研华嵌入式工控机ARK-5280在变电站微机后台监控系统应用

变电站微机后台监控是国家电力系统目前改造中的投资重点之一。电力系统集成商开发的变电站后台监控系统有效的实现了对地区电网的实时监控,可直观检测各个变电站变压器及线路运行状况及运行参数,以便于变电站人员在最短的时间通过微机的远方遥控安全可靠的处理现场故障。这个系统的后台监控硬件平台组成为研华的ARK-5280的工控平台。

系统需求:

该系统需高可靠性,能长时间运行在比较恶劣的环境下。变电站一般是无人职守,如果出现问题,变电站人员在最短的时间通过微机的远方遥控安全可靠的处理现场故障。原先这个系统的后台监控硬件平台组成为研华的传统IPC工控机,变电所的环境(高温、灰尘、电磁等)导致IPC工控机长时间的工作,会出现风扇的损坏及灰尘导致机器死机等故障的出现,极大的提高了系统的维护工作量。

研华ARK系列产品平台和普通的IPC产品主参数

ARK

IPC

CPU功耗(PM/CM)

20W-40W

60W-100W

CPU散热方式

机壳传导散热

风扇

整机散热

机壳传导散热

风扇

工作温度

-20-60℃(CF)

O-45℃(HDD)

O-40℃

振动

5Grms(CF)

1Grms(HDD)

1Grms

冲击

50G(CF)

20G(HDD)

10G

研华的ARK-5280产品特点:

A.由于风扇是在恶劣环境下最弱故障点,ARK系列工控机采用低功耗(CM/PM)无风扇嵌入式设计,稳定、耐高温,大大提高了机器的MTTF(平均无故障时间).

B.铝合金机壳,内部连线少,传导散热使拥有良好的密封性,可以有效的隔绝灰尘\腐蚀性气体对信号传导点的氧化作用而导致的宕机,减少维护费用,适合在电力监控点及DCS应用的高灰尘,温度变化比较大无人职守场合使用.

C.通过2个PCI扩展卡,可灵活扩展功能,比如CAN的功能等;有音频输出口,提供报警操作; 外型坚固,体积小,安装、搬运、维护简单。

D、 ARK-5280使用的集成多串口方案,提供了4个串口、不用再通过扩展方式,可以帮用户节省成本,并且可以设置成带流控的RS422/RS485的接口。其串口特性表现为:

采用的串口芯片ADM213性能指标

? 输出电压摆幅±9V

? 瞬时转换速率最大值30V/μs

? 过渡区域转换速率不低于5V/μs

? 适用于RS232标准接口,输出电流大于10mA,短路电流最大值±60mA。

? 发射极输出,输出阻抗300Ω

? 驱动器输入电压-0.3V到(Vcc+0.3V),输出电压(V+,+0.3V)到(V-,-0.3V)。

? Vcc——电源电压

? 接收器输入电压±30V,输出电压-0.3V到(Vcc+0.3V)

? 过压保护

? 静电放电(ESD)防护电压大于2000V

? 内部有保护电路

E、机构模块化设计—维修方便, 最短MTTR(平均故障修复时间)

研华嵌入式工控机ARK-5280产品图

如果系统采用研华的免风扇免维护级别的嵌入式工控机ARK-5280进行改造设计,可以大大的提高了系统的整体性能,并提供了232/422/485的通讯网络,不必再用使用扩展通讯卡,节约了费用提高了可靠性,另外也便于用户现场设备的使用和维护。

专案导入:

研华嵌入式工控机ARK系列与ELO触摸屏的组合

采用了ELO的平板显示器、ARK5280工控机、220伏交直流两用电源给液晶屏和主机供电组成控制核心系统,配合用户外围设备构成变电站监控系统。

变电所在有时需要现场监测设备所以给用户配备了一个坚固的ELO的液晶显示器、另外变电所的机柜内的供电没有统一,使用有交流和直流的220伏的供电,但是ARK和ELO的显示器都需要稳定的24伏的输入,所以为系统配备了一个交直流两用的电源适配器。对产品进行了上架设计,便于安装和维护。

系统说明:

研华ARK-5280(通信处理机)和CAN通讯网络以及RS-485网络组成的通讯平台。

研华产品在变电站后台监控系统的应用图

系统采用C语言开发软件,由于研华ARK工控机所带的RS-485带有流控特性,大大简化了通讯的编程复杂性。采用了一个实时数据采集系统,现场采集的数据在时间上具有连续性,数据流量大,并且随着采集点的增加,单位时间内的数据流量也会增大。因此系统选择了微软公司的SQL Server数据库作为数据存储平台。Microsoft SQL Server的开放性、灵活性等强大功能和提供了高速存储快速产生的大量数据,并把它们存储在相对较小的存储空间的方法。它还扩展了结构化查询语言(SQL)来有效查询串行数据。

结论:

研华ARK-5280紧凑型设计和无风扇架构,多个232/422/485接口及网口,并具有2个PCI插槽的扩展,以及方便的安装等诸多优点,满足电力客户的要求,在变电站稳定的运行得到用户的好评。

随着电网运行自动化系统的提高,变电站综合自动化系统发挥着越来越强大的作用,少人或无人值守变电站将成为今后变电运行的主流方式,对原有电站及新建电站实现无人值守势在必行。我们只有不断完善我们的产品解决方案,才能跟得上电力系统的飞速发展,为电力事业的兴盛尽一点微薄之力,实现变电所的全部智能无人值守功能,为电力行业创造出更高的效益。

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