KJ36A电力监控系统与iFIX自动化平台的联网设计方案

【中心议题】

•     *提出了一种KJ36A电力监控系统与iFIX自动化平台联网的设计方案
•     *该方案的具体实现

【解决方案】

•     *KJ36A电力监控系统作为独立子系统,在监控主机上实现电网的监控
•     *通过OPC接口将电力运行参数传送到iFIX自动化平台

0　引言

国投新集能源股份有限公司刘庄煤矿井下供电系统的供电线路短路环节多,防爆开关综合保护器种类较多,出现故障后排查时间长,严重影响了矿井正常生产和安全运行,因此,有必要对井下变电所开关设备进行集中管理和调度。2009年刘庄煤矿对全矿井下开关进行了智能化改造,安装了KJ36A电力监控系统,该系统实现了井下变电所四遥功能,具有数据统计和分析功能,为电力值班员进行故障分析、决策和控制提供技术保障;同时为了实现电力系统参数的全面共享,使工程师可以远程查看和分析数据,刘庄煤矿采用OPC接口将电力监控系统的参数传送到iFIX自动化平台,在矿调度中心实现了井下变电所的监控。

1　KJ36A电力监控系统

KJ36A电力监控系统分为3层结构:第一层为监控计算机,第二层为电力监控站,第三层为智能开关,如图1所示。系统采用工业以太网加现场总线的控制网络结构模式,以太网到各变电所为主干信道,通过网络交换机的数据接口将变电所的开关数据接入主传输系统;在变电所内安装电力监控主站,采用现场总线RS485或CAN方式采集变电所开关设备的运行参数和状态,实现就地集中数据监测和设备控制功能。

KJ36A电力监控系统主要实现以下功能:

(1)实时监测变电所各开关的输出电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数以及开关分闸/合闸状态等电力参数,并上传地面供电管理中心集中存储、统计、显示;

(2)在地面供电管理中心的监控主机上可对井下开关综保报警或动作整定参数值等遥调信号进行在线修改;

(3)可定时采集开关断路器位置、刀闸位置、各种保护动作等信号,对事件进行顺序记录,在地面供电管理中心和变电所监控站可遥控开关的分闸和合闸;

(4)当发生供电故障时,监控主机发出声音报警,同时在报警信息窗口显示其报警类型、报警状

态、报警时间等;

(5)系统数据库可以存储所采集的数据,以备运行参数的查阅。

KJ36A电力监控系统作为独立子系统,在监控主机上实现电网的监控,这样可保持系统的可靠性和安全性;同时为了实现电力参数的对外发布和数据共享,提供了OPC接口。通过该接口,KJ36A电力监控系统可将电力运行参数传送到iFIX自动化平台,实现了数据共享功能。

2　OPC接口

OPC全称是OLE for Process Control,它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。OPC是以OLE/COM机制作为应用程序的通信标准。OLE/COM是一种客户/服务器模式,具有语言无关性,代码重用性,易于集成等特点。OPC采用客户/服务器模式把开发访问接口的任务放在硬件生产厂家或第三方厂家,以OPC服务器的形式提供给用户,解决了软、硬件厂商的矛盾,完成了系统的集成,提高了系统的开放性和可互操作性。应用程序采用OPC规范来开发,具有以下优点:

(1)开放性:OPC规范了接口函数,不管现场设备/系统以何种形式存在,客户都以统一的方式访问,从而保证软件对客户的透明性,使得用户完全从底层的开发中脱离出来。

(2)互联性:OPC规范以COM/DCOM为技术基础,可以将各个子系统从物理上分布于网络的不同节点上,从而实现远程调用。

(3)安全性:OPC提供了基于DCOM的安全设置,对访问OPC Server的客户端进行相应的授权。

(4)高效性:采用OPC规范体现了即插即用的功能,便于系统的组态化,降低系统复杂性,既提高了系统的开发效率,又提高了软件运行的可靠性和稳定性,便于系统升级与维护。

鉴于OPC所具有的优点,笔者利用KJ36A电力监控系统和iFIX自动化平台都具有的标准OPC接口实现两者的互联性和互操作性,无需考虑两者数据库结构和设备驱动问题,即可在iFIX自动化平台上查看井下开关设备的电力参数,并能进行设备参数修改和远程操作。

3　电力监控系统与自动化平台的联网实现

刘庄煤矿的综合自动化平台采用iFIX软件实现,该软件具有很好的开放性、安全性以及扩展性,全面支持OPC标准,开发人员可以从任何一个OPC服务器直接获取数据,并集成到iFIX自动化平台内。

KJ36A电力监控系统与iFIX自动化平台连接时,KJ36A电力监控系统主机作为服务器端,iFIX自动化平台主机作为客户端。为保障正常连接和数据的有序交换,需要对服务器端和客户端进行正确的设置。

3.1　服务器端的设置

首先启动用户账户中的Guest用户,然后按下列步骤进行配置:

(1)运行dcomcnfg,打开DCOM配置界面,如图2所示。

(2)右键选择“我的电脑”属性中的默认属性,具体设置如图3所示。

选择“COM安全”菜单,将其中的编制限制和编制默认值中的用户全部允许访问。

(3)在“DCOM配置”中找到OPC Server属性。在“安全”的“启动和激活权限”、“访问权限”中选择“自定义”,找到ANONYMOUS LOGON、Everyone、Administrator、Administrators、User及Guests用户,允许本地访问,允许远程访问。

 (4)在“DCOM配置”中找到RtDbOpcSvr属性。在“终结点”中添加终结点,选择“面向连接的TCP/IP”,然后点击确认即可。

3.2　客户端的设置

打开iFIX软件,按照引导程序选择远程连接,输入KJ36A电力监控系统的监控主机的IP地址,然后点击链接;启动OPC客户端PowerTool,打开已经做好的导入文件,进入运行状态。OPC数据结构是树形的,依次为Server、Group、Item,这三层都有使能端ENABLE,要将ENABLE勾上对应的数据项才可通信。点击树状结构中的任一Item项,如果OPC中的数据点连接正常,则数据状态显示为GOOD。

iFIX软件将相应的数据放入自身的数据库中,然后利用iFIX自动化平台的组态模式配置数据和显示界面。这样,即可在iFIX自动化平台上实现井下变电所的遥控、遥测、遥信、遥调等功能。

3.3　OPC Item的传输优化

OPC标准接口定义了OPC Server、OPC Group、OPC Item这三层接口,并且依次呈包含关系[4]。每个OPC Item包含了值(Value)、品质(Quality)和时间标签(Time Stamp)等信息,而OPC Client不能直接对OPC Item进行数据的存取,而是需要通过包含OPC Items的OPC Group对象进行访问,通过对不同OPC Group设置不同的访问属性,可获得不同的数据变化刷新速率。

刘庄煤矿KJ36A电力监控系统的OPC Item比较多,包括400多个遥信量、3 000多个遥测量、200多个告警信息量、200多个其它量,iFIX自动化平台的数据处理任务较大。因此,在数据连接时按照信息类别、设备重要性划分了优先级,分别为重要遥信量、次要遥信量、重要遥测量、次要遥测量、告警信息量、预警信息量、其它类型量等7个OPC Group,对不同的OPC Group设置不同的访问属性。通过这种方法一方面减少了电力系统后台的负荷,保证了电力系统的实时性和稳定性,另一方面也提高了iFIX自动化平台的数据更新速度。

4　结语

实际应用表明,通过OPC将KJ36A电力监控系统的监控主机数据库中的数据实时传送到iFIX自动化平台,供电工程师和矿领导可以利用iFIX客户端查看电力参数、运行曲线,实现了电力监控系统与综合自动化平台的联网,取得了满意的效果。