1、引言

　　近年來，隨著電動機、變壓器等非線性負載的不斷增加，在運行過程中需向這些設(shè)備提供大量的無功功率，否則電網(wǎng)電壓將下降，電能質(zhì)量降低。同時，無功功率的不合理分配，也將造成線損增加，降低電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。因此需要對電網(wǎng)進行無功補償，以改善系統(tǒng)不平衡、提高負荷功率因數(shù)。

　　由于很多高壓靜態(tài)無功發(fā)生裝置，其現(xiàn)場運行環(huán)境惡劣，通常需要實現(xiàn)無人值守，而且對裝置的可靠性有很高的要求，同時也要確保安全方便的對電網(wǎng)運行狀況進行實時監(jiān)測與控制，因此許多現(xiàn)場采用上位機后臺監(jiān)控裝置運行狀況。

　　Labview是一個功能完整的虛擬儀器軟件開發(fā)環(huán)境，但同時它也是一種功能強大的編程語言。由于Labview采用基于流程圖的圖形化編程方式，因此也被稱為G語言(graphicallanguage)。其特色為提供斷點設(shè)置，單步調(diào)試和數(shù)據(jù)探針等在內(nèi)的程序調(diào)試工具，在功能完整性和應(yīng)用靈活性上不遜于任何其他高級語言。另外其自帶了大量函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲以及功能圖標，用戶只需直接調(diào)用，避免自己編寫程序的繁瑣，而且Labview作為開放性的工業(yè)標準，提供了各種接口總線和常用儀器的驅(qū)動程序，是以個通用的軟件開發(fā)平臺。

　　2．高壓靜態(tài)無功發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)與功能

　　高壓靜態(tài)無功發(fā)生裝置(StaticVarGenerator)簡稱SVG，又稱為STATCOM。其基本原理是利用可關(guān)斷大功率電力電子器件(如IGBT)組成自換相橋式電路，經(jīng)過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)電流，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)哪康摹Ｔ撗b置主要由開關(guān)柜、電抗器柜、功率單元柜、控制柜組成。

　　3．上位機系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)的上位機監(jiān)控系統(tǒng)由SVG對外通訊接口、串口連接線、串口轉(zhuǎn)換器、工控機(含顯示器)及監(jiān)控軟件組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　SVG中PLC主要完成系統(tǒng)的邏輯判斷、參數(shù)讀寫，數(shù)據(jù)查詢等。通過其對外接口完成與上位機的數(shù)據(jù)交換(SVG對外接口為RS485，PC機需要將其轉(zhuǎn)換成RS232才能與其數(shù)據(jù)交換)，通過Labview軟件進行處理、顯示和存儲。實時顯示系統(tǒng)中的模塊信息及運行狀態(tài)，并對故障信息進行記錄，并能對歷史數(shù)據(jù)進行查詢。并可進行運行狀態(tài)分析，生成電能質(zhì)量分析報表。

　　4．SVG監(jiān)控系統(tǒng)的Labview上位機實現(xiàn)

　　應(yīng)用Labview開發(fā)的程序都被稱為VI(虛擬儀器)其擴展名默認為.vi.所有vi的開發(fā)都包括前面板和程序框圖兩部分。SVG監(jiān)控系統(tǒng)的前面板包括主界面、模塊信息和光纖信息查詢界面、故障查詢及事件記錄、參數(shù)設(shè)定和SVG運行數(shù)據(jù)。程序框圖主要包括開關(guān)量點的配置與連接、故障記錄的儲存觸發(fā)保存及事件記錄的查詢。前面板由輸入控件和顯示控件組成，這些控件是VI的輸入輸出端口，用戶通過該面板直接對系統(tǒng)進行操作和數(shù)據(jù)的查詢。程序框圖由圖形對象共同構(gòu)造出通常所示的源代碼。框圖(類似于流程圖)與文本編程語言中的文本行相對應(yīng)，事實上框圖就是可執(zhí)行的代碼。

　　4.1系統(tǒng)監(jiān)控前面板

　　（1）主界面：

　　圖2的主界面顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)，包括系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)電流、無功功率以及模塊母線電壓；通過該界面能對SVG進行啟動、停機同時還能查看SVG一次系統(tǒng)狀態(tài)；“待機-充電-就緒-運行-放電”則實時顯示當(dāng)前SVG操作步驟。用戶可以通過該界面的顯示數(shù)據(jù)來判定電網(wǎng)、系統(tǒng)及模塊的運行狀態(tài)。前面板頂端的操作按鈕，點擊該按鈕可進入相應(yīng)的子界面。

　　圖2主界面

　?。?）模塊信息、光纖信息查詢界面

　　圖(3)模塊信息、光纖信息查詢界面主要顯示系統(tǒng)運行時候的模塊信息及模塊光纖通訊信息。系統(tǒng)數(shù)據(jù)位的bit0-bit7分別對應(yīng)以下狀態(tài)信息：模塊正常、模塊旁路、輸入缺相、模塊欠壓、模塊過熱、驅(qū)動故障、模塊過壓、通訊故障。光纖通訊狀態(tài)顯示則跟其實際位置一一對應(yīng)，若A相的模塊1通訊故障，則對應(yīng)的指示燈變紅進行故障顯示。

　　圖3模塊信息、光纖信息查詢截面

　?。?）故障查詢及事件記錄界面

　　圖(4)故障查詢及事件記錄界面實時顯示系統(tǒng)故障信息，故障記錄用于對系統(tǒng)操作及故障信息歷史記錄查詢及顯示。

　　圖4故障查詢及事件記錄界面

　　（4）參數(shù)設(shè)定、SVG運行數(shù)據(jù)界面

　　圖（5）參數(shù)設(shè)定、SVG運行數(shù)據(jù)界面主要用于對SVG進行參數(shù)值得設(shè)定及查詢，同時將系統(tǒng)運行時候的數(shù)據(jù)如PCC電壓、系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)電流、裝置無功、環(huán)境溫度等實時顯示出來。

　　圖5參數(shù)設(shè)定、SVG運行數(shù)據(jù)界面

　　4.2系統(tǒng)監(jiān)控通訊配置

　　OPC是為了不同供應(yīng)廠商的設(shè)備和應(yīng)用程序之間的軟件接口標準化，使其間的數(shù)據(jù)交換更加簡單化而提出的。NILabview軟件可以通過很多種方式與其它系統(tǒng)進行通訊，但利用NIOPCServer來與SVG進行通訊,將大大縮短程序編制周期,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性.

　　（1）對NIOPCServer進行配置：選擇通訊驅(qū)動、設(shè)定通訊參數(shù)、添加設(shè)備、添加變量等等（見圖6）。完成以上配置后，可以啟動OPC快速客戶端，若配置成功，便可以在OPC客戶端窗口中實時讀取系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)（見圖7）

　　圖6NIOPCServer配置

　　圖7NI快速客戶端

　?。?）通過創(chuàng)建I/O服務(wù)器將Labview連接到OPC標簽.

　　（3）建立I/O服務(wù)器連接到OPC標簽的共享變量

　?。?）使用OPC標簽數(shù)據(jù)

　　4.3系統(tǒng)監(jiān)控程序框圖

　　完成系統(tǒng)通訊配置后，只需要將程序框圖中的變量圖前面板上的控件對應(yīng)，便能將SVG系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)實時顯示顯示到前面板中。

　　系統(tǒng)中的事件記錄及查詢，借助NILabview中的DatabaseConnectivity工具包,利用其封裝好的VI,很方便的能完成歷史事件觸發(fā)保存及查詢。

　　圖8歷史事件保存

　　圖9歷史事件查詢

　　5.結(jié)束語

　　基于Labview在SVG裝置下的監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合NI公司提供的NIOPCServer和數(shù)據(jù)庫連接工具包(DCT)，具有其程序開發(fā)便捷性、高度的靈活性和擴展性，本監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)實中的穩(wěn)定運行也證實了其具備高度的安全性及可靠性。同時也方便了工程師對SVG裝置的維護及操作。