李红梅 （1986-）

　　女，江苏沛县人，中国传媒大学硕士研究生在读，研究方向为信号与信息处理专业自动控制技术。

　　摘要：建立供电网工况参数数据采集和监控系统(SCADA)，对于保证供电网的供电质量具有重要的意义。供电网工况参数主要有电压、电流、功率、功率因数等参数。本文设计的供电网工况参数SCADA系统在设计中采用了鼎升力创公司生产的电量采集模块R-8073N，监控软件采用Delphi 7设计。

　　关键词：电量采集模块；RS-232；Delphi

　　Abstract: It is a vital significance to set up a supervision, control and data acquisition system (SCADA) of the power grid running status. The main parameters of the power grid running status are voltage, current, power and power factor, etc. The SCADA system presented in this paper adopts  a module R-8073N produced by DingShengLiChuang company, and the monitoring software is developed in Delphi 7.

　　Key words: Power Parameter Module; RS-232; Delphi

　　1 前言

　　供电网工况参数SCADA系统设计，即对电量参数进行数据采集与监视控制系统。使供电所可以及时地了解电参数的变化情况，即电网运行的状况，同时监测这些供电系统的工况参数，一边记录这些工况参数，对于超过、低于阈值的电压/电流给出报警信号，并对不正常的运行情况给予断电处理，保证供电的安全，达到监控的目的。

　　针对目前配网自动化和远程电量采集系统的现状，本文讨论的是通过控制器，对电量采集模块进行控制，使其通过对输入指令的辨别，得到用户需要的数据，并且对采集来的数据进行处理，分别得到三相电压和三相电流，如果需要还可以读取电功率等工矿参数，最后可以以图表的形式实时显示，使用户可以清楚地看到整个线路的变化过程，同时对设定的报警进行检测，当发现报警时发出报警信号。

　　本设计使用的软件为Delphi，硬件为电量采集模块，以及串口通信等，需要制定相关的协议，使其统一化、标准化。

　　2 硬件介绍

　　系统主要是采集电压和电流等工况参数，对于采集的硬件选用比较成熟的电量采集模块——R-8073N电量采集模块，通过使用串口通信对其进行连接到上位机上进行采集参数。

　　2.1 采集模块

　　R-8073N 多功能智能电量变送模块，被测的路数为三相电流、电压，1 路DI(3~24VDC(与电源共地)和干节点输入可选)，2路DO(最大电压30V，最大电流30mA，非隔离输出)。

　　R-8073N支持 RS-485/RS-232 通信接口，采用串行异步通信方式，支持MODBUS/ASCII、ASCII 命令集两种通信协议。本文所建设计主要使用模块的ASCII 命令的通信方式。

　　命令格式：（Leading）(Address)(Command)(CHK)(cr)

　　响应格式：（Leading）(Address)(Data)(CHK)(cr)

　　· 设定模块配置参数指令

　　语法：%AANNTTCCFF[CHK](cr)

　　此命令也可以通过系统自带的软件进行设置。

　　·读取电压电流参数指令

　　语法：#AAA[CHK](cr)

　　2.2 硬件连接图（如图所示）

　　同时需注意给数据采集模块加电源，此直流电源需大于12V，小于24V。

　　3 软件系统设计

　　使用的开发软件是Delphi7.0，Delphi是一种方便，快捷的Windows应用程序开发工具，为程序提供了全新的可视化编程环境。

　　上位机和采集模块之间的通信采用串口控件进行，使用 RS-232标准，接线方式采用最简单的连接三根线 ：通过TXD终端将串行数据发送到 Modem（DTE→DCE）；通过RXD线终端接收从Modem发来的串行数据（DCE→DTE）；还有一个接地端GND。

　　上位机串口的通信使用串口控件进行连接，选用MSComm。提供了两种处理串行通信的方法：

　　（1）事件驱动法利用MSComm控件的OnComm事件捕获并处理通信错误或事件，是处理串行端口交互作用的一种非常有效的方法。所以，OnComm事件就是编程的处理过程。

　　（2）查询法是在每个重要的程序之后查询MSComm控件的某些属性（如CommEvent属性和InBufferCount属性）的值来检测事件和通信错误。

　　MSComm通信控件提供了一系列标准通信命令的接口，它允许建立串口连接，可以连接到其他通信设备（如Modem），还可以发送命令、进行数据交换以及监视和响应在通信过程中可能发生的各种错误和事件，从而可以用它创建全双工 、事件驱动的、高效实用的通信程序。

　　在处理数据的实时显示上采用 Tee chart控件，它可以实时的显示图像，并且可以对其进行保存，同时在一个chart中可以进行多个图像的绘制。

　　3.1 设计思想

　　首先，要对串口进行设置，包括端口号、波特率、检验位、数据位、停止位，可以对DTR，RST进行设置，但是采集模块只连接了三条线，DTR和 RST不使用，同时，程序运行时，要先对串口进行设置选择合适的波特率，采集模块默认的是9600BPS，同时默认的停止位是1，无校验位，在编程的开始使用应用程序必须先对模块进行地址设置，但本设计只使用一块采集模块，所以使用出场设置就可以，此应用程序为鼎升力创公司提供的设置软件。

　　其次，要对采集模块进行设置，因为要对超过安全范围的电压和电流值进行报警，所以要设置一个安全范围的域值，以及采集时间的设置，最重要的是采集何种参数，界面上为了演示只采集电压和电流参数，其他参数处理道理是一样的。

　　接着，设置好参数后就要进行串口的打开和采集卡的打开，进行采集数据，通过上面两步，设置完毕后，打开串口，开始采集，这时发送定时器启动，根据设置的采集时间的数值，进行定时的发送命令给数据采集模块，数据采集模块接到命令后，会返回一个应答，应答的字符串从第2位开始分别是电压电流的数值，接下来就对这个字符串进行处理。

　　最后，对采集来的字符串进行分割，分别截取六个参数，截取的参数是一个十六进制的四位字符串，先对它进行转换，把这个十六进制的字符串转化为一个十进制的数据，有采集模块的说明书可知，转化为电压和电流的公式如下：

　　电压：int(四位十六进制数) /100.0；

　　电流：int(四位十六进制数) /1000.0；

　　处理后的数据，加上当前时间，存入表格，同时把此数据添加到绘图控件，使之可以实时的显示。
　　
　　3.2 编程过程

　　根据以上设计思想，系统程序流程图如图2所示，从图中可以看出操作流程如下：打开系统后，经欢迎界面进入系统界面；进入后，首先进行设置，设置包括两个部分：串口设置和采集卡设置，它们都有默认的参数，设置串口时包括端口号、波特率、校验位、停止位等还有两个信号线及其指示灯，然后打开串口，这时这些设置将会传到控件的设置，同时串口指示灯变红，按扭的名称变为关闭串口，接着把界面切换到采集卡设置，输入采集参数的上下限，以及采集的参数，定时采集的时间，最后点击定时采集，把设置的参数传给后台处理此时，点击开始采集，此时定时器启动，开始定时，按照采集卡设置的采集时间定时发送采集指令，这时若没有错误的设置，模块就会返回需要的数据，数据格式为“>7931793179310000000000000000”，其中的“>”表示发送成功，返回的数据有效。

系统程序图

　　当串口得到有效的数据后，把该数据缓存到一个中间变量字符串中，对这个中间变量进行数据处理，从这个返回的数据中截取需要的参数：电压V1，电压V2，电压V3，电流I1，电流I2，电流I3，并进行显示。显示分为两个部分，一个为文本显示，一个为图表显示，文本显示的格式为：当前时间+电压V1：+ 数值+电压V2：+ 数值+电压V3：+ 数值和 当前时间+电流I1：+ 数值+电流I2：+ 数值+电流I3：+ 数值+ #13#10，这样的显示可以让用户清楚地看到电压和电流的变化；同时，在图表可以使三相电压和三相电流很好的实时地显示出来，更能从感官上看到它们的变化趋势。结束采集后，将不再发送读取数据的命令，此时，可以保存图表以及数据，以便日后查看，即存储历史数据。

　　其他作者：周春来（1955-），男，河北承德人，工学博士，教授，研究生导师，曾参与完成国家级项目一项，广电总局项目一项，省级自然科学基金项目一项，学校项目一项，横向课题一项，教改课题一项；牟春明（1984-）男，山东潍坊人，中国传媒大学硕士研究生在读，研究方向为信号与信息处理专业自动控制技术；牟春明（1980-），男，河南安阳人，中国传媒大学硕士研究生在读，研究方向为信号与信息处理专业自动控制技术。
　　
　　参考文献

[1] 王国思等.微机远动技术[M]，北京:中国水利水电出版社，2001.

[2] 李凯.沈阳电网调度自动化SCADA系统的设计与实现[D]，东北大学，2005.

[3] 刘健，倪建立，邓永辉编著.配电自动化系统[M].中国水利水电出版社，1999.

[4] 黄明，梁旭，周绍斌．Delphi 课程设计[M]，北京：电子工业出版社，2006.