一种基于以太网的有源电力滤波器远程监控系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及远程监控系统，更具体地说涉及一种通过基于以太网的有源电力滤波器远程监控系统。
【背景技术】
[0002]现代社会中，负载谐波电流严重影响用户对电能的使用，有源电力滤波器是解决电力谐波问题的有力手段，电网质量以及有源电力滤波器装置运行情况需要由终端监控系统进行监控，因此，有源电力滤波器监控系统能否实时、精确、全面的监视现场的有源电力滤波器运行情况以及电网质量情况；能否准确的控制现场有源电力滤波器的运行参数，显得至关重要。
[0003]由于有源电力滤波器的具有大量的运行数据、因此监控系统对于远程的数据通信要求很高，传统的总线机制如RS232、RS485等已经无法满足大数据量高速、准确、实时的通
?目需要。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对有源电力滤波器检测的实时性、大数据量、远距离的特点，提供将以太网接入技术与有源电力滤波器数据采集相结合进行有源电力滤波器现场和远程在线监控的方案，远程监控平台可以很好的实现对有源电力滤波器的监测、控制、数据下载等。
[0005]本发明采用的技术方案是:一种基于以太网的有源电力滤波器远程监控系统，包括显示单元、通信单元、主控单元和有源滤波器组，有源滤波器组由η个有源滤波器组成，η> 1，每个有源滤波器都与主控单元通过光纤进行数据交互;主控单元将每个有源滤波器运行数据以及电网相关数据通过光纤与通信单元进行交互，通信单元的控制器包括FPGA和MCU，FPGA和MCU通过双口 RAM进行数据交互;FPGA接收主控单元发送的数据，MCU连接并控制远程的显示单元的以太网控制器与PC监控系统，通过internet远程通信。
[0006]本发明系统中一个主控制单元可以控制多个有源电力滤波器模块，有源电力滤波器运行数据通过光纤与主控制单元交互，主控制单元采用FPGA控制，控制芯片为EP4CE55F23I7，通信单元也采用FPGA控制，控制芯片为EP4CE55F23I7，主控制单元与通信单元采用光纤交互，以太网控制单元采用嵌入在通信单元FPGA中的N1s II系列32位RISC嵌入式处理器，通信单元FPGA与MCU之间通过双口 RAM进行数据交换。该种方式，较现有的总线制方式来说，能实时传输的数据量至少翻倍，且精准度高，错误率少，通信及时。
[0007]进一步，所述主控单元数目为二，有源滤波器组内的各个有源滤波器分别交互连接两个主控单元，两个主控单元均和通信单元交互连接，两个主控单元之间也交互连接。由于设置两个主控单元，防止一个主控单元发生故障时，影响整个系统对各个有源滤波器的控制，进一步保证通信监管的不间断性，及系统运行的稳定性。
[0008]—种基于以太网的有源电力滤波器远程监控系统的控制方法，包括以下两个步骤:1)鉴权申请:所述显示单元内预设各个有源滤波器的鉴权信息，通过鉴权信息判断对应的有源电力滤波器是否为需要被监测的正确对象，当有源滤波器首次接入时，与该有源滤波器连接的主控单元将该有源滤波器的鉴权申请发送显示单元，确认鉴权信息错误的，断开主控单元与该有源滤波器的连接;鉴权信息正确，读出设备相关信息，并跳转下一步;2)设备监管:有源滤波器发送故障时，每隔m秒向显示单元发送一次心跳包，所述心跳包包括有源滤波器的ID标记和故障代码，显示单元读取该对应的有源滤波器的代码和暂态波形，依此判断故障的有源滤波器是哪一台；命令发送:包括显示单元向有源滤波器发送的有源电力滤波器电气量召唤命令、有源电力滤波器参数的修改和召唤命令;有源电力滤波器参数的修改命令发送后，跳转下一步；3)有源滤波器组收到命令后，对比自己的ID标记，如果ID标记与自己的一致，则修改相应的参数。通过鉴权申请，排除了系统外的有源滤波器被误接入的问题，且设置心跳包，便于系统排查监管各个有源滤波器的工作情况，再次，也是通过ID标记，使得各个命令的传递更加有针对性，进一步降低差错，便于控制调节。
[0009]进一步，所述步骤2还包括数据下载:外设的计算机连接显示单元，用于下载各个有源电力滤波器的电气量、参数以及暂态波形。由于显示单元可以召唤有源电力滤波器的电气量、参数、实时波形、暂态波形；因此在上位机增加了“一键下载功能”，通过在现场将电脑与有源电力滤波器直接网络连接，可一键下载所有的电气量，参数以及暂态波形。
[0010]本发明的优点是:系统结构简单、数据传输量大、准确性高、实时性好，针对有源电力滤波器检测的实时性、大数据量、远距离的特点，将以太网接入技术与有源电力滤波器数据采集相结合，进行有源电力滤波器现场和远程在线监控的方案，很好的实现对有源电力滤波器的监测、控制、数据下载等功能。
【附图说明】
[0011 ]图1是本发明的系统结构框图。
[0012]图2是本发明的远程监控的流程图。
【具体实施方式】
[0013]如图1所示，一种基于以太网的有源电力滤波器远程监控系统，包括显示单元、通信单元、主控单元和有源滤波器组，有源滤波器组由η个有源滤波器组成，η 2 1，每个有源滤波器都与主控单元通过光纤进行数据交互;主控单元将每个有源滤波器运行数据以及电网相关数据通过光纤与通信单元进行交互，通信单元的控制器包括FPGA和MCU，FPGA和mj通过双口 RAM进行数据交互;FPGA接收主控单元发送的数据，Μ⑶连接并控制远程的显示单元的以太网控制器与PC监控系统，通过internet远程通信。
[0014]通信单元的FPGA以200ms为一个周期检测RAM状态空间，根据相应的通信状态读写数据;MCU循环读取RAM中状态空间，根据相应的通信状态读写数据;据此，完成有源电力滤波器控制单元与以太网控制单元的数据通信。
[0015]本发明采用以太网的方式进行通讯，严格定义数据包、数据包的组成报分包括:时间戳、指令序列、命令字、数据长度、CRC检验、指令数据组成、根据TCP/IP协议进行internet数据传输。
[0016]功能包括:鉴权申请、心跳包、召唤电气量、召唤参数、修改参数、召唤实时波形、召唤当前暂态波形、召唤历史信息、命令、通用回复。
[0017]如图2所示，通信单元与PC监控系统之间通过TCP/IP协议进行通信，一种基于以太网的有源电力滤波器远程监控方法，包括步骤如下:
1、有源滤波器的鉴权申请过程
有源电力滤波器的接入监控网络，需要有严格的要求，确保安全性。当设备申请连接以后，发送鉴权申请;如果服务器收到的鉴权信息错误，主动断开连接;如果服务器收到的鉴权正确，连接成功，该设备可以进行远程监控，可以通过鉴权信息读出生产编号，用于查找和确认连接设备的具体信息(多模块拓扑只发第一个从模块的生产编号)。
[0018]2、设备故障报警过程
如果客户端有了新的暂态波形，必须通过心跳包通知上位机服务器来读取；
心跳包定时发送故障信息，直到显示单元读取，不再故障报警，等待下一次故障信息；通过数据包中的ID标记、故障代码、判断是哪一台有源滤波发生什么样的故障，以及是