《电力系统自动化》电力监控实验报告
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实验二 系统通讯特性实验
1.认识监控终端和后台监控软件之间的通讯方式
本实验的通信采用Modbus协议，它能设置为两种传输模式（ASCII或RTU），实验中选择RTU模式通信，在消息中的每个8Bit字节包含两个4Bit的十六进制字符，它的消息帧结构如下图：
当控制器设为在Modbus网络上以RTU（远程终端单元）模式通信，在消息中的每个8Bit字节包含两个4Bit的十六进制字符。
(c)通讯接口层:通讯接口层是指现场监控层设备与系统管理层主机系统实现数据交换的通讯设备和通讯链路，包括ZEpower-NET以太网关、工业以太网交换机、光纤转换器及光缆、通讯电缆等。
(d)现场监控层:现场监控层是指现场安装的各种智能装置，完成测量、监视、通讯等功能。 现场监控层设备包括： SWL60微机保护测控装置；SWL300系列智能测控仪表；SWL-8ZMS智能无功补偿电容器；SWL智能功率因数控制器等。
(1)(a)报文发送测试：04 03 04 64 00 01 C4 B0
以上信息从左至右的含义为
04PM800地址
03“读数据”功能参数
0464寄存器地址的十六进制表示，此处为A相电压寄存器地址1124
0001操作对象寄存器数量
C4CRC校验码低位
B0CRC校验码高位
（b）根据接收到的报文，进行分解，获取传输内容
本体KY：I/O点1
位置A模块R1: I/O点3
位置A模块R2: I/O点4
位置B模块R1: I/O点11
位置B模块R2: I/O点12
命令：写I/O指针号到寄存器8001，设置控制对象
写命令3310到寄存器8000，设置继电器为外部控制
写命令3321到寄存器8000，命令指定继电器动作
写命令3320到寄存器8000，命令指定继电器恢复
接收：04 06 1F 3F 0C F9 7B 05
发送：04 06 1F 3F 0C F8 BA C5
接收：04 06 1F 3F 0C F8 BA C5
分闸操作：
发送：04 06 1F 40 00 04 8E 5C
接收：04 06 1F 40 00 04 8E 5C
发送：04 06 1F 3F 0C EE 3B 0B
图4数据库管理器主界面
在主界面右下角点击“绘图”工具按钮，自动进入JK组态编辑系统界面。
图包是用于绘制画面和图形的工具。C5的一幅图形由多个图层组成。每个图层与一个特征(设备类型)关联，当绘制对应特征的图元时，自动切换到该图层。每个图层可以设置在一定缩放系数下显示与否。
各种图形按是否可变可分为静态图元和动态图元；按复杂性又分为一般图元、复合图元、线性图元、设备图元等等；按组成又分为：单个图元、组合图元。
接收到的报文：0403 02 00 E9 B5CA
以上信息从左至右的含义为
04PM800地址
03“读数据”功能参数
02表示返回的数据有2个字节
00返回数据高位
E9返回数据低位，转换成十进制为16 ，说明A相电压为233V
B5CRC校验码低位
CACRC校验码高位
(2)(a)报文发送测试：04 03 04 66 00 01 65 70
04PM800地址
03“读数据”功能参数
02表示返回的数据有2个字节
00返回数据高位
00返回数据低位，说明C相返回电压为0
74CRC校验码低位
44CRC校验码高位
(1)(a)报文发送测试：04 03 04 69 00 01 5573
以上信息从左至右的含义为
04PM800地址
03“读数据”功能参数
0469寄存器地址的十六进制表示，此处为A与B相不平衡电压寄存器地址1129
实验一电力自动化模拟系统建立
姓名：张XX学号：509030XXXX
1.根据对实验系统的了解，参考系统图，用C5的绘图包工具，绘制一张系统结构图
（1）C5分布式监控系统的介绍
在“开始”菜单的“运行”中输入“hmi”后，点击“确定”后，系统自动启动，进入系统主界面。进入主界面后，按照工作权限规定，在“开始”—“登陆”中，进行正确登陆。系统主界面如下：
图1监控系统主界面
在主界面右下角点击 “报表”按钮，会弹出报表系统主界面除浏览报表外，在此处可以进行报表的定制、打印和导出等操作。
图2报表系统主界面
在主界面右下角点击 “事项”按钮，会弹出事项告警主界面。可以显示系统事项、SCADA事项、操作事项等信息，并可进行输出。
图3事项告警主界面
在主界面右下角点击“置库”工具按钮，自动进入置库界面。可以进行权限配置、采集信息配置及通讯通道等相关配置。
F5CRC校验码低位
85CRC校验码高位
4.CRC校验码的计算
生成CRC-16校验字节的步骤如下：
1装入一个16位寄存器,所有数位均为1。
2该16位寄存器的高位字节与开始8位字节进行“异或”运算。运算结果放入这个16位寄存器。
3把这个16寄存器向右移一位。
4若向右（标记位）移出的数位是1,则生成多项式10100000 00000001和这个寄存器进行“异或”运算;若向右移出的数位是0,则返回③。
3.简述设备设置中遇到的问题
在此次实验过程中，指导老师并没有让我们涉及到设备的配置，所以在设备配置方面也就没有什么问题，但是在利用C5式系统监控软件绘制系统结构图的过程中，还是遇到些小问题：一些元件未能找到、连接线的连接不是很美观、元件的错误选取等。这些问题在和组员及其他组成员的讨论中都很容易地得到解决，所以此次实验还是很顺利。
（2）系统结构：
(a)监控系统：ZEpower电力监控系统采用分层分布式结构设计，按间隔单元划分、应用功能模块化设计，整个监控系统分为三层：系统管理层、通讯接口层、现场监控层。
(b)系统管理层:由ZEpowerSCADA电力监控软件、监控主机、显示器、打印机、不间断电源（UPS）等组成。 单主机系统：一个服务器兼客户端；多主机系统：一个服务器和多个客户端。
5重复③和④,直至移出8位。
6另外8位与该十六位寄存器进行“异或”运算。
7重复③~⑥,直至该报文所有字节均与16位寄存器进行“异或”运算,并移位8次。
这个Hale Waihona Puke Baidu6位寄存器的内容即2字节CRC错误校验,被加到报文的最高有效位。
例报文：04 03 04 64 00 01 C4 B0
5.遥控继电器的输出
I/O指针号：
2波特率设为9600（与PM800设置须一致）
3数据位设为8
4检验位设为/E偶（与PM800设置一致即可）
5停止位为1或2
6冗余校验方式设为CRC16(ModbusRTU)
7选中“输入HEX”和“显示HEX”（即信息以十六进制表示）
8点击窗口右上部的“打开串口”按钮
图1 串口通讯测试界面
3.利用VijeoCitect组态监控系统进行报文和接收
接收：04 06 1F 3F 0C EE 3B 0B
发送：04 06 1F 3F 0C F9 7B 05
接收：04 06 1F 3F 0C F9 7B 05
发送：04 06 1F 3F 0C F8 BA C5
接收：04 06 1F 3F 0C F8 BA C5
按照如上操作指令，我们进行了合闸和分闸操作。
合闸操作：
发送：04 06 1F 40 00 03 CF 9E
接收：04 06 1F 40 00 03 CF 9E
发送：04 06 1F 3F 0C EE 3B 0B
接收：04 06 1F 3F 0C EE 3B 0B
发送：04 06 1F 3F 0C F9 7B 05
信息字节是由两个16进制数集合构成的，为所要传输的数据信息。
CRC校验是两个字节的数据，采用一定的信息传输差错检测方法（如循环码）形成。
2.设置VijeoCitect组态监控系统
在系统主页面菜单栏中选择“通讯测试”，并点击“串口通讯”，系统弹出COMMIX串口通讯工具窗口，进行如下设置：
1串口设为COM1
（3）系统功能：信息管理子过程是一个基本的功能，配电自动化有三个基本的功能要求，即对配电网进行安全监视、控制和保护。
（4）配电自动化系统的意义：在正常运行情况下，通过监视配网运行工况，优化配网的运行方式；当配网发生故障或异常运行时，迅速查处故障区段及异常情况，快速隔离故障区段，及时恢复非故障区段用户的供电，缩短对用户的停电时间，减少停电面积；根据配网电压合理控制无功负荷和电压水平，改善供电质量，达到经济运行目的；合理控制用电负荷，从而提高设备利用率；自动抄表计费，保证抄表计费的及时和准确，提高了企业的经济效益和工作效率，并可为用户提供自动化的用电信息服务等。
起始位和结束位为信息帧的起始和结束的标志，可查阅手册获得。
地址字节在主站发送报文时填入接收的终端地址（如果为广播，地址为0），终端送回主站的响应报文则填入本终端地址。
控制字节当消息从主站发往终端时，它将告之终端需要执行哪些动作，当从终端回应时，它来指示是正常回应（无误）还是某种错误发生（称作异议回应）。
参考一次系统构成图，自行绘制一进线一出线的示意图，通过此过程熟悉对图形进行的各种操作，以加深对组态系统的认识。
图5数据库管理器主界面
（2）利用C5分布式监控系统软件绘制一张系统结构图
图6 一进一出系统结构图
2.阐述对配电自动化系统的认识，包括系统结构、组成、工作方式等
（1）定义：配电自动化系统（DAS）是一种可以使配电企业在远方以实时方式监视、协调和操作配电设备的自动化系统；其内容包括配电网数据采集与监视（SCADA系统）、配电地理信息系统（GIS）和需求侧管理(DSM）几个部分。
以上信息从左至右的含义为
04PM800地址
03“读数据”功能参数
0466寄存器地址的十六进制表示，此处为C相电压寄存器地址1126
0001操作对象寄存器数量
65CRC校验码低位
70CRC校验码高位
（b）根据接收到的报文，进行分解，获取传输内容
接收到的报文：0403 02 00 00 74 44
以上信息从左至右的含义为
0001操作对象寄存器数量
55CRC校验码低位
73CRC校验码高位
（b）根据接收到的报文，进行分解，获取传输内容
接收到的报文：0403 02 00 02 F585
以上信息从左至右的含义为
04PM800地址
03“读数据”功能参数
02表示返回的数据有2个字节
00返回数据高位
02返回数据低位，说明A相与B相不平衡电压为2V
1.认识监控终端和后台监控软件之间的通讯方式
本实验的通信采用Modbus协议，它能设置为两种传输模式（ASCII或RTU），实验中选择RTU模式通信，在消息中的每个8Bit字节包含两个4Bit的十六进制字符，它的消息帧结构如下图：
当控制器设为在Modbus网络上以RTU（远程终端单元）模式通信，在消息中的每个8Bit字节包含两个4Bit的十六进制字符。
(c)通讯接口层:通讯接口层是指现场监控层设备与系统管理层主机系统实现数据交换的通讯设备和通讯链路，包括ZEpower-NET以太网关、工业以太网交换机、光纤转换器及光缆、通讯电缆等。
(d)现场监控层:现场监控层是指现场安装的各种智能装置，完成测量、监视、通讯等功能。 现场监控层设备包括： SWL60微机保护测控装置；SWL300系列智能测控仪表；SWL-8ZMS智能无功补偿电容器；SWL智能功率因数控制器等。
(1)(a)报文发送测试：04 03 04 64 00 01 C4 B0
以上信息从左至右的含义为
04PM800地址
03“读数据”功能参数
0464寄存器地址的十六进制表示，此处为A相电压寄存器地址1124
0001操作对象寄存器数量
C4CRC校验码低位
B0CRC校验码高位
（b）根据接收到的报文，进行分解，获取传输内容
本体KY：I/O点1
位置A模块R1: I/O点3
位置A模块R2: I/O点4
位置B模块R1: I/O点11
位置B模块R2: I/O点12
命令：写I/O指针号到寄存器8001，设置控制对象
写命令3310到寄存器8000，设置继电器为外部控制
写命令3321到寄存器8000，命令指定继电器动作
写命令3320到寄存器8000，命令指定继电器恢复
接收：04 06 1F 3F 0C F9 7B 05
发送：04 06 1F 3F 0C F8 BA C5
接收：04 06 1F 3F 0C F8 BA C5
分闸操作：
发送：04 06 1F 40 00 04 8E 5C
接收：04 06 1F 40 00 04 8E 5C
发送：04 06 1F 3F 0C EE 3B 0B
图4数据库管理器主界面
在主界面右下角点击“绘图”工具按钮，自动进入JK组态编辑系统界面。
图包是用于绘制画面和图形的工具。C5的一幅图形由多个图层组成。每个图层与一个特征(设备类型)关联，当绘制对应特征的图元时，自动切换到该图层。每个图层可以设置在一定缩放系数下显示与否。
各种图形按是否可变可分为静态图元和动态图元；按复杂性又分为一般图元、复合图元、线性图元、设备图元等等；按组成又分为：单个图元、组合图元。
接收到的报文：0403 02 00 E9 B5CA
以上信息从左至右的含义为
04PM800地址
03“读数据”功能参数
02表示返回的数据有2个字节
00返回数据高位
E9返回数据低位，转换成十进制为16 ，说明A相电压为233V
B5CRC校验码低位
CACRC校验码高位
(2)(a)报文发送测试：04 03 04 66 00 01 65 70
04PM800地址
03“读数据”功能参数
02表示返回的数据有2个字节
00返回数据高位
00返回数据低位，说明C相返回电压为0
74CRC校验码低位
44CRC校验码高位
(1)(a)报文发送测试：04 03 04 69 00 01 5573
以上信息从左至右的含义为
04PM800地址
03“读数据”功能参数
0469寄存器地址的十六进制表示，此处为A与B相不平衡电压寄存器地址1129
实验一电力自动化模拟系统建立
姓名：张XX学号：509030XXXX
1.根据对实验系统的了解，参考系统图，用C5的绘图包工具，绘制一张系统结构图
（1）C5分布式监控系统的介绍
在“开始”菜单的“运行”中输入“hmi”后，点击“确定”后，系统自动启动，进入系统主界面。进入主界面后，按照工作权限规定，在“开始”—“登陆”中，进行正确登陆。系统主界面如下：
图1监控系统主界面
在主界面右下角点击 “报表”按钮，会弹出报表系统主界面除浏览报表外，在此处可以进行报表的定制、打印和导出等操作。
图2报表系统主界面
在主界面右下角点击 “事项”按钮，会弹出事项告警主界面。可以显示系统事项、SCADA事项、操作事项等信息，并可进行输出。
图3事项告警主界面
在主界面右下角点击“置库”工具按钮，自动进入置库界面。可以进行权限配置、采集信息配置及通讯通道等相关配置。
F5CRC校验码低位
85CRC校验码高位
4.CRC校验码的计算
生成CRC-16校验字节的步骤如下：
1装入一个16位寄存器,所有数位均为1。
2该16位寄存器的高位字节与开始8位字节进行“异或”运算。运算结果放入这个16位寄存器。
3把这个16寄存器向右移一位。
4若向右（标记位）移出的数位是1,则生成多项式10100000 00000001和这个寄存器进行“异或”运算;若向右移出的数位是0,则返回③。
3.简述设备设置中遇到的问题
在此次实验过程中，指导老师并没有让我们涉及到设备的配置，所以在设备配置方面也就没有什么问题，但是在利用C5式系统监控软件绘制系统结构图的过程中，还是遇到些小问题：一些元件未能找到、连接线的连接不是很美观、元件的错误选取等。这些问题在和组员及其他组成员的讨论中都很容易地得到解决，所以此次实验还是很顺利。
（2）系统结构：
(a)监控系统：ZEpower电力监控系统采用分层分布式结构设计，按间隔单元划分、应用功能模块化设计，整个监控系统分为三层：系统管理层、通讯接口层、现场监控层。
(b)系统管理层:由ZEpowerSCADA电力监控软件、监控主机、显示器、打印机、不间断电源（UPS）等组成。 单主机系统：一个服务器兼客户端；多主机系统：一个服务器和多个客户端。
5重复③和④,直至移出8位。
6另外8位与该十六位寄存器进行“异或”运算。
7重复③~⑥,直至该报文所有字节均与16位寄存器进行“异或”运算,并移位8次。
这个Hale Waihona Puke Baidu6位寄存器的内容即2字节CRC错误校验,被加到报文的最高有效位。
例报文：04 03 04 64 00 01 C4 B0
5.遥控继电器的输出
I/O指针号：
2波特率设为9600（与PM800设置须一致）
3数据位设为8
4检验位设为/E偶（与PM800设置一致即可）
5停止位为1或2
6冗余校验方式设为CRC16(ModbusRTU)
7选中“输入HEX”和“显示HEX”（即信息以十六进制表示）
8点击窗口右上部的“打开串口”按钮
图1 串口通讯测试界面
3.利用VijeoCitect组态监控系统进行报文和接收
接收：04 06 1F 3F 0C EE 3B 0B
发送：04 06 1F 3F 0C F9 7B 05
接收：04 06 1F 3F 0C F9 7B 05
发送：04 06 1F 3F 0C F8 BA C5
接收：04 06 1F 3F 0C F8 BA C5
按照如上操作指令，我们进行了合闸和分闸操作。
合闸操作：
发送：04 06 1F 40 00 03 CF 9E
接收：04 06 1F 40 00 03 CF 9E
发送：04 06 1F 3F 0C EE 3B 0B
接收：04 06 1F 3F 0C EE 3B 0B
发送：04 06 1F 3F 0C F9 7B 05
信息字节是由两个16进制数集合构成的，为所要传输的数据信息。
CRC校验是两个字节的数据，采用一定的信息传输差错检测方法（如循环码）形成。
2.设置VijeoCitect组态监控系统
在系统主页面菜单栏中选择“通讯测试”，并点击“串口通讯”，系统弹出COMMIX串口通讯工具窗口，进行如下设置：
1串口设为COM1
（3）系统功能：信息管理子过程是一个基本的功能，配电自动化有三个基本的功能要求，即对配电网进行安全监视、控制和保护。
（4）配电自动化系统的意义：在正常运行情况下，通过监视配网运行工况，优化配网的运行方式；当配网发生故障或异常运行时，迅速查处故障区段及异常情况，快速隔离故障区段，及时恢复非故障区段用户的供电，缩短对用户的停电时间，减少停电面积；根据配网电压合理控制无功负荷和电压水平，改善供电质量，达到经济运行目的；合理控制用电负荷，从而提高设备利用率；自动抄表计费，保证抄表计费的及时和准确，提高了企业的经济效益和工作效率，并可为用户提供自动化的用电信息服务等。
起始位和结束位为信息帧的起始和结束的标志，可查阅手册获得。
地址字节在主站发送报文时填入接收的终端地址（如果为广播，地址为0），终端送回主站的响应报文则填入本终端地址。
控制字节当消息从主站发往终端时，它将告之终端需要执行哪些动作，当从终端回应时，它来指示是正常回应（无误）还是某种错误发生（称作异议回应）。
参考一次系统构成图，自行绘制一进线一出线的示意图，通过此过程熟悉对图形进行的各种操作，以加深对组态系统的认识。
图5数据库管理器主界面
（2）利用C5分布式监控系统软件绘制一张系统结构图
图6 一进一出系统结构图
2.阐述对配电自动化系统的认识，包括系统结构、组成、工作方式等
（1）定义：配电自动化系统（DAS）是一种可以使配电企业在远方以实时方式监视、协调和操作配电设备的自动化系统；其内容包括配电网数据采集与监视（SCADA系统）、配电地理信息系统（GIS）和需求侧管理(DSM）几个部分。
以上信息从左至右的含义为
04PM800地址
03“读数据”功能参数
0466寄存器地址的十六进制表示，此处为C相电压寄存器地址1126
0001操作对象寄存器数量
65CRC校验码低位
70CRC校验码高位
（b）根据接收到的报文，进行分解，获取传输内容
接收到的报文：0403 02 00 00 74 44
以上信息从左至右的含义为
0001操作对象寄存器数量
55CRC校验码低位
73CRC校验码高位
（b）根据接收到的报文，进行分解，获取传输内容
接收到的报文：0403 02 00 02 F585
以上信息从左至右的含义为
04PM800地址
03“读数据”功能参数
02表示返回的数据有2个字节
00返回数据高位
02返回数据低位，说明A相与B相不平衡电压为2V