一种基于TCP／IP远程通信协议的新型远程智能电源监控切换系统

从图3可以看出，当需要远程控制从I路切换到Ⅱ路电源时，微机监测的计算机上操作切换动作，发出切换命令，则车站的切换模块收到切换命令后内部产生动态脉冲，在KM2-上产生24 VDC电压，驱动JPXC-1继电器，在JPXC-2为落下的情况下JPXC-1继电器得电吸起，这时交流接触器1XLC线圈失电，交流接触器1XLC落下，则交流接触器2XLC线圈得电，交流接触器2XLC吸起，电源由I路切换到Ⅱ路。动作完成后，切换模块停止产生动态脉冲，JPXC-1继电器落下，完成了一次切换操作。如果要从Ⅱ路切换到I路电源，原理相同。
从图3还可看出，JPCX-1000型继电器是串联在交流接触器的线圈电路上，JPCX-1000型继电器节点上的电流即是交流接触器的线圈电流，并不是电源负载电流。交流接触器的线圈电流一般小于0．5 A，完全满足设备维护规范要求。而且电源的切换时间与JPCX-1000型继电器的动作时间没有任何关系，还是取决于交流接触器的动作时间，所以增加了JPCX-1000型继电器后，对切换时间没有影响。
2．3 系统供电
电源切换系统的下位机使用电源屏输出的220 V／AC供电，当下位机控制电源屏进行电源切换时，是否会导致下位机在控制电源屏切换未成功时，下位机掉电，导致下位机工作不正常。
根据系统参数，正常切换时，交流接触器的切换时间要小于150 ms，而下位机在断电200mS以下时，电源模块中的储能可维持系统正常工作，不会发生系统重新启动的情况。即使断电时间超过200ms，系统重新启动，也不会影响原切换系统的工作。另外，其实在任何特殊故障情况下，由于重力影响，JPCX-1000型继电器落下，绝不会影响原切换系统的正常工作，这也正是系统为什么选用JPCX-1000型继电器的原因。除非原切换系统由于交流接触器等关键部件发送切换故障，否则系统不会断电。
2．4 数据采集和分析系统
电源质量监测系统要求保证系统实时性，实时采集电压、电流量，以波形显示的方式在液晶屏上实时显示当前电源情况，并判断异常情况，实时监控完成报警；同时，监测的全部数据以数据压缩的方式存储到大容量存储设备中。该设备主要组成部分有数据采集部分；数据存储部分；数据传输部分；数据调阅部分；液晶显示部分；报警电路部分。
实时监测采样信号是通过计算信号谐波确定电源质量的。谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。在电力系统中，谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。由于半导体晶闸管的开关操作和二极管、半导体晶闸管的非线性特性，电力系统的某些设备如功率转换器比较大的背离正弦曲线波形。

3 系统软件设计
3．1 软件流程设计
3．1．1 通信模块
TCP／IP通信的任务分为服务器方式和客户机方式两种。服务器方式是需要监听连接，只有在与客户机建立连接后才能进行数据处理。客户机方式是主动连接服务器，它也是在连接成功后才能进行数据处理。TCP通信时服务器端和客户机端通信的函数应用过程如图4所示。

3．1．2 下位机主程序流程
下位机安装在被控制电源屏的车站现场，通过TCP／IP协议接收上位机的控制命令，产牛动态脉冲驱动JPXC-1000继电器，完成电源切换功能。下位机程序运行在μC／OSⅡ实时多任务操作系统下，由多个线程完成操作任务。其中，下位机主程序流程如图5所示。从图中可以看出，系统在设计时从安全角度出发，做了很多的条件判断，以保证系统不会误动作，确保系统安全运行。

3．2 软件操作界面
操作控制软件由C++编写，上位机软件安装在微机监测机上，可以运行在Windows操作系统上，对计算机的系统配置没有特殊要求，在能运行微机监测软件的计算机上都能运行此程序。根据要完成的功能和系统本身特点，上位机软件在设计时力求实用，界面简洁、操作简单。下面通过界面来介绍软件的基本功能和操作方法。
3．2．1 系统主操作界面
智能远程电源切换控制系统主界面如图6所示。界面上显示了当前的车站名称，以及当前车站的网络连接状态。红色表示网络中断，绿色表示网络连接状态良好。如果网络中断则界面右侧的操作按钳是灰色的，表示尢效。只有当网络连接状态良好时，界面右侧的操作按钮才有效。这样可以保证用户不会发生误操作。在进行电源切换操作时，为了避免误操作，设置了两个步骤，首先要进行准备切换操作，确认以后再进行切换操作。每一步都有操作确认提示。

3．2．2 车站参数设置界面
车站参数设置的主要功能就是根据现场的网络资源配置各车站的网络参数。包括车站名称、IP地址、子网掩码、默认网关。可以在得到权限的情况下，进行删除、修改、增加等操作。车站参数设置界面如图7所示。