面向?qū)ο蟮淖冸娬咀詣踊到y(tǒng)就是將各功能單元分布于生產(chǎn)現(xiàn)場采集信息。這種功能單元是帶有微處理器的測控裝置，與現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備一一對應(yīng)，具備獨立存儲和處理信息的能力。它提高了變電站的自動化水平，緩解了上層管理機的信息處理壓力，為巡檢和現(xiàn)場調(diào)試人員提供豐富的參考信息。 [b]1　就地功能單元的概念 [/b] 1.1　面向?qū)ο蟮淖冸娬揪C合自動化 　　變電站是電網(wǎng)一切數(shù)據(jù)的來源，也是電網(wǎng)的主要控制點。實現(xiàn)變電站綜合自動化可以從兩個角度來考慮，一種是面向功能型（function oriented）；一種是面向?qū)ο笮停╫bject oriented）。傳統(tǒng)的綜合自動化方案傾向于前者，即二次設(shè)備設(shè)計的方案從功能出發(fā)，劃分為數(shù)據(jù)采集單元、控制單元、遠方通信單元等。這種方法的優(yōu)點是便于維修和管理，硬件開銷少；缺點是二次接線復(fù)雜，事故危害面大。隨著大規(guī)模集成電路生產(chǎn)工藝的發(fā)展，微機裝置成本下降，使微機裝置下放至生產(chǎn)現(xiàn)場成為可能，于是出現(xiàn)了分層分布的變電站綜合自動化結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅可以減少二次接線，分散二次設(shè)備故障的破壞性，且方便檢修人員的現(xiàn)場調(diào)試工作。目前大部分進口設(shè)備均采用了這種分散分布的構(gòu)造方式，國內(nèi)許多生產(chǎn)和研究單位也在致力于這方面的工作。 　　面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方案是從對象角度出發(fā)，將二次設(shè)備與一次設(shè)備一一對應(yīng)起來。但這種概念并不簡單等同于將智能裝置（繼電保護裝置、智能電表、可編程邏輯控制器等）分散分布于現(xiàn)場，它是一種打破目前專業(yè)分工限制的全新思路，即將二次設(shè)備的設(shè)計與一次設(shè)備的設(shè)計緊密結(jié)合起來。以開關(guān)柜為例，各TA應(yīng)該使用智能的測量單元，直接輸出數(shù)字化后的采樣數(shù)據(jù)；各相開關(guān)的控制回路應(yīng)直接綜合進該開關(guān)的操作機構(gòu)；各刀閘的位置傳感器具有智能的信息通信，方便地實現(xiàn)連鎖。每一開關(guān)柜有一臺綜合控制器，收集各傳感器的信息，并協(xié)調(diào)控制，完成保護、測量、控制功能［1］。 1.2　就地功能單元的概念 　　由于目前專業(yè)分工的限制，我們還不能做到完全意義上的面向?qū)ο笤O(shè)計。但與一般意義上的測控單元不同，這里所說的就地功能單元已帶有面向?qū)ο蟮纳剩聪路诺浆F(xiàn)場，與測控對象一一對應(yīng)，集保護、測量、控制于一體，記錄更多的一次設(shè)備的信息資料。借助它，我們可以得到特定測控對象的當前工況，故障發(fā)生前后的動作情況，開關(guān)狀態(tài)及損耗程度等。除此之外，借助通信網(wǎng)，還可以實現(xiàn)遠方或就地定值修改，遠方或就地控制等功能。 2　監(jiān)控程序的設(shè)計 2.1　就地功能單元的任務(wù) 　　（1） 反映實時狀態(tài)：電壓、電流、功率、功率因數(shù)、功能單元自身狀態(tài)（處于正常運行還是調(diào)試狀態(tài)）、對象的工作狀態(tài)（正常或故障、變壓器油溫等）。 　　（2） 記錄歷史數(shù)據(jù)：故障報告、操作記錄、裝置出錯報告、故障錄波、維護診斷（對開關(guān)等一次設(shè)備的診斷及裝置本身的自檢）。 　　（3） 保護定值的現(xiàn)場修改、開關(guān)的現(xiàn)場控制。 　　（4） 靈活的通信能力，可選的RS?422和RS?485串行數(shù)據(jù)接口，通過相應(yīng)通信管理機可完成裝置中數(shù)據(jù)和實時信息的遠程傳送。或通過RS-232完成裝置在不聯(lián)網(wǎng)情況下與PC機的通信。 2.2　就地功能單元存儲和處理的信息 　　由于各功能單元對應(yīng)的一次設(shè)備不完全相同，所需記錄的信息也有差異，但數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)是相同的，以保證監(jiān)控程序的可繼承性。 　　（1） 測控對象的實時電量，如：電流、電壓、有功、無功等。在RAM中開辟緩沖區(qū)以備通信和顯示用。 　　（2） EEPROM中存儲三組保護定值備份，RAM中也要開辟一組保護定值的緩沖區(qū)，以備修改定值和通信用。 　　（3） EEPROM中存儲16條故障信息，其中包括：保護的動作情況、動作值及整定值、動作時間、動作類別、最大跳閘電流、重合后跳閘的最大電流、從發(fā)現(xiàn)故障到發(fā)跳閘命令的時間、從發(fā)現(xiàn)故障到跳開的時間。16條操作信息，其中包括：操作權(quán)限、操作內(nèi)容、操作時間。16條出錯信息，其中包括：出錯類別、出錯時間。RAM中相應(yīng)開出緩沖區(qū)以備刷新和通信用。 　　（4） 記錄從故障發(fā)生時刻向后5個周期的采樣數(shù)據(jù)，即故障錄波。 2.3　監(jiān)控程序的結(jié)構(gòu) 　　將就地功能單元的任務(wù)劃分為8個主功能模塊，按照任務(wù)的多少，再下分子模塊，圖1為監(jiān)控程序的模塊化結(jié)構(gòu)。 　　為保證測量的實時性，監(jiān)控程序在響應(yīng)按鍵、顯示信息時停止采樣和測量計算。具體實現(xiàn)方法是：采樣放在中斷程序里，測量計算放在主程序的循環(huán)部分，當用戶按鍵時即轉(zhuǎn)去做相應(yīng)處理，并記下程序所經(jīng)過的路徑，然后繼續(xù)不間斷地做測量計算直到下一次按鍵出現(xiàn)，監(jiān)控程序根據(jù)路徑記錄可以接著處理上一次的響應(yīng)。 [b]3　功能單元的信息顯示方式 [/b]　　將功能單元就地安裝，必須考慮裝置能否耐受現(xiàn)場的惡劣工況問題，目前大部分功能單元的監(jiān)控界面使用液晶顯示。液晶可以顯示漢字，提供較直觀的信息提示，但同時也存在不耐高溫，可視性差的問題。如果采用大型數(shù)碼管做顯示，可以克服上述缺點，但數(shù)碼管只能顯示數(shù)字及有限的英文字母，表達方式比較抽象。但是就地安裝的功能單元顯示的信息主要為巡檢以及現(xiàn)場調(diào)試用，可視性及耐受惡劣工況應(yīng)放在優(yōu)先地位。需要詳細顯示和分析數(shù)據(jù)時可以在上層管理機完成或通過RS-232串口與便攜機通信。根據(jù)上述對功能的劃分，再考慮到現(xiàn)場的要求（如大多數(shù)內(nèi)置于開關(guān)柜的功能單元對尺寸有限制，數(shù)碼管和鍵盤的數(shù)目不能太多），我們設(shè)計了圖2所示的面板。面板上已對各部分做了標注。 　　信息顯示區(qū)由6個大型數(shù)碼管組成，最左端兩個一般用來顯示提示信息， 余下的用來顯示數(shù)字或配合前兩位顯示較長的提示信息。功能燈的作用相當于一個菜單， 這樣， 用戶可根據(jù)需要， 按功能鍵進行選擇， 被選中的功能燈閃爍， 按確認鍵后功能燈常亮，提示用戶已進入該功能， 同時信息提示區(qū)也會有相應(yīng)的提示出現(xiàn)。單位燈配合信息顯示區(qū)的數(shù)字可顯示電量及其單位。功能燈和單位燈都是將數(shù)碼管的8個數(shù)位分開， 每個數(shù)位對應(yīng)一個燈， 這樣做的目的是為了充分利用硬件資源， 使硬件布置更加緊湊。 3.1　信息的查詢 　　定值管理、信息查詢包含的內(nèi)容較多，需要分區(qū)分項顯示。下面以定值管理為例詳細說明如何用數(shù)碼管實現(xiàn)信息的查詢。當用戶用功能鍵切換到“定值”功能，并按確認鍵后，此時“定值”功能燈常亮，在這種狀態(tài)下對鍵盤的操作以及顯示的信息內(nèi)容均與定值有關(guān)。定義鍵盤上“+”、“-”鍵用來尋區(qū)，“↑”、“↓”鍵用來尋項。 　　以電容器就地功能單元為例，需要配置7組不同的保護，分別是：延時電流速斷、過流、過壓、失壓、不平衡電壓、不平衡電流和過負荷，那么就有7組不同的定值。為方便用戶查詢，我們將以上7組定值分別對應(yīng)7個區(qū)，區(qū)內(nèi)分項。以查找第二區(qū)過電流保護定值為例：用戶進入定值管理后，按兩次“+”鍵，進入第二區(qū)并顯示提示信息，按“↓”鍵，顯示第一條定值，繼續(xù)按“↓”鍵，將逐次顯示各項定值內(nèi)容直至最后一項。由于分項分區(qū)并用數(shù)字索引，盡管一次只能顯示一條信息，查找也是相當方便的，缺點是用戶在修改定值時必須借助定值表。 3.2　修改數(shù)字 　　無論是修改定值，還是修改密碼，都涉及數(shù)字輸入問題。這里我們設(shè)計了一種方便快捷的修改方法：用后4位數(shù)碼管顯示4位有效數(shù)字，“↓”、“↑”鍵用來移位，移到哪一位則哪一位閃動，告訴用戶現(xiàn)在移到的位數(shù)，“+”、“-”鍵用來改變數(shù)值，步長自動修正。如從10.00改到700.0，可用“↑”鍵移動到最高位，按“+”鍵，則從0開始以10為步長向上加，加至100時，自動修正小數(shù)點位，變成100.0（保證4位有效數(shù)字），此時如果不移位，繼續(xù)按“+”鍵，則以100為步長向上加，也就是步長始終自動調(diào)整為正在閃動的那一位數(shù)字的數(shù)量級。當數(shù)字超過1 000時，單位燈自動切換至kA或kV級別，同時步長也會隨之調(diào)整數(shù)量級。 [b]4　結(jié)論 [/b]　　本文介紹的用數(shù)碼管做顯示的功能單元的監(jiān)控程序，基于面向?qū)ο蟮乃枷朐O(shè)計，在實際應(yīng)用中主要具備以下幾個特點： 　　（1） 高精度的測量與明晰的顯示。測量精度達0.5級，使之能夠替代常規(guī)的測量儀表。為了便于運行人員的直觀巡檢，在設(shè)計中，采用了大型數(shù)碼管來完成裝置中信息的輸出顯示，可視性強。 　　（2） 方便的人機接口和運行調(diào)試。功能單元在設(shè)計上，考慮到現(xiàn)場操作的需要，設(shè)計了滿足就地操作的各種信息提示，方便了人機交互的信息處理。 　　（3） 可選的通信及信息處理模式。為了滿足電力系統(tǒng)分散式微機自動化發(fā)展的需要，在功能單元中，設(shè)計了可以選擇的RS?422和RS?485串行數(shù)據(jù)接口，通過與本系列裝置相配合的通信管理機，可完成裝置中數(shù)據(jù)和實時信息的遠程傳送。對于沒有聯(lián)網(wǎng)的獨立單元，裝置還提供了一個通用的RS?232接口，用戶可以利用此接口，借助在WINDOWS 95環(huán)境下開發(fā)的調(diào)試與通信軟件，完成在不聯(lián)網(wǎng)情況下對裝置中運行信息的存取。 　　（4） 完整的故障錄波信息。 　　（5） 詳細的運行和操作記錄。 　　功能單元主電路中設(shè)有不掉電的時鐘芯片，為各種信息記錄提供準確計時。 　　在運行中，自動記錄保護整定、調(diào)試和運行情況，此類信息帶時間信息，且掉電保存，為裝置的正常運行及事后分析提供詳細操作記錄；在動作時，記錄開關(guān)在跳閘過程中的電流變化情況，特別是開關(guān)滅弧過程中的最大電流，便于進行開關(guān)觸頭的損傷分析，為開關(guān)的檢修和更新提供依據(jù)。 [b]參考文獻 [/b] 1　陶曉農(nóng).分散式變電站監(jiān)控系統(tǒng)中的通信技術(shù)方案.電力系統(tǒng)自動化，1998，22（4）：51～54 2　黃太貴.智能電子設(shè)備在變電站綜合自動化中的應(yīng)用.電力系統(tǒng)自動化，1998，22（3）：54～55 編輯：何世平