专利名称：船舶配电监测信息采集系统的利记博彩app
技术领域：
本发明属于电力监测装置，具体涉及一种基于CAN总线分布式的船舶配电监测信 息采集系统。
背景技术：
随着船舶用电负荷需求量不断扩大，全船配电线路和配电设备分布点多、面广、分 散，对于配电网络的故障检测和维护的要求越来越高。目前，国内船舶配电网络运行的监测 手段和管理水平却相对落后，针对配电系统的运行管理大多数船舶仅在集控部位主要通过 设模拟屏来实现，而采用的模拟屏仅仅只能反映了配用电系统极其少量的信息(重要配电 支路合/分状态)。另外，若要获取具体下级负载的配电信息，则需要依靠人工测量和判断 的手段。因而，普遍存在着数据采集不及时、统计数据不准确、数据在时间上离散性大、准确 度低，无法实现配电网络的故障检测和集中管理、效率低、效果差等诸多弊端。这样既费时 又费力，不能对故障情况作出快速反映，更不能完全满足现代新型船舶用电设备的需求。此外，常规船舶配电监测普遍采用的是电量变送器或传感器，测量电力系统各种 电量和非电量参数的方法。其存在着许多不可避免的缺点如占地空间大，接线数量多、谐 波分量对于变送器的精度影响较大、测量稳定性和精度、安装方式不灵活等问题。目前，根据实际负荷需求，一般船舶负载中心配电板配有10路左右配电支路，对 于这种配电板，小型的监测系统就能满足要求，但是对于主配电板负载屏，带有智能断路器 的60路左右配电支路，则无法满足要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对带有智能断路器的多路配电支路，提供一种船 舶配电监测信息采集系统。本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为船舶配电监测信息采集系统， 其特征在于它由一个主控箱和N个分控箱组成，每个分控箱单独与主控箱联接，分控箱的 数量N视所需监测的配电支路上智能断路器的数量而定；所述的主控箱由现场采集通信模块、数据处理模块和网络通信模块组成；主控箱 中的现场采集通信模块直接与所需监测的配电支路上智能断路器联接并采集数据；主控箱 中的数据处理模块输入端与主控箱中的现场采集通信模块和分控箱联接，数据处理模块将 主控箱和分控箱采集到的所有数据进行处理，并将结果交于网络通信模块通过双路CAN总 线传输给上层监测网络；所述的分控箱由现场采集通信模块和转发单元组成；现场采集通信模块与所需 监测的配电支路上智能断路器联接，将采集到的数据由转发单元传给主控箱的数据处理模 块。按上述方案，所述的现场采集通信模块采用ModBus-RTU通信协议和RS-485通信 方式，采用ActiveX EXE技术多任务异步采集四路串口上的所述的配电支路上智能断路器的数据；所述的数据包括实时电量数据、断路器状态、长延时脱扣、短延时脱扣、瞬时脱扣信
肩、ο按上述方案，所述的现场采集通信模块与所述的配电支路上智能断路器的联接方 式为智能断路器串接成RS-485总线断路器支路，每2条RS-485总线断路器支路与一个现 场采集通信模块联接，每条RS-485总线断路器支路上的智能断路器的个数最多为10个。按上述方案，所述的主控箱的现场采集通信模块、数据处理模块和网络通信模块 集成在箱式工控机中。按上述方案，所述的分控箱的现场采集通信模块和转发单元集成在嵌入式工控机 中。按上述方案，它还包括显示器，显示器与所述主控箱的数据处理模块联接。按上述方案，所述的数据处理模块将采集到的数据处理后形成负载屏单线图、通 信状态系统图、电量累计数据表、事件日志和报警故障列表，并以人机界面形式显示在显示 器上。本发明的工作原理为在配电网正常运行情况下，本发明监测配电网运行工况， 实时显示显示三段负载屏单线图电量信息(包括电流、电压、功率、断路器状态、功率因数 等)，可优化配电网运行方式。当配电网发生故障或异常运行情况下，本发明迅速定位出故 障线路及故障类型，便于故障的及时处理和排除，提高配电系统的安全性。此外，并能通过 网络上报到上级管理部位，使得上级部门及时调度，避免事故扩大；同时，减轻船员日常维 护管理工作量，有利于精简人员。本发明其数据传输采用网络形式，通过在全船配电设备内分布式安装此装置，其 就近接入组建的各区域配电监测系统网络内，即可实现将各配电设备监测信息首先接入区 域子网，然后通过网关接入上层电力监控网传输至配电监测主站。从而，在集控部位实现对 全船各配电设备内所有支路的电力参数进行实时集中监测和远程故障检测。本发明的有益效果为1、通过先进的软件算法及可靠的硬件电路，突破了传统的配电检测方式，运用通 信网络传输电量数据，使得电量的采集更为简洁，高效；2、通过分布式安装本装置，用一条双绞线屏蔽电缆既可实现远距离传输各种电量 数据，能够满足船舶空间小、配电支路多的特点；3、采用数字计算的方式测量，测量值为真有效值，稳定性好，不受谐波干扰适用于 多种复杂环境及恶劣场所，抗干扰能力更强；4、采用标准的通信协议，可与多种PLC、RTU及工业组态软件进行网络通信；5、可安装在配电设备内，安装灵活，液晶显示界面显示直观；6、针对船舶配电电压低、电流大、分路多的特点，本发明具有电流检测通道多、配 置简单灵活、体积小、可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、具有良好的电磁兼容保护措施。
图1为本发明一实施例的结构示意2为主控箱结构示意3为分控箱结构示意图
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图4为本发明一实施例的工作流程图
具体实施例方式图1为本发明一实施例的结构示意图，本实施例适用于带有STJ18智能断路器的 60路配电支路的配电网，采用1个主控箱和2个分控箱同时采集的方法，每10个智能断路 器串接成1条RS-485总线断路器支路，主控箱和每个分控箱分别联接2条RS-485总线断 路器支路，然后由主控箱对支路数据进行存储和通过网路接口对支路数据进行转发。采用 这种方法能够减少RS-485总线的轮询数量和轮询时间，提高系统的实时性。图2为主控箱结构示意图，主控箱由现场采集通信模块、数据处理模块和网络通 信模块组成；现场采集通信模块与所需监测的配电支路上智能断路器联接，将采集到的数 据传给数据处理模块；数据处理模块将采集到的数据进行处理，并将结果交于网络通信模 块通过双路CAN总线传输给上层监测网络。它还包括显示器，显示器与所述主控箱的数据 处理模块联接。主控箱的数据处理模块将采集到的数据处理后形成负载屏单线图、通信状 态系统图、电量累计数据表、事件日志和报警故障列表，并以人机界面形式显示在显示器 上。图3为分控箱结构示意图，分控箱由现场采集通信模块和转发单元组成；现场采 集通信模块与所需监测的配电支路上智能断路器联接，将采集到的数据由转发单元传给主 控箱的数据处理模块。图4为本发明一实施例的工作流程图，从现场采集通信模块取回数据，进行图形 化界面显示，并把智能断路器的数据送至数据处理模块缓冲区。2个分控箱采用ModBus通 信协议和RS-485通信方式分别采集21 40号和41 60号智能断路器支路数据。主控箱 采用ModBus通信协议和RS-485通信方式采集1 20号智能断路器支路数据；并同时接收 2只分控箱通过RS-485总线采集的21 60号智能断路器支路处理后数据。主控箱在任务 时间内将检测的60路配电支路实时电量数据、断路器状态和故障(长延时脱扣、短延时脱 扣、瞬时脱扣)等信息进行集中、处理和储存。通过协议转换，向上层监控网络实时发送处 理和分析后的各种电力参数和故障信息。数据通过本发明处理后再传送给上层监控网络， 能够提高数据传输速度，避免传输延时，并且能够精确定位，方便维护人员尽快进行维护。现场采集通信模块采用ModBus-RTU通信协议和RS-485通信方式采集所述的配电 支路上智能断路器的数据，采用ActiveX EXE技术多任务异步采集四路串口上的实时数据， 每个对象对应一个线程，模块程序运行时是独立于主程序工作，它提供外部接口供主程序 取回采集的数据。数据处理模块采用VC6. 0编写成DLL，采用两线程分别接收2个CAN端口数据。一 线程从CAN数据发送缓冲区取数送至CAN端口 ；另一线程处理从主程序发送来的所有断路 器数据，常规数据、报警变位数据分别处理成相应的帧格式。使用1秒定时函数把常规数据 帧送至CAN发送缓冲区，同时有报警变位数据立即送至缓冲区。该模块同时还实现5分钟 存储一次常规数据和计算60个断路器的电量。本实施例通过安装显示器的方式，以人机界面形式显示三段负载屏单线图、通信 状态系统图、报警故障列表、事件日志和电量累计数据表。具体如下a.以单线图形式，实时显示三段母排各智能断路器支路电流、功率、断路器状态、故障(短延时脱扣、长延时脱扣、瞬时脱扣)等信息和母排的电压、总功率(当前母支路功 率之和)、频率。当一母排某支路出现故障时，监视界面会自动切换至该母排的具体故障支 路，同时会立即弹出一个报警小窗口提示用户当前报警，用户需确认进行相应处理操作。b.配电监测信息采集系统将所有的采集的信息由主控箱处理、显示并由主控箱传 送至上层监控网络，因此必须保证通信线路的正常工作。在软件监视界面中设计一个界面 监视实时系统通信线路的工作情况。当有通信故障时，通信状态画面故障线路红黑闪烁，这 些报警指示在故障恢复前一直保持指示状态，同时会立即弹出一个报警小窗口提示用户当 前报警，用户需确认进行相应处理操作。c.在发生通信故障或智能断路器故障时，装置把出现的报警信息记录到数据库中 保存以备查看。用户可以切换至报警列表画面显示各智能断路器故障发生时间及故障类 型。报警列表显示当前最近两个月的报警历史数据，用户通过上下翻页按键进行翻页查看。d.装置累计的每个智能断路器支路的用电量信息以图形的方式显示，每段母排一 个界面，在界面中显示用电量开始统计的时间、累计用电量，并可以实现每一支路用电量清 零或全部清零的功能。在清零时以清零时间为再次累计电量初始时间。电量累计计算Q = K1XT1+K2XT2+......+KnXΤη。其中 Tn = 5/60 小时，Kn 为 5
分钟开始累计的瞬时功率。e.装置每隔五分钟会记录一次所有智能断路器的常规数据(电压、电流、功率等) 到数据库中，并统计一次该时间段每个智能断路器支路的用电量，然后累加保存至数据库 中。数据库的数据储存时间不少于2个月。本实施例中，主控箱的现场采集通信模块、数据处理模块和网络通信模块集成在 西门子箱式工控机中，分控箱的现场采集通信模块和转发单元集成在西门子PC/104嵌入 式工控机中。主控箱采用基于Windows NT架构的Windows 2000操作系统，作为工业环境中广 泛应用的操作系统，具有资源占用率小、功能强大、运行稳定、可靠性高、安全性好等特点。 对各种应用软件具有极好的兼容性，且操作方便、人机界面友好非常适合本系统的应用。主控箱的应用软件采用VB6. 0编写，Visual Basic (简称VB)程序设计语言是一 种可视化、面向对象的、采用事件驱动的高级结构化程序设计语言。其简单、灵活、易用的特 点使之可以很方便的设计出在Windows环境下运行的应用程序。分控箱的所有程序均是在DOS系统下运行的。DOS操作系统资源占用率小、操作 简单、代码执行效率高、可靠性高，非常适合在本设备上应用，实现实时采集，并定时向主控 箱发送数据。DOS操作系统功能强大，对文件和磁盘的操作效率是其它系统所无法比拟的。 分控箱的应用软件采用C语言进行编写，编译软件为TurboC。与汇编语言相比，用C语言写 的程序具有更好的可移植性。本发明涉及的通信协议有(1)智能断路器通信协议STJ18智能断路器数据通信采用ModBus-RTU通信协议。传输方式RS_485主从半双工方式通信波特率9600bps通信介质屏蔽双绞线
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一个数据帧格式1个起始位，8位数据，无停止位一个数据包格式
权利要求
船舶配电监测信息采集系统，其特征在于它由一个主控箱和N个分控箱组成，每个分控箱单独与主控箱联接，分控箱的数量N视所需监测的配电支路上智能断路器的数量而定；所述的主控箱由现场采集通信模块、数据处理模块和网络通信模块组成；主控箱中的现场采集通信模块直接与所需监测的配电支路上智能断路器联接并采集数据；主控箱中的数据处理模块输入端与主控箱中的现场采集通信模块和分控箱联接，数据处理模块将主控箱和分控箱采集到的所有数据进行处理，并将结果交于网络通信模块通过双路CAN总线传输给上层监测网络；所述的分控箱由现场采集通信模块和转发单元组成；现场采集通信模块与所需监测的配电支路上智能断路器联接，将采集到的数据由转发单元传给主控箱的数据处理模块。
2.根据权利要求1所述的船舶配电监测信息采集系统，其特征在于所述的现场采集 通信模块采用ModBus-RTU通信协议和RS-485通信方式，采用ActiveX EXE技术多任务异步 采集四路串口上的所述的配电支路上智能断路器的数据；所述的数据包括实时电量数据、 断路器状态、长延时脱扣、短延时脱扣、瞬时脱扣信息。
3.根据权利要求1或2所述的船舶配电监测信息采集系统，其特征在于所述的现场 采集通信模块与所述的配电支路上智能断路器的联接方式为智能断路器串接成RS-485 总线断路器支路，每2条RS-485总线断路器支路与一个现场采集通信模块联接，每条 RS-485总线断路器支路上的智能断路器的个数最多为10个。
4 .根据权利要求3所述的船舶配电监测信息采集系统，其特征在于所述的主控箱的 现场采集通信模块、数据处理模块和网络通信模块集成在箱式工控机中。
5.根据权利要求4所述的船舶配电监测信息采集系统，其特征在于所述的分控箱的 现场采集通信模块和转发单元集成在嵌入式工控机中。
6.根据权利要求4所述的船舶配电监测信息采集系统，其特征在于它还包括显示器， 显示器与所述主控箱的数据处理模块联接。
7.根据权利要求6所述的船舶配电监测信息采集系统，其特征在于所述的数据处理 模块将采集到的数据处理后形成负载屏单线图、通信状态系统图、电量累计数据表、事件日 志和报警故障列表，并以人机界面形式显示在显示器上。
全文摘要
本发明针对带有智能断路器的多路配电支路，提供一种船舶配电监测信息采集系统，其特征在于它由一个主控箱和N个分控箱组成，每个分控箱单独与主控箱联接；所述的主控箱由现场采集通信模块、数据处理模块和网络通信模块组成；主控箱中的现场采集通信模块直接与所需监测的配电支路上智能断路器联接并采集数据；数据处理模块输入端与主控箱中的现场采集通信模块和分控箱联接，数据处理模块将主控箱和分控箱采集到的所有数据进行处理，并将结果交于网络通信模块通过双路CAN总线传输给上层监测网络；所述的分控箱由现场采集通信模块和转发单元组成；现场采集通信模块与所需监测的配电支路上智能断路器联接，将采集到的数据由转发单元传给主控箱。
文档编号H02J13/00GK101938165SQ201010506729
公开日2011年1月5日 申请日期2010年10月14日 优先权日2010年10月14日
发明者丁干, 孙建红, 朱骏, 胡锴, 郑炜, 高捷 申请人:中国舰船研究设计中心