侵权投诉

基于工控机和Lab Windows/CVI工具实现静模系统的软硬件设计

电子设计 2020-11-06 10:07 次阅读

作者:王新超,潘贞存,高厚磊

电力系统静态模拟简称静模,是根据相似性原理建立的一种物理模拟。它利用线路等值阻抗模拟实际线路,用等值电源替代发电机构成模拟系统,可以模拟除系统振荡和发电机电磁暂态过程以外的各种运行状态,包括正常状态和事故状态,从而可以对继电保护和自动装置动作的可靠性进行实验,是教学、科研、保护设备整定校验的得力助手。

当前计算机监控技术在电力系统中得到了广泛的应用,并成为静模技术发展的一个重要方向。静模系统的数据可以由计算机数据采集系统得到,并通过计算机实时处理,而故障的设置及开关操作等经常性的工作可采用计算机进行控制。这就进一步提高了静模系统的灵活性和自动化水平。

1静模系统的构成及基本功能

静模系统主要由三大部分构成,即一次模拟系统、智能化监控系统和继电保护装置,其结构见图1。

基于工控机和Lab Windows/CVI工具实现静模系统的软硬件设计

一次模拟系统主要由双侧电源、模拟线路、断路器、PT(电压互感器)、CT(电流互感器)和控制回路等部分组成,完成一次系统的模拟和手动控制功能。

智能化监控系统主要由模拟量采集模块、开关量采集模块、586工业控制计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、执行继电器箱和打印机等部分组成。主要完成以下功能:

(1)采集和处理模拟线路两端电压、电流等模拟量;

(2)模拟线路主接线和运行参数的定时显示及故障数据的存储和分析;

(3)监视两侧断路器位置及各开关量位置,监视保护动作出口的状态;

(4)线路两侧断路器的跳、合闸控制;

(5)在模拟线路的11个短路模拟点上,选定任意一个短路模拟点,设置故障类型、合闸角及故障时间;

(6)控制短路开关(DLABC)的关断。

继电保护装置为微机实现的数字式超高压线路成套快速保护装置。由于装置以短路开关替代机电开关制造短路,所以对于两相以上的并发短路故障的同时性,有了更为精确的实现,其短路角度的任意设置,更为装置的应用提供了宽松的条件。

2静模系统控制部分的硬件组成

静模系统计算机控制部分实现简单故障的设置、两侧断路器的开关操作和各种开关量的采集及显示等功能。静模系统控制部分硬件结构框图如图2所示。

2.1工控机

工控机采用研华公司生产的PRETRUMII工业控制机。

2.2可编程逻辑控制器

可编程逻辑控制器采用OMRON新一代产品CQM1,它比较适合于小规模机器控制,可实现高速输入输出应答,包括中断输入处理、间隔时间中断处理,内部高速计数器可实现精确定时、计数以及频率变换等复杂功能。其网络联接有标准RS232、RS485端口与计算机连接,实现与计算机的信息交换。

在本装置中,工控机的控制命令通过RS-232C串口,按照约定好的通讯协议,以串行通讯的方式传送给可编程逻辑控制器(PLC),利用PLC具有逻辑控制、时序控制、计时控制的特点,将这一命令转变成可具体实现的时序控制命令,控制相应的接触器和智能合闸角控制电路,从而完成故障设置或开关操作任务。

2.3开关量采集板

开关量采集板PC-DIO-24/Pnp是一个24位并行数字输入/输出接口板,可对其进行8位、16位或24位编程,它接于计算机ISA数据总线,具有即插即用功能。在本系统中开关量采集板的24位输入/输出数据位均置输入状态使用。

2.4智能合闸角控制装置

智能合闸角控制装置由TK-51CUP板、电压鉴相电路、RS485串行通信接口、手动合闸角设置开关、光电隔离、触发驱动电路、双向可控硅等7部分组成,如图3所示。

装置的启动合闸方式,可由故障类型、故障相别、合闸角等参数决定。其中故障类型定义为单相、双相、三相接地短路;故障相别分为A、B、C相。由于电压鉴相采用3个独立回路,因此可以方便地实现合闸角的A、B、C相基准任意选择。

合闸角设置定义了手动与自动两种方式。手动设置通过三段式十进制拨码开关实现“0~360度”的任意设定,又用两个单段式十进制拨码开关分别实现故障类型、故障相别的选择,通过手动触发按钮可直接触发双向可控硅,制造短路故障。自动设置由PLC通过RS485总线传送故障类型、故障相别、合闸角以实现方式设置;传送校验采取回送式,即CPU板将接收到的全部指令数据码传回PLC,以便由PLC决定是否重发,如校验无误,即发出触发指令。手动与自动设置的切换采用点按“切换按钮”切换至手动设置,而用PLC对合闸角电路的每次命令刷新将设置切换到自动状态。

3软件系统

计算机控制系统的软件系统是在Win98环境下,运用LabWindows/CVI工具软件平台开发的,全部程序用C语言编制而成。LabWindows/CVI具有良好的图形用户界面开发工具,具有ANSIC编译器和方便的调试环境。主程序框图如图4所示。

下面介绍各模块的具体功能。

(1)初始化模块:完成接口板的初始化、人机界面的初始化设置等功能;

(2)界面模块:完成界面文件的编写以及电气主接线的绘制;

(3)开关量采集模块:实现开关量的采集及显示;

(4)故障设置模块:实现在模拟线路上进行任意一种简单故障的设置;

(5)开关操作模块:实现两侧模拟断路器的开关操作。

4系统操作

短路故障控制器软件系统的主窗口如图5所示。

它由模拟线路电气主接线示意图、短路母线接线示意图、功能菜单、信息栏和通讯状态几部分组成。在主窗中,操作者可以通过鼠标或键盘选择其中任意一个功能选项,并通过下拉菜单选择该功能选项中的任意一个功能条。

(1)退出:用于退出系统主窗口,并返回到主控系统。

(2)故障设置:此功能选项用于在系统主窗口中显示的模拟线路上进行任意一种简单故障的设置。其中,故障位置选择参数用于操作者设置故障点。故障类型选择参数用于选择故障类型。故障时间选择参数用于选择故障持续时间。

(3)开关操作:用于实现对两侧模拟断路器的跳合闸操作。操作者用鼠标滚动功能条,选择任意功能选项,用鼠标单?quot;确定“,则开关操作设置窗口退出,弹出”密码“窗口,确认密码后,一种开关操作便被设置完毕。

(4)还原:此功能选项用于恢复故障设置和开关操作。当操作者完成一项故障设置或开关操作后,用鼠标单击”还原“,则系统恢复初始状态,等待进行下一项故障设置或开关操作。

(5)帮助:内含关于开关操作和故障设置的帮助信息。

(6)信息栏:用于显示此次故障设置或开关操作的信息。

(7)通讯状态:用于显示计算机与可编程逻辑控制器(PLC)之间的通讯状态。若通讯状态良好,则在通讯状态栏中显示”正确接收“;若通讯有误,则在通讯状态栏中显示通讯错误的种类。

另外,当模拟线路上有开关变位时,如完成了一次故障设置、开关操作或保护动作跳闸后,在系统主窗口电气主接线图的相应开关位置上将立即显示出开关变位情况。

以上介绍了静模系统控制部分的硬件、软件组成和主要功能的设计与实现。硬件系统结构简单、软件系统运用LabWindows/CVI工具软件开发,具有良好的图形用户界面,操作简单灵活,修改参数方便,对提高静模系统的实验水平和教学效果有着十分重要的作用。文中提出的设计方案已于山东电力科学研究院静态模拟实验室成功实现,验证了其可行性和有效性。

责任编辑:gt

收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

亚马逊推可检测产品缺陷的计算机视觉服务

据外媒报道,亚马逊昨日(当地时间2月24日)宣布推出云服务Amazon Lookout for Vi....
的头像 如意 发表于 02-25 16:09 122次 阅读
亚马逊推可检测产品缺陷的计算机视觉服务

摩尔定律终结后量子计算将担重任

一台30个量子比特的量子计算机的计算能力和一台每秒万亿次浮点运算的经典计算机水平相当。据科学家估计,....
的头像 我快闭嘴 发表于 02-25 11:36 487次 阅读
摩尔定律终结后量子计算将担重任

楼宇自控系统的应用设计及安装事项

现在的楼宇自控系统是一种集散式控制系统DCS,DCS是一种管理控制的模式,其实质是集中管理分散控制。
发表于 02-25 11:09 353次 阅读
楼宇自控系统的应用设计及安装事项

如何使用DSP和FPGA实现导航计算机系统的信息融合研究

本文首先简单介绍某小型基于DSP 和FPGA 的导航计算机系统,然后根据其子系统输出的有效信息设计可....
发表于 02-25 11:06 12次 阅读
如何使用DSP和FPGA实现导航计算机系统的信息融合研究

机房气体灭火系统的基本原理及应用种类有哪些

气体灭火系统主要用在不适于设置水灭火系统等其他灭火系统的环境中,比如计算机机房、重要的图书馆档案馆、....
发表于 02-25 10:54 384次 阅读
机房气体灭火系统的基本原理及应用种类有哪些

工控机在数控中应用常见故障与解决办法?

数控切割机工控机可能产生的故障问题,很多方面是由工作环境引起的,常见的有下面几个方面: 1、工控机工作时间长。由于正...
发表于 02-25 10:13 0次 阅读
工控机在数控中应用常见故障与解决办法?

神经网络的算法及模型详细资料说明

人工神经网络就是模拟人思维的第二种方式。这是一个非线性动力学系统, 其特色在于信息的分布式存储和并行....
发表于 02-25 09:58 15次 阅读
神经网络的算法及模型详细资料说明

智慧楼宇中超六类布线系统的应用分析

2020年,物联网(IoT)设备预计将达到100亿台,这种快速增长将会继续推动网络高密度接入需求(包....
发表于 02-24 11:22 559次 阅读
智慧楼宇中超六类布线系统的应用分析

本源物联发布5G工业路由设备BC5521

随着大数据时代来临,4G宽带无论是网速还是运营商核心网实现的基础架构,都不能满足新业态新内容的需求。....
的头像 我快闭嘴 发表于 02-24 11:17 198次 阅读
本源物联发布5G工业路由设备BC5521

活体叶面积测量仪的功能特点是怎样的

山东莱恩德智能科技有限公司活体叶面积测量仪 主机简介: 【莱恩德】YMJ系列活体叶面积测量仪是研发的....
发表于 02-24 11:00 13次 阅读
活体叶面积测量仪的功能特点是怎样的

ES6标准入门第二版PDF电子书免费下载

ES6(又名 ES2105)是 JavaScript 语言的新标准,2015 年 6 月正式发布后,....
发表于 02-24 08:00 17次 阅读
ES6标准入门第二版PDF电子书免费下载

解析中国CAD市场发展现状及未来趋势

CAD又称计算机辅助设计,常用来辅助工程师、建筑师等工程技术人员,进行模型制作、计算、绘图等。
的头像 我快闭嘴 发表于 02-23 15:57 321次 阅读
解析中国CAD市场发展现状及未来趋势

安森美半导体:汽车芯片紧缺或在下半年缓解

急于满足汽车零部件高需求的芯片制造商安森美半导体预计,最迟在下半年将缓解汽车芯片生产的瓶颈。
的头像 我快闭嘴 发表于 02-23 15:14 209次 阅读
安森美半导体:汽车芯片紧缺或在下半年缓解

中国量子计算机取得新的突破

随着中国在科技领域上的进步,中国量子计算机也取得了新的突破。两个月前,中国科技大学宣布了一项喜讯,包....
的头像 电子魔法师 发表于 02-22 10:48 456次 阅读
中国量子计算机取得新的突破

本源物联发布最新5G工业路由器BC5521

中国首个量子计算机操作系统——“本源司南”发布,由合肥本源量子计算科技有限责任公司自主研发。
的头像 lhl545545 发表于 02-22 09:39 202次 阅读
本源物联发布最新5G工业路由器BC5521

计算机数控系统由哪几部分组成

计算机数控系统由硬件和软件两部分构成,对CNC系统体系结构的认识应该从硬件和软件两个方面来进行。其核....
的头像 电子魔法师 发表于 02-20 16:21 127次 阅读
计算机数控系统由哪几部分组成

量子计算新进展:国产操作系统本源司南诞生

2020年12月4日,我国首台量子计算机原型机“九章”问世,其求解数学算法5000万样本的高斯玻色取....
的头像 我快闭嘴 发表于 02-20 15:19 282次 阅读
量子计算新进展:国产操作系统本源司南诞生

印制电路板公司生益电子计划在科创板上市

成立于1985年的生益电子,主营业务为各类印制电路板的研发、生产与销售业务,主要产品为通信设备板、网....
的头像 我快闭嘴 发表于 02-20 14:36 1376次 阅读
印制电路板公司生益电子计划在科创板上市

无人机和虚拟模型让基础设施检查变得更安全

既然机器人可以代劳,为什么要把人置于危险境地?近年来,无人机在基础设施检查中已经从稀罕物变成了常见工....
发表于 02-20 13:48 578次 阅读
无人机和虚拟模型让基础设施检查变得更安全

Casia探测与避免技术应用在无人机中

Iris Automation的Casia探测与避免(DAA)系统已集成到由其合作伙伴Avidron....
发表于 02-20 11:54 536次 阅读
Casia探测与避免技术应用在无人机中

关于尼龙扎带与铁芯束线带和束线的运用差别

如果我们想捆绑一些产品,大家很有可能会想起铁芯扎带和束线。(尼龙扎带厂家)这类捆绑产品一般不宜在一些....
发表于 02-19 16:15 17次 阅读
关于尼龙扎带与铁芯束线带和束线的运用差别

日本研究小组试图制造一种绝热的超导体微处理器

现 如今,计算机消耗的能量惊人。根据最近的一项估计,仅数据中心就消耗了全球2%的电力,预计到本世纪末....
的头像 IEEE电气电子工程师学会 发表于 02-19 15:12 350次 阅读
日本研究小组试图制造一种绝热的超导体微处理器

研究人员已开发出一种低温集成电路来控制量子比特

对 于大多数量子计算机来说,热是敌人。热可导致在量子位元中产生错误,在量子计算机运转中,使计算机正在....
的头像 IEEE电气电子工程师学会 发表于 02-19 14:46 122次 阅读
研究人员已开发出一种低温集成电路来控制量子比特

通用汽车从2035年开始只销售电动车

通用汽车从2035年开始只销售电动车的消息震惊了全球汽车行业。对汽车制造商和化石燃料行业施加了更大的....
的头像 我快闭嘴 发表于 02-19 13:57 839次 阅读
通用汽车从2035年开始只销售电动车

环保数采仪是集数据采集与数据传输于一体的智能终端

环保数采仪助力环境污染监测,计讯物联作为省级领军企业,以领先科研实力始终努力为绿色环保以及资源高效循....
的头像 计讯 发表于 02-19 10:56 408次 阅读
环保数采仪是集数据采集与数据传输于一体的智能终端

英伟达新一代芯片或将命名为“CMP”

2月19日凌晨消息,英伟达周四宣布,该公司将会发布一系列新的芯片,专门用于开采第二大数字加密货币以太....
的头像 lhl545545 发表于 02-19 10:32 326次 阅读
英伟达新一代芯片或将命名为“CMP”

一文看懂计算机的整体原理

我和小宇早恋了,我们家住隔壁。   一、编码与电路——信号的转换 晚上父母会把手机没收,但我们还想继....
的头像 传感器技术 发表于 02-19 10:28 169次 阅读
一文看懂计算机的整体原理

智因东方宣布完成逾亿元B轮融资

智因东方深耕精准诊断技术十余年,率先将医学外显子、全外显子(WES)、全基因组测序(WGS),以及A....
的头像 MEMS 发表于 02-19 09:18 344次 阅读
智因东方宣布完成逾亿元B轮融资

中国在量子计算领域成功拿下全球第一

最近几年,中国科技企业逐渐在全球市场崭露头角,华为便是其中代表。华为5G专利储备量全球第一,也是在华....
的头像 我快闭嘴 发表于 02-18 17:03 616次 阅读
中国在量子计算领域成功拿下全球第一

微软或将简化Windows 10更新过程

为了让大家更容易更新,微软还在进一步优化Windows 10升级过程。
的头像 lhl545545 发表于 02-18 16:50 262次 阅读
微软或将简化Windows 10更新过程

我国工业软件未来仍有较大增长空间,需提升自主创新能力

工业软件是专用于或主要用于工业领域,为提高工业企业研发、制造、生产管理水平和工业管理性能的软件。工业....
的头像 牵手一起梦 发表于 02-18 15:39 422次 阅读
我国工业软件未来仍有较大增长空间,需提升自主创新能力

首款国产量子计算机操作系统“本源司南”问世

首款国产量子计算机操作系统——“本源司南”在合肥市正式发布。该系统由合肥本源量子计算科技有限责任公司....
的头像 我快闭嘴 发表于 02-18 13:40 699次 阅读
首款国产量子计算机操作系统“本源司南”问世

微软修复潜藏17年的Windows DNS漏洞

据媒体报道,Windows Defender(已更名为Microsoft Defender)的一个严....
的头像 lhl545545 发表于 02-18 13:39 254次 阅读
微软修复潜藏17年的Windows DNS漏洞

谁家的量子计算机最强?

一项一直以来被视为二军的量子计算机制造技术正在翻身。量子计算在过去十年里从学术研究对象变成了大公司青....
的头像 我快闭嘴 发表于 02-18 10:29 243次 阅读
谁家的量子计算机最强?

基于CN-0365模拟前端参考设计的高可靠精密数据采集与控制平台

在许多恶劣环境系统中,一个不断增长的趋势是高精密电子器件离高温区域越来越近。这一趋势背后有多个推动因....
发表于 02-11 01:34 790次 阅读
基于CN-0365模拟前端参考设计的高可靠精密数据采集与控制平台

不止于性能,FORESEE P78A SSD斩获多项兼容平台认证

EVO平台对计算机硬件提出了更高的要求。除了搭载至少256GB的PCIe/ NVMe SSD,EVO....
发表于 02-05 17:34 1071次 阅读
不止于性能,FORESEE P78A SSD斩获多项兼容平台认证

EMI屏蔽材料提高了工控机箱的电磁兼容性

工控机作为控制设备,实际上是一台加固的增强型计算机,它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。工....
发表于 02-05 14:24 39次 阅读
EMI屏蔽材料提高了工控机箱的电磁兼容性

人工神经网络的学习资料总结

人工神经网络的概念: 在对人脑神经网络的基本认识的基础上, 用数理方法从信息处理的角度对人脑神经网络....
发表于 02-05 14:05 75次 阅读
人工神经网络的学习资料总结

如何通过深度学习完成计算机视觉中的所有工作?

  你想做计算机视觉吗? 如今,深度学习是必经之路。大规模数据集以及深层卷积神经网络(CNN)的表征....
的头像 Imagination Tech 发表于 02-05 11:29 265次 阅读
如何通过深度学习完成计算机视觉中的所有工作?

极海大川GS400,助力计算机及周边设备处理性能的优化与升级

大川GS400符合可信计算及等级管理标准,支持高效自主处理器定制技术和多场景超低功耗技术。
发表于 02-05 09:16 1179次 阅读
极海大川GS400,助力计算机及周边设备处理性能的优化与升级

如何使用FPGA和PCI总线实现天文图像实时采集与处理系统的设计

提出了一种基于FPGA和PCI总线的天文图像实时采集与处理系统设计;其包括硬件结构、FPGA数据获取....
发表于 02-04 16:46 64次 阅读
如何使用FPGA和PCI总线实现天文图像实时采集与处理系统的设计

什么是组培室,它的作用是什么

RTOP系列组培室是由托普云农研发供应的,该仪器采用智能微电脑控制。组培室具有程控、控光、控温、及灭....
发表于 02-04 16:13 79次 阅读
什么是组培室,它的作用是什么

2021上海市数字经济发展研究报告

    导读 上海市作为经济中心城市,产业基础雄厚、政策支持力度不断加大、要素资源充沛。数字经济在上....
的头像 工业4俱乐部 发表于 02-04 15:37 618次 阅读
2021上海市数字经济发展研究报告

智能安防迈入了全新发展领域,多模态生物识别技术是关键

智能安防技术,是指视图采集、传输、存储、视频分析和大数据处理,以及涉及到机器视觉、AI芯片、算法、图....
发表于 02-04 10:24 1747次 阅读
智能安防迈入了全新发展领域,多模态生物识别技术是关键

基于89C51/2单片机和MAX638芯片实现电源抗干扰电路的设计

89C51/2单片机有两种节电运行模式:待机运行模式和掉电运行模式。89C51/2单片机进入掉电模式....
的头像 电子设计 发表于 02-04 09:51 669次 阅读
基于89C51/2单片机和MAX638芯片实现电源抗干扰电路的设计

一种适用于FPGA实现的盲均衡算法

  本文提出一种适用于PAM和QAM谪制信号的主副抽头分别调整变步长的盲均衡算法,并使用Altem公....
发表于 02-03 15:52 39次 阅读
一种适用于FPGA实现的盲均衡算法

如何使用FPGA实现实时图像增强算法

针对复杂背景的多目标图像,提出了一种基于直方图的实时自适应图像增强方法。该方法根据自适应直方图窗口选....
发表于 02-03 15:21 47次 阅读
如何使用FPGA实现实时图像增强算法

蓝牙芯片解决方案市场规模的简单分析

由于蓝牙芯片以系统级方案销售,用户对蓝牙芯片的集成度和方案整体成本及实现难易程度关注度较高;至202....
发表于 02-03 14:47 72次 阅读
蓝牙芯片解决方案市场规模的简单分析

计算机人机界面的发展

人机交互界面的发展现在到达巅峰了吗?不,还远远未到,人机交互界面的发展正在向着自然语言交互的方向大踏....
发表于 02-03 14:23 658次 阅读
计算机人机界面的发展

智能家居的四大实用功能是什么

近几年,“智能家居”是一个非常火热的词。但在很多人看来,这一高大上的话题显得既陌生又遥远。其实,智能....
发表于 02-03 14:14 594次 阅读
智能家居的四大实用功能是什么

人工神经网络的发展历程和分类的详细资料说明

1943 年, 心理学家W.S.McCulloch 和数理逻辑学家W.Pitts 建立了神经网络和数....
发表于 02-03 14:11 31次 阅读
人工神经网络的发展历程和分类的详细资料说明

如何解决计算机启动时不显示的问题

  使用计算机时,是否经常遇到计算机不显示或无法打开计算机(在不打开电源的情况下将其打开)的情况?发生这种情况时,我们中...
发表于 02-02 17:17 2568次 阅读
如何解决计算机启动时不显示的问题

计算机连接到路由器后网络速度变慢的原因

  将计算机连接到路由器后,网络速度变慢,可以从以下几个方面进行分析:   有线访问情况:   首先:宽带访问的带宽  ...
发表于 02-02 17:16 2626次 阅读
计算机连接到路由器后网络速度变慢的原因

计算机在几秒钟内无限重启的原因及解决方案

  自从计算机进入人们的生活以来,它们已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。不论是在公司,学校中,计算机带来的智能系统...
发表于 02-02 17:13 2525次 阅读
计算机在几秒钟内无限重启的原因及解决方案

可否使用外置FPGA接收数据采集卡(NI PXIe-6374)的数据进行处理?

问题:现有NI PXIe-6374数据采集卡一个,想通过FPGA接收数据采集卡的数据并进行处理,请问可行吗?可以的话,应该怎样选...
发表于 02-02 16:21 1010次 阅读
可否使用外置FPGA接收数据采集卡(NI PXIe-6374)的数据进行处理?

怎么将PLC设备数据采集到SQL数据库

IGT-DSER智能网关模块,支持各种PLC、智能仪表、远程IO与数据库之间双向通讯,既可以读取设备的数据上报到SQL数据...
发表于 01-29 19:35 3861次 阅读
怎么将PLC设备数据采集到SQL数据库

如何通过ADC实现功能安全的潜力

本文旨在从确保数据采集系统整体完整性的角度,探讨通过ADC实现功能安全的潜力。 ...
发表于 01-29 07:20 0次 阅读
如何通过ADC实现功能安全的潜力

电力系统数据采集

发表于 01-28 13:34 1212次 阅读
电力系统数据采集

十种数据采集滤波的方法和编程实例

数据采集滤波的方法和编程实例
发表于 01-21 07:53 0次 阅读
十种数据采集滤波的方法和编程实例

开启计算机后显示器黑屏的原因和解决方法

  如果在打开计算机后显示屏为空白,该怎么办?有时我们的计算机已打开,显示屏为空白。我该怎么办?打开计算机后,编辑器将简...
发表于 01-15 16:17 303次 阅读
开启计算机后显示器黑屏的原因和解决方法