使用NI LabVIEW和CompactRIO為印度的子站開發(fā)自動化儀表讀取系統(tǒng)
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解決方案:開發(fā)高級自動化儀表讀取（AMR）系統(tǒng)幫助設(shè)備從儀表系統(tǒng)采集精確而充足的數(shù)據(jù)，從而提高目前印度電力分布式網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀。
作者:
Jaswinder Singh - NexGEN Consultancy Pvt. Ltd.
Ravinder Singh - NexGEN Consultancy Pvt. Ltd.
Abhishek Gaur - NexGEN Consultancy Pvt. Ltd.
Yashwant Shrimali - NexGEN Consultancy Pvt. Ltd.
Deepak Singh - NexGEN Consultancy Pvt. Ltd.
Vaibhav Gupta - NexGEN Consultancy Pvt. Ltd.
我們需要AMR系統(tǒng)能夠從遠(yuǎn)程子站的儀表設(shè)備中采集數(shù)據(jù)來，提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行長期數(shù)據(jù)管理和每日電源使用分析。此外，系統(tǒng)必須能夠提供自動化報(bào)告生成、能量統(tǒng)計(jì)和在地理信息系統(tǒng)（GIS）中圖形化展示電網(wǎng)。另外，我們需要能夠幫助電力公司提供更多服務(wù)的系統(tǒng)。
我們的應(yīng)用程序解決以下傳統(tǒng)儀表系統(tǒng)中的重要挑戰(zhàn)：
1. 對于人的依賴
2. 大量的操作時(shí)間
3. 人為錯誤
4. 在鄉(xiāng)村子站使用儀表設(shè)備的限制
5. 采集到的數(shù)據(jù)不夠精確，無法用于可靠性分析
6. 無法進(jìn)行故障通知
我們使用NIcRIO-9014嵌入式實(shí)時(shí)控制器和GPRS通信接口開發(fā)了靈活的子站AMR系統(tǒng)，用于從遠(yuǎn)程子站儀表設(shè)備使用NILabVIEW實(shí)時(shí)模塊采集數(shù)據(jù)。CompactRIO系統(tǒng)為處理數(shù)據(jù)、管理多個(gè)任務(wù)和用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通信提供了良好的解決方案。
AMR系統(tǒng)用于從安裝在遠(yuǎn)程子站的儀表設(shè)備測量電氣參數(shù)。我們構(gòu)建了基于GIS的應(yīng)用程序在集中式數(shù)據(jù)中心提供了子站的圖形化視圖。該軟件提供了從遠(yuǎn)程子站更新GIS實(shí)時(shí)參數(shù)的功能。
軟件系統(tǒng)分成五個(gè)模塊：
1. 從子站儀表設(shè)備采集數(shù)據(jù)
2. 在數(shù)據(jù)中心與CompactRIO控制器之間通信
3. GIS模塊
4. 子站單通道顯示/網(wǎng)絡(luò)原理模型模塊
5. 報(bào)告與分析
圖1. AMR系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
從子站儀表設(shè)備采集數(shù)據(jù)
這個(gè)模塊從安裝在子站的輸入和輸出設(shè)備上的儀表設(shè)備網(wǎng)絡(luò)采集數(shù)據(jù)。CompactRIO控制器為處理使用Modbus通信協(xié)議從儀表設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)提供了可靠一致的解決方案。CompactRIO能夠處理包括RS232和單個(gè)現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）上的模擬數(shù)字I/O等不同接口，讓實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理成為可能。
數(shù)字I/O模塊可以用于監(jiān)視斷路器狀態(tài)，并且可以在斷路器狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，通過SMS和電子郵件發(fā)送到負(fù)責(zé)子站。模塊從儀表設(shè)備讀取以下參數(shù)：
* 電氣
* 溫度檢測
* 最大需求
* 故障檢測
在數(shù)據(jù)中心和CompactRIO之間的通信
NI的GPRS模塊作為通信媒體，允許遠(yuǎn)程子站和數(shù)據(jù)中心之間進(jìn)行通信。來自AMR接口采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS調(diào)制解調(diào)器使用TCP/IP傳送，使用LabVIEW數(shù)據(jù)庫連接工具包寫入數(shù)據(jù)中心的SQL服務(wù)器數(shù)據(jù)庫。我們使用LabVIEW網(wǎng)頁發(fā)布工具構(gòu)建了定制網(wǎng)站，提供對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的訪問。系統(tǒng)能夠在通信故障時(shí)，將數(shù)據(jù)記錄在CompactRIO控制器的內(nèi)存中，它能夠在通信恢復(fù)的時(shí)候讀取數(shù)據(jù)。
GIS
GIS用于顯示能源系統(tǒng)資源的位置。集成GIS和AMR的想法是為AMR系統(tǒng)提供圖形化用戶界面，從而讓電網(wǎng)能被可視化，如圖2和圖3所示。
GIS包含使用AMR數(shù)據(jù)動態(tài)更新的特殊符號，從而連續(xù)表示電網(wǎng)的目前狀態(tài)。操作員能夠查看地圖上的目標(biāo)位置，并且進(jìn)行放大和縮小。地圖自動按照預(yù)定的縮放比例在等級之間切換，從而在窗口中顯示操作員熟悉的地圖。
圖2. GIS與子站
圖3. GIS縮小
子站單行顯示器
單行顯示器（SLD）用于將子站、子站總線配置、變壓器和斷路器符號化。AMR系統(tǒng)在SLD上更新來自遠(yuǎn)程子站的儀表參數(shù)，例如每個(gè)相位電流、電壓、功率和斷路器的電源狀態(tài)（圖4）。詳細(xì)參數(shù)可以在另一個(gè)窗口中查看（圖5）。顯示的數(shù)據(jù)來自數(shù)據(jù)庫，并且由AMR系統(tǒng)進(jìn)行更新。
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