NI平台在状态监测中的“十八般武艺”

　　光伏电站发电状态监测和数据记录系统

　　By 北京锐科环宇科技有限公司

　　1.状态监测和数据记录系统缘何在光伏发电站中如此重要?

　　光伏发电站通常建造在日照充足的高原地区，最低气压仅为0.5标准大气压，且温差较大(现场温度-30度至60度)，对测试设备的耐高海拔、低气压、宽温等性能提出了较高要求。

　　此外，大型光伏发电站由多个光伏型发电组件(光伏板)和汇流箱组成，汇流箱把相邻几个发电组件的直流电流汇总后输入逆变器，汇流箱之间距离较远，为30m至数百米，因此需为每个汇流箱配备一台测试设备，多台设备组成局域网，构建分布式测试系统，由中央监控室的PC上位机统一读取数据和发布指令。综合描述，光伏发电站现场测试设备需要具备以下特点：

　　● 适应高海拔、低气压、大温差、电磁辐射大的工作环境;

　　● 具备长时间7/24不间断工作无故障性能;

　　● 可基于网络组网，构建分布式测试系统，并且可根据需求灵活增减测试站点;

　　● 网络传输稳定，具备断网重连，数据缓存重发机制，确保数据的完整性;

　　平台在其中如何施展“十八般武艺”?

　　根据以上需求，北京锐科环宇科技有限公司最终选择了NI的CompactRIO(cRIO)平台，实现了长时间数据采集、TCP发送、在线存储、断网重连重传等功能。室外汇流箱各配置一套以cRIO为采集核心的监测设备，气象参数采集室以及控制柜电流电压采集各配置一套cRIO，所有的cRIO采集设备基于交换机组成局域网，传输物理介质采用超五类线和光纤连接。

　　3.深入剖析

　　● 每套cRIO采集设备中安装了电流电压传感器和变送器，把电流电压或气象信号均变换为电压信号，输入电压采集卡NI 9205中，cRIO把32路电压信号通过TCP方式传输至中央监控室的PC中显示和存储。22套cRIO信号采样率均为1S/s，监控PC基于绝对采集时钟同步，写入后台SQL数据库中。

　　● 系统软件设计包括cRIO采集软件、PC人机界面和后台SQL数据库。锐科环宇嵌入式软件架构定义了一个标准化的软件框架，以动态调用的方式并行实现了数据采集和分析、数据上传和命令响应、数据流盘、调试接口等诸多功能，适用于所有的cRIO平台。同时嵌入式软件架构定义了TCP数据包格式和指令格式，上位机只需按照预定义的数据格式解析和封装即可实现与cRIO的数据交互。

　　“基于cRIO的分布式光伏发电站测试设备，可实时监测各个组件的工作状态，进行故障报警，便于光伏电站的维护;同时，通过对长期电站参数的分析和建模，可为光伏电站的选址、设计和评估提供强有力的数据基础和数学模型。——By 北京锐科环宇科技有限公司 覃剑欢”

　　牵电接口装置供电状态实时监测系统

　　By 北京锐科环宇科技有限公司

　　1.供电状态实时监测缘何在轨道交通中如此重要?

　　牵引变电所把区域电力系统送来的电能，根据电力牵引对电流和电压的不同要求，转变为适用于电力牵引的电能，然后分别送到沿铁路线上空架设的接触网，为电力机车供电。

　　牵电接口装置供电状态实时监测系统的监控对象是铁路沿线的牵引变电所内的供电开关，牵引供电系统能够为铁路列车提供稳定、安全的牵引电流。

　　平台在其中如何施展“十八般武艺”?

　　为了满足铁路沿线各个变电所数据监测的需求，北京锐科环宇科技有限公司采用NI CompactRIO平台提供的丰富的数据采集模块进行牵电接口装置监测。系统使用NI 9215模拟输入模块，每个通道最快支持100 kS/s/的采样率，对于面板的报警复位按钮与外部通断信号的的响应选择NI 9435数字输入模块。

　　3.深入剖析

　　在采集的同时，程序能够通过NI 9425数字输入模块监测的两路牵引变电所两路继电器的状态变化，当任意通道闭合或断开时系统就会有预警信息，我们使用NI 9474的DO通道控制声光报警器来实现。由于每个数据采集终端需要对所采集的模拟信号进行精确的同步，使用NI 9467 C系列GPS同步模块为系统提供精确的时间同步，在每个变电所的安装一个GPS接收器实现全局波形采集数据同步。

　　整个数据采集终端的软件由数据采集和通信两大部分组成。数据采集又分为数据采集模块、数据采集引擎、数据存储引擎。通信部分则由数据接口、控制接口和状态接口组成，这些不同的引擎和接口都是独立运行的VI，通过上层的动态调用，这样可以利用LabVIEW多线程的特性，避免各个模块的阻塞干扰。此外，运行在FPGA上的程序还会把处理过程中的中间结果和最终数据通过DMA的方式发送到实时控制器上。

　　“基于NI CompactRIO为核心的牵电接口装置系统，具有高速的数据采集处理的能力，保证了监控系统的实时性，对于触发事件实时判断。其次，控制器运行的Linux Real-Time，控制器的整个处理过程都在NI CompactRIO 9034上实现，并且NI CompactRIO 9034上具有16GB非易失性存储，具有足够的存储数据的空间。——By 北京锐科环宇科技有限公司 覃剑欢”