面向?qū)ο蟮淖冸娬咀詣?dòng)化系統(tǒng)就是將各功能單元分布于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)采集信息。這種功能單元是帶有微處理器的測(cè)控裝置，與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備一一對(duì)應(yīng)，具備獨(dú)立存儲(chǔ)和處理信息的能力。它提高了變電站的自動(dòng)化水平，緩解了上層管理機(jī)的信息處理壓力，為巡檢和現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)化 　　變電站是電網(wǎng)一切數(shù)據(jù)的來(lái)源，也是電網(wǎng)的主要控制點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化可以從兩個(gè)角度來(lái)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(dòng)化方案傾向于前者，即二次設(shè)備設(shè)計(jì)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(yuǎn)方通信單元等。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是便于維修和管理，硬件開(kāi)銷少；缺點(diǎn)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(jī)裝置成本下降，使微機(jī)裝置下放至生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)成為可能，于是出現(xiàn)了分層分布的變電站綜合自動(dòng)化結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(chǎng)調(diào)試工作。目前大部分進(jìn)口設(shè)備均采用了這種分散分布的構(gòu)造方式，國(guó)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(jì)方案是從對(duì)象角度出發(fā)，將二次設(shè)備與一次設(shè)備一一對(duì)應(yīng)起來(lái)。但這種概念并不簡(jiǎn)單等同于將智能裝置（繼電保護(hù)裝置、智能電表、可編程邏輯控制器等）分散分布于現(xiàn)場(chǎng)，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(jì)與一次設(shè)備的設(shè)計(jì)緊密結(jié)合起來(lái)。以開(kāi)關(guān)柜為例，各TA應(yīng)該使用智能的測(cè)量單元，直接輸出數(shù)字化后的采樣數(shù)據(jù)；各相開(kāi)關(guān)的控制回路應(yīng)直接綜合進(jìn)該開(kāi)關(guān)的操作機(jī)構(gòu)；各刀閘的位置傳感器具有智能的信息通信，方便地實(shí)現(xiàn)連鎖。每一開(kāi)關(guān)柜有一臺(tái)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(hù)、測(cè)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(jì)。但與一般意義上的測(cè)控單元不同，這里所說(shuō)的就地功能單元已帶有面向?qū)ο蟮纳剩聪路诺浆F(xiàn)場(chǎng)，與測(cè)控對(duì)象一一對(duì)應(yīng)，集保護(hù)、測(cè)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(cè)控對(duì)象的當(dāng)前工況，故障發(fā)生前后的動(dòng)作情況，開(kāi)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方或就地定值修改，遠(yuǎn)方或就地控制等功能。 2　監(jiān)控程序的設(shè)計(jì) 2.1　就地功能單元的任務(wù) 　?。?） 反映實(shí)時(shí)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(yùn)行還是調(diào)試狀態(tài)）、對(duì)象的工作狀態(tài)（正?；蚬收稀⒆儔浩饔蜏氐龋?。 　?。?） 記錄歷史數(shù)據(jù)：故障報(bào)告、操作記錄、裝置出錯(cuò)報(bào)告、故障錄波、維護(hù)診斷（對(duì)開(kāi)關(guān)等一次設(shè)備的診斷及裝置本身的自檢）。 　?。?） 保護(hù)定值的現(xiàn)場(chǎng)修改、開(kāi)關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)控制。 　?。?） 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(guò)相應(yīng)通信管理機(jī)可完成裝置中數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)信息的遠(yuǎn)程傳送?；蛲ㄟ^(guò)RS-232完成裝置在不聯(lián)網(wǎng)情況下與PC機(jī)的通信。 2.2　就地功能單元存儲(chǔ)和處理的信息 　　由于各功能單元對(duì)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(kù)的結(jié)構(gòu)是相同的，以保證監(jiān)控程序的可繼承性。 　?。?） 測(cè)控對(duì)象的實(shí)時(shí)電量，如：電流、電壓、有功、無(wú)功等。在RAM中開(kāi)辟緩沖區(qū)以備通信和顯示用。 　?。?） EEPROM中存儲(chǔ)三組保護(hù)定值備份，RAM中也要開(kāi)辟一組保護(hù)定值的緩沖區(qū)，以備修改定值和通信用。 　?。?） EEPROM中存儲(chǔ)16條故障信息，其中包括：保護(hù)的動(dòng)作情況、動(dòng)作值及整定值、動(dòng)作時(shí)間、動(dòng)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(shí)間、從發(fā)現(xiàn)故障到跳開(kāi)的時(shí)間。16條操作信息，其中包括：操作權(quán)限、操作內(nèi)容、操作時(shí)間。16條出錯(cuò)信息，其中包括：出錯(cuò)類別、出錯(cuò)時(shí)間。RAM中相應(yīng)開(kāi)出緩沖區(qū)以備刷新和通信用。 　?。?） 記錄從故障發(fā)生時(shí)刻向后5個(gè)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(gè)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(cè)量的實(shí)時(shí)性，監(jiān)控程序在響應(yīng)按鍵、顯示信息時(shí)停止采樣和測(cè)量計(jì)算。具體實(shí)現(xiàn)方法是：采樣放在中斷程序里，測(cè)量計(jì)算放在主程序的循環(huán)部分，當(dāng)用戶按鍵時(shí)即轉(zhuǎn)去做相應(yīng)處理，并記下程序所經(jīng)過(guò)的路徑，然后繼續(xù)不間斷地做測(cè)量計(jì)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(chǎng)的惡劣工況問(wèn)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(shí)也存在不耐高溫，可視性差的問(wèn)題。如果采用大型數(shù)碼管做顯示，可以克服上述缺點(diǎn)，但數(shù)碼管只能顯示數(shù)字及有限的英文字母，表達(dá)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(chǎng)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(xì)顯示和分析數(shù)據(jù)時(shí)可以在上層管理機(jī)完成或通過(guò)RS-232串口與便攜機(jī)通信。根據(jù)上述對(duì)功能的劃分，再考慮到現(xiàn)場(chǎng)的要求（如大多數(shù)內(nèi)置于開(kāi)關(guān)柜的功能單元對(duì)尺寸有限制，數(shù)碼管和鍵盤的數(shù)目不能太多），我們?cè)O(shè)計(jì)了圖2所示的面板。面板上已對(duì)各部分做了標(biāo)注。 　　信息顯示區(qū)由6個(gè)大型數(shù)碼管組成，最左端兩個(gè)一般用來(lái)顯示提示信息， 余下的用來(lái)顯示數(shù)字或配合前兩位顯示較長(zhǎng)的提示信息。功能燈的作用相當(dāng)于一個(gè)菜單， 這樣， 用戶可根據(jù)需要， 按功能鍵進(jìn)行選擇， 被選中的功能燈閃爍， 按確認(rèn)鍵后功能燈常亮，提示用戶已進(jìn)入該功能， 同時(shí)信息提示區(qū)也會(huì)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(gè)數(shù)位分開(kāi)， 每個(gè)數(shù)位對(duì)應(yīng)一個(gè)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(xiàng)顯示。下面以定值管理為例詳細(xì)說(shuō)明如何用數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)信息的查詢。當(dāng)用戶用功能鍵切換到“定值”功能，并按確認(rèn)鍵后，此時(shí)“定值”功能燈常亮，在這種狀態(tài)下對(duì)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(lái)尋區(qū)，“↑”、“↓”鍵用來(lái)尋項(xiàng)。 　　以電容器就地功能單元為例，需要配置7組不同的保護(hù)，分別是：延時(shí)電流速斷、過(guò)流、過(guò)壓、失壓、不平衡電壓、不平衡電流和過(guò)負(fù)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(duì)應(yīng)7個(gè)區(qū)，區(qū)內(nèi)分項(xiàng)。以查找第二區(qū)過(guò)電流保護(hù)定值為例：用戶進(jìn)入定值管理后，按兩次“+”鍵，進(jìn)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(xiàng)定值內(nèi)容直至最后一項(xiàng)。由于分項(xiàng)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(dāng)方便的，缺點(diǎn)是用戶在修改定值時(shí)必須借助定值表。 3.2　修改數(shù)字 　　無(wú)論是修改定值，還是修改密碼，都涉及數(shù)字輸入問(wèn)題。這里我們?cè)O(shè)計(jì)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(lái)移位，移到哪一位則哪一位閃動(dòng)，告訴用戶現(xiàn)在移到的位數(shù)，“+”、“-”鍵用來(lái)改變數(shù)值，步長(zhǎng)自動(dòng)修正。如從10.00改到700.0，可用“↑”鍵移動(dòng)到最高位，按“+”鍵，則從0開(kāi)始以10為步長(zhǎng)向上加，加至100時(shí)，自動(dòng)修正小數(shù)點(diǎn)位，變成100.0（保證4位有效數(shù)字），此時(shí)如果不移位，繼續(xù)按“+”鍵，則以100為步長(zhǎng)向上加，也就是步長(zhǎng)始終自動(dòng)調(diào)整為正在閃動(dòng)的那一位數(shù)字的數(shù)量級(jí)。當(dāng)數(shù)字超過(guò)1 000時(shí)，單位燈自動(dòng)切換至kA或kV級(jí)別，同時(shí)步長(zhǎng)也會(huì)隨之調(diào)整數(shù)量級(jí)。 [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(jì)，在實(shí)際應(yīng)用中主要具備以下幾個(gè)特點(diǎn)： 　?。?） 高精度的測(cè)量與明晰的顯示。測(cè)量精度達(dá)0.5級(jí)，使之能夠替代常規(guī)的測(cè)量?jī)x表。為了便于運(yùn)行人員的直觀巡檢，在設(shè)計(jì)中，采用了大型數(shù)碼管來(lái)完成裝置中信息的輸出顯示，可視性強(qiáng)。 　?。?） 方便的人機(jī)接口和運(yùn)行調(diào)試。功能單元在設(shè)計(jì)上，考慮到現(xiàn)場(chǎng)操作的需要，設(shè)計(jì)了滿足就地操作的各種信息提示，方便了人機(jī)交互的信息處理。 　?。?） 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(jī)自動(dòng)化發(fā)展的需要，在功能單元中，設(shè)計(jì)了可以選擇的RS?422和RS?485串行數(shù)據(jù)接口，通過(guò)與本系列裝置相配合的通信管理機(jī)，可完成裝置中數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)信息的遠(yuǎn)程傳送。對(duì)于沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)的獨(dú)立單元，裝置還提供了一個(gè)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(kāi)發(fā)的調(diào)試與通信軟件，完成在不聯(lián)網(wǎng)情況下對(duì)裝置中運(yùn)行信息的存取。 　　（4） 完整的故障錄波信息。 　?。?） 詳細(xì)的運(yùn)行和操作記錄。 　　功能單元主電路中設(shè)有不掉電的時(shí)鐘芯片，為各種信息記錄提供準(zhǔn)確計(jì)時(shí)。 　　在運(yùn)行中，自動(dòng)記錄保護(hù)整定、調(diào)試和運(yùn)行情況，此類信息帶時(shí)間信息，且掉電保存，為裝置的正常運(yùn)行及事后分析提供詳細(xì)操作記錄；在動(dòng)作時(shí)，記錄開(kāi)關(guān)在跳閘過(guò)程中的電流變化情況，特別是開(kāi)關(guān)滅弧過(guò)程中的最大電流，便于進(jìn)行開(kāi)關(guān)觸頭的損傷分析，為開(kāi)關(guān)的檢修和更新提供依據(jù)。 [b]參考文獻(xiàn) [/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(dòng)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(dòng)化中的應(yīng)用.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1998，22（3）：54～55 編輯：何世平