監控組態軟件在電力功角監測系統中的應用

摘　要：介紹了力控監控組態軟件在電力功角監測系統中實現后臺數據接收、分析處理及顯示等功能的應用情況,并展望了其在電力行業中的應用前景,同時也提出了一些電力應用方面的建議。

　　關鍵詞：力控；組態；監控；功角

　　分類號：TP311；TP277　文獻標識碼：B

　　文章編號：1003-0492(2003)01-0016-02

　　作者簡介：沈宇(1973-)，男，北京人，工程師，大學本科(在讀工程碩士)，1995年畢業于東北電力學院，現任華北電力科學研究院電力系統研究所工程師，主要從事電力系統自動化和繼電保護等方面的應用研究工作。

　　作者單位：沈宇（華北電力科學研究院，北京，100045）

一.前言

　　隨著計算機以及通信技術的飛速發展，電力系統中的發電廠、變電站、電網調度等二次監控領域都希望利用組態軟件提高監控水平、整合擴展監控內容。

　　根據電力生產的特點，自動化系統對數據采集的實時性和監控的可靠性有著很高的要求，所以采用的組態軟件必須有很好的實時性與可靠性。

　　我們選擇力控組態軟件就是依據上述的要求而做出的選擇。與三維力控一年多的合作也證明了國產組態軟件在電力監控領域是完全可以勝任的。

　　提高監控系統的開發、應用效能和增強現場運行的易用性，也是自動化發展中需要考慮的重要因素。

二.電力監控系統的現狀

　　1. 系統結構

　　分布式監控

　　分層分布式監控

　　集中監控

　　分散就地監控

　　2.系統功能

　　數據采集：包括模擬量、狀態量、脈沖量、保護信息、統一時鐘等的采集。

　　數據處理：包括告警判斷、統計計算、邏輯分析、事件記錄、事故追憶等。

　　畫面顯示：包括電氣接線、趨勢曲線、日常報表、各類報告、設備配置等。

　　控制操作：包括操作票機制、五防機制、操作方法等。

　　系統管理：包括運行記錄、設備信息、管理信息等。

　　Internet/Intranet上的Web瀏覽及遠程診斷功能。

　　在線修改維護。

　　數據接口：利用電力通用規約與其他應用系統（包括向上一級自動化系統）進行數據交換。

三.電力監控系統的發展趨勢

　　今后電力監控系統中將會包容更多的業務類型，電力信息化應用、調度自動化、電力市場應用、安全穩定監控等多方面應用也會進一步得到擴充加強。例如，充分利用高速網絡的通信手段后，監控系統中采集的常規數據需要確保傳輸時延約≤500毫秒，部分命令數據只允許幾十毫秒的時延。

四.力控組態在“功角監測系統”項目中的應用

　　1．項目背景簡介

　　電力系統功角是反映系統穩定性最主要的狀態量。實時測量功角，一方面調度員能實時監視系統母線電壓和功角變化，及時發調度令；另一方面，分析人員可以提取電網動態參數用于對電網離線分析計算模型進行校核等。為此，我們研制了功角監測裝置及相關系統。

　　2．項目實施方案

　　功角監測系統的后臺管理機利用力控組態形成SPMS軟件平臺，歷史數據庫可分布在多臺后臺管理機上，采用以太網連接。設計單一后臺管理機可同時接收8個現場功角監測裝置PMU的上傳數據，并對實時數據進行初步判斷、處理和分析。此外，SPMS軟件平臺具有網絡瀏覽、高級分析應用數據接口等功能。

　　3．項目實施情況

　　前置機端分別安裝在河北省姜家營500kV變電站、韓城220kV變電站和徐莊220kV變電站，后臺管理機暫放置在我院。通訊方式采用電力專用MODEM，通信波特率9600，數據包接收間隔100毫秒。目前我們正在與華北電力集團調度局通力合作，近期完成高速網絡通信方式，并擴展軟件平臺的功能。

系統配置結構圖

　　4．力控組態的具體應用

　　4.1 監測內容

　　本項目中需要采集各變電站或發電廠的母線電壓（1~2組/廠站）、頻率、流過主要線路或變壓器的潮流（8組/廠站）、以及各個現場的就地GPS時標等。所有數據可以方便地在組態環境中應用“實時數據庫→數據庫組態”完成相應量值的定義。其中根據監測處理的需要，我們還自定義了多種點類型，應用十分方便。

可自定義的數據庫點結構

　　4.2 數據采集

　　數據采集間隔保持100毫秒，驅動程序與數據庫處理程序的數據交互采用多線程自動完成。通過我們多次的RTDS數字模型試驗，力控組態保證了在多站端同時通訊時的穩定性和快速性。

　　我們編制了“提取數據”的功能，在由于某些原因未接收到站端數據時，通過通訊驅動執行取數命令，并由驅動程序將補充數據插入到歷史數據庫的相應時標位置。

　　歷史數據提取

　　4.3 數據處理

　　在應用程序初始化中，我們利用力控組態中提供的間接變量對所有模擬量和狀態量作了再定義，這樣便于在數據計算應用中替換數據或做循環等操作。

　　我們使用了許多條件判斷，如模擬量的幅值越限、狀態量的變位、計算出的功角差變化、通訊設備異常等，能夠應用“報警記錄工具”或“數據表控件”以不同形式記錄下來故障、告警以及各種操作事件。

異常狀態處理

告警查詢

　　在“數據改變動作”等動作腳本的應用中，我們使用力控組態程序內置的過程語句編輯了許多邏輯分析模塊，以最容易的方式實現了核心邏輯判斷。

　　4.4 畫面顯示

　　動態畫面顯示總是組態軟件的優勢。

　　在軟件中繪制電氣接線圖、流程圖，使用“工具箱”并結合 “動畫連接”功能，就可以在極短的時間里完成圖形繪制、顏色定義、數據輸出、動畫效果、操作連接以及相應的邏輯功能設定。

　　我們編制了四個子窗口，任意切換顯示多廠站模擬量的實時趨勢曲線、盤表信息、數據信息等；還編制了歷史趨勢曲線分析窗口，用以查詢分析數據的歷史狀態，并可以在同一趨勢曲線圖中繪制多條曲線以及數據的疊加曲線，從而以最直觀的方式進行分析工作。

　　利用“工具箱→子圖精靈→萬用報表”輕松地編制了日常負荷的定時報表；利用“歷史追憶控件”與“歷史趨勢曲線”相結合，可以在查看曲線的同時查詢到具有準確現場時標的歷史數據。

　　通過力控組態中提供的多種繪圖工具和控件編制了一個組合窗口，用以動態設置定值、廠站線路名稱、測量基站、設備信息、使用權限、校對時鐘、管理信息等內容。