DDE技术MATLAB与组态软件的变电站仿真系统开发(3)

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1.4 组态软件界面

随着科技的发展，当今的电力系统在规模和复杂程度上都有极大的提升，这对电网监控系统也提出了更高的要求。一方面要求界面简介、易于操作、数据显示实时性好，以及具有高可靠监控性; 同时还应要求开发周期短，便于修改系统适应新的情况。工控组态软件正是符合这些要求而在工业领域得到广泛应用[13]。目前国内外广泛应用的组态软件有 iFix、Intouch、Wonderware、西门子WinCC、GE Fanuc、和 LabView 等。在中国，占自动化组态软件中主要地位的是力控和亚控[14]。组态王(kingview)就是亚控科技的代表产品，具有较好的易用性，功能全面，可以生成友好的人机界面，且提供了丰富的接口与可编程逻辑控制器(PLC)以及其他设备进行数据通信。但是组态王难以实现较复杂的控制算法，难以应用于非线性、时变的系统。matlab虽没有友好的交互界面，却可以实现复杂的运算，方便的建立模型进行仿真，将两者结合起来便可以互相弥补各自缺陷。因此，如何实现组态王与matlab的数据通信成为了一个关键问题。

动态数据交换(Dynamic Data Exchange．DDE)是windows应用程序间数据交换的有效方法，利用它可以进行组态王和MATLAB的通信，从而扩充组态王的控制运算功能。该方法具有编程简单、容易实现等优点[15]。OPC是Object Linking and Embedding(OLE)for Process Control的缩写,它是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用。由于组态王和MATLAB 都支持OPC 技术,所以二者也可以通过OPC 实现数据通信[16]。

1.5 本设计完成的主要工作

设计制作一个可独立运行的变电站仿真监控系统：

以一个简单的含变压器的电力系统为基础，使用matlab/simulink对其进行建模，仿真其稳态运行状态，并配置简单的继电保护，进行相应的故障仿真。再使用组态王搭建该系统对应的监控平台以及保护仿真演示的界面，要求具有用户友好的图形界面，有用户权限的登录系统，实现基本操作及其闭锁，数据实时监控，报警历史纪录，动态曲线图表。在此基础上将matlab与组态王通过通信协议进行数据交换，matlab接收来自组态王的控制命令，运算后将数据信息返回给组态界面显示出来，进而实现一个可以实际操作的变电站监控界面。该系统可用于课堂教学，简单的培训，帮助学员理解书本上抽象的知识，熟悉相关的操作规定。

关键问题：

（1）学习使用matlab进行电力系统稳态仿真以及保护方针

（2）学习使用组态王建立用户图形界面

（3）在组态王与matlab之间搭建有效的通信渠道，实现快速实时的数据交换。

2 变电站运行及其继电保护仿真设计

2.1 变电站仿真的总体结构文献综述

在本设计中，借助matlab/simulink进行的变电站仿真是基础，也是本系统的后台服务。变电站仿真系统的整体结构如图2-1所示。

变电站仿真系统的整体结构图

图2-1 变电站仿真系统的整体结构图

其中，为了完成降压变电站系统仿真与继电保护仿真，我们使用simulink作为搭建仿真模型的工具平台。Simulink是matlab中一种实现动态系统建模、仿真和分析的可视化仿真工具，主要在非线性系统、线性系统、数字信号处理中应用广泛。Simulink建模的采样时间可以是连续的也可以是离散的。simulink还提供了图形用户接口(GUI)，为创建动态系统模型提供了便利，这种方式更快捷明了，用户更能直观的看到仿真结果。Simulink与MATLAB紧密集成，通过simulink可以直接访问MATLAB的许多工具进行算法实现、分析仿真结果，还可以访问MATLAB，对仿真结果进行分析处理与可视化。借助simulink中有的SimPowerSystem模块库，我们可以方便地搭建模型进行电力系统的仿真，再采用Scope模块就可以实现在仿真进行的同时观看到仿真结果。