在圖表可以使三相電壓和三相電流很好的實時地顯示出來，更能從感官上看到它們的變化趨勢。結束采集后，將不再發送讀取數據的命令，此時，可以保存圖表以及數據，以便日后查看，即存儲歷史數據。

　　其他作者：周春來（1955-），男，河北承德人，工學博士，教授，研究生導師，曾參與完成國家級項目一項，廣電總局項目一項，省級自然科學基金項目一項，學校項目一項，橫向課題一項，教改課題一項；牟春明（1984-）男，山東濰坊人，中國傳媒大學碩士研究生在讀，研究方向為信號與信息處理專業自動控制技術；牟春明（1980-），男，河南安陽人，中國傳媒大學碩士研究生在讀，研究方向為信號與信息處理專業自動控制技術。
　　
　　參考文獻

[1] 王國思等.微機遠動技術[M]，北京:中國水利水電出版社，2001.

[2] 李凱.沈陽電網調度自動化SCADA系統的設計與實現[D]，東北大學，2005.

[3] 劉健，倪建立，鄧永輝編著.配電自動化系統[M].中國水利水電出版社，1999.

[4] 黃明，梁旭，周紹斌．Delphi 課程設計[M]，北京：電子工業出版社，2006.