摘要：该文结合开发实例,介绍了利用串口编程对电力自动化终端设备进行信息采集的设计方法。在分析系统功能和结构的基础上,采用模块化的设计方法,并利用多线程实现了后台通讯和数据处理。说明了对上和对下通讯管理模块的设计思想和实现方法,通过这种方法设计的补充采集软件,能够实现对调度自动化系统补充完善的作用。关键词:调度自动化；变电站综合自动化；补充采集；串口编程；规约转换；数据转发中图分类号：TM734文献标志码：B文章编号:1003-0867(2006)10-0039-02郓城电网内变电站全部实现了无人值守，调度监控人员通过调度自动化系统来及时了解电网运行情况并下达遥控、遥调命令。调度自动化系统支持四遥功能，采集了电网实时运行的各种信息，是保障电网安全优质运行、实现变电站无人值守的基础，但目前仍有一些必要的信息量不能采集，如直流系统监测，电能表码采集和少数重合器、电容器的监控等。其原因主要有两方面：一是郓城电网负荷近几年来增长迅速，供电量“十五”期间增长了三倍，为了保障电网供电能力的同步增长，电力建设任务一直比较繁重，电力建设的紧迫性致使设计施工时间短，存在一些疏漏；二是部分变电站改造或更换部分设备后，新旧自动化设备之间的接口存在一些不匹配现象。对于这些问题，由于责任不在供货厂家，又牵扯多个厂家的配合及费用问题，所以不易解决。针对这些情况，郓城供电公司组织技术人员自主设计了调度自动化补充采集软件，完善了自动化采集系统，取得了良好效果。1系统整体结构及数据通路补充采集系统由接口转换器、通道、串口服务器、数据处理计算机构成。数据处理计算机经串口服务器扩充串口数量后可采集16路数据，采集集命令经串口服务器发送至不同的通道，再经转换器发送至不同的自动化设备，自动化设备接到问询命令后上传信息，经以上通路传送到数据处理计算机。计算机对上传信息进行分析处理并把处理后的数据变换成CDT数据格式转发至调度自动化系统。采集现场的终端设备若是485通信接口，则接口转换器可同时采集接收多个终端设备的信息。系统整体结构如图1所示。图1　系统结构2系统基本功能系统可采集遥信、遥测、电量等数据，可变换数据格式并转发至其它系统，支持多种通道，如光纤、微波、GPRS等通道。由于该系统主要是数据采集处理，不直接面对运行人员，因而并未设计有数据存储、报表等等功能，界面设计简单。3监控软件特点和设计方法3.1软件特点根据电力系统运行特点和要求，软件系统需要对数据采集的准确性和实时性要求非常高。根据以上特征，在开发过程中要充分考虑到以下两点。——可靠性极端重要，因为在正常情况下，系统一经启动便不停地连日工作；在异常情况下，要及时正确地处理错误故障。——程序必须具有及时处理随机事件的能力，为了满足控制精度，运行时间系统既不能丢失数据、信息、降低实时性，又要按照事件出现的顺序和轻重缓急，合理地排队处理。3.2设计方法软件设计中采用分层、模块化的结构程序设计思想,把程序分解成若干个模块，模块间的联系越少，意味着模块的独立性越强；模块内的联系越多，愈发提高了模块的独立性。采用结构化程序设计的目的是设法使模块间联系最少，而模块内联系最多。根据监控软件所要实现的功能，可划分成对相应的模块，如图2所示。图2　软件的模块框图4主要模块的设计与实现4.1程序初始化模块主要对常用变量、数组、函数进行定义和对串口服务器的各个串口进行初始化设置。4.2对下通讯管理模块设计难点：对下通讯管理模块在整个采集软件中占有非常重要的地位，它决定了软件能否正常稳定的工作，因此也是设计中的难点。对终端设备进行问询时，要考虑各种异常情况下的处理，如上传信息延时、误码处理。由于各种终端设备的通信规约不一致，对数据信息的定义又多种多样，数据格式变换较多，这些不同规约和不同类型的数据处理是下行通信模块性能好坏的关键。另外，程序采用的通信类函数的性能是整个程序能够顺利执行的基础，如何使通信函数合理使用并占用最少的内存，使程序的的运行效率最高是整个程序设计成功的关键。通讯流程：设计过程中，要根据实际运行情况进行分析，确定一个合理的通讯流程，以保证监控软件和站内保护测量装置的通讯信道的畅通。采集软件以轮循方式向各终端装置发送电量、遥测和遥信命令，终端装置对命令应答后，根据通讯规约上发相应的报文。实现方法：设计中，可以用C BUILDER6.0编译工具提供的定时器定时下发采集命令，也可把各个采集函数做到一个循环程序中，循环下发采集命令。4.3数据采集、转发模块首先根据采集对象规约的不同确定下发命令，确定下发命令的长度，校验位计算方法。命令下发后，终端上传信息的长度，各字节的定义及校验计算方法，并把报文显示出来。对校验正确的数据，按其数据类别分别进行数据转换并符合调度自动化系统上传数据格式的要求，本软件把上传数据全部变换成标准部颁CDT规约。当上传信息出现错误时，应当终止以下程序的进行，并等到下一轮继续采集数据。若上传数据长时间出现错误，程序只发送同步字至调度自动化系统，以免调度自动化系统认为通信中断4.4需要注意的几个问题设备选型：电力现场自动化设备经常采用485接口，电力通信设备的接口多采用232接口，二者之间的通信要用到接口转换器。485/232接口转换器的性能主要表现在两方面：有没有光电隔离和用不用电源。电力设备一般安全性要求高，应选用无源带光电隔离的接口转换器。数据处理计算机的串口扩展设备选择也有两种方式：一是使用串口服务器，二是使用可插在计算机内部PCI插槽上的串口扩展卡。当需要扩展的串口较多时，如七八个以上，使用护展卡会占用较多的计算机资源，最好使用串口服务器。现场施工：现声施工要注意通信设备与终端自动化设备的通信地共地，由于现场各种异常情况都有可能出现，二者之间即使有零点几伏的电压差，都会导致误码或不能通讯。要注意使用与终端设备匹配的通信电缆，与采用485接口的终端设备的相联时应使用等效阻抗约为120W的双绞线，为了在长距离、高速通信时做到阻抗匹配，一般在双绞线的A、B线之间加一个120W的电阻。通信函数设计：本系统运行程序不直接面对运行人员，只作为采集转发数据的中继，不须设计复杂友好界面，程序性能的好坏主要由通信函数的设计决定。5结束语本文介绍了设计串口通信采集软件的一个实例及在设计过程中需要注意的几个问题。设计出的自动化补充采集系统，目前已通过试运行测试，性能符合要求。应用中还将根据实际情况和需求，进行具体分析，本程序仍然存在许多需要改进的地方，这将在以后的运行实践经验上不断修改，尽量达到较好的效果，这要经过大量的工作。随着设计经验的不断进步，这种设计结构，同样适用于采集更多的终端设备并有扩展多种功能的潜力。