電力監(jiān)測與控制系統(tǒng)

1 引言

隨著我國電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模改造，電網(wǎng)的規(guī)模飛速發(fā)展，對電力生產(chǎn)及監(jiān)控系統(tǒng)的要求越來越高，需要能夠綜合監(jiān)控整個電網(wǎng)的運行情況，監(jiān)控一次設(shè)備的狀況，實現(xiàn)四種功能(遙測、遙信、遙調(diào)、遙控)，以及歷史記錄、報表、事故分析等等。計算機技術(shù)被廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)的監(jiān)控領(lǐng)域，與之相適應(yīng)的監(jiān)控軟件也取得了迅速的發(fā)展。世紀(jì)星組態(tài)軟件便是一個功能強大的軟件包，它所提供的友好用戶界面能使用戶在不需要通過編寫代碼的情況下生成所需要的應(yīng)用軟件，克服了一般工業(yè)控制軟件通用性較差的缺點，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的同時，大幅提高系統(tǒng)的集成能力與速度。

2 電力監(jiān)控系統(tǒng)

電力監(jiān)控系統(tǒng)在早期的模式是：人+電話+經(jīng)驗的系統(tǒng)。在早期，變電站沒有辦法及時地了解和監(jiān)視各個車間或線路的運行情況，更談不上對各個車間和線路進(jìn)行直接控制。全廠供電系統(tǒng)的設(shè)備運行情況，各個生產(chǎn)車間、各條線路的電流、電壓、功率等情況調(diào)度中心都不能及時掌握，調(diào)度員和各個車間的聯(lián)系主要依靠電話，每天由各車間值班人員定時打電話向調(diào)度員報告本車間的電流、電壓、功率等數(shù)據(jù)，調(diào)度員需根據(jù)情況匯總、分析，花費很長時間才能掌握全廠供電系統(tǒng)運行狀態(tài)的有限信息。

電力監(jiān)控系統(tǒng)的第二個發(fā)展階段，是遠(yuǎn)動技術(shù)的采用。安裝于各個車間的遠(yuǎn)動裝置，采集各車間的負(fù)荷情況，各線路電流、電壓、功率等實時數(shù)據(jù)，以及各開關(guān)的實時狀態(tài)，然后通過控制電纜傳給調(diào)度中心并直接顯示在調(diào)度臺的儀表和模擬屏上。調(diào)度員除了可以隨時看到這些運行參數(shù)和全系統(tǒng)運行方式，還能夠立刻“看到”開關(guān)等設(shè)備的事故跳閘(模擬屏上相應(yīng)的圖形閃光)。調(diào)度中心可以有效地對全廠供電系統(tǒng)運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，同時，調(diào)度員還可以在調(diào)度中心直接對某些開關(guān)進(jìn)行投入和切除的操作。這種布線邏輯式的裝置的采用，使電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)遙測、遙信、遙控的功能。

電力監(jiān)控系統(tǒng)的第三個發(fā)展階段，是計算機在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模越來越大，對電能質(zhì)量及供電可靠性的要求越來越高，人們對系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性也越來越重視。全面解決這些問題，就需要對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的分析和計算。監(jiān)控系統(tǒng)需要裝備類似人的“大腦”的設(shè)備，這就是計算機。一般在控制系統(tǒng)中用到的多是工控機(工業(yè)控制計算機)或普通PC機。但是，要使計算機成為一種控制系統(tǒng)，不但需要各種各樣的硬件設(shè)備，控制軟件也必不可少。

3 組態(tài)與監(jiān)控組態(tài)軟件

“組態(tài)”的概念是伴隨集散型控制系統(tǒng)(Distributed Control System簡稱DCS)的出現(xiàn)才開始被廣大生產(chǎn)過程自動化技術(shù)人員所熟知。“組態(tài)”的概念最早來自英文configuration，含義是使用軟件工具對計算機及軟件的各種資源進(jìn)行配置，達(dá)到使計算機或軟件按照預(yù)先設(shè)置，自動執(zhí)行特定任務(wù)，滿足使用者要求的目的。為了使用戶在不需要編代碼程序的情況下便可生成適合自己需求的應(yīng)用系統(tǒng)，每個DCS廠商在DCS中都預(yù)先安裝了系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，而其中的應(yīng)用軟件，實際上就是組態(tài)軟件。

監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(supervisory control and data acquisition，SCADA)的軟件平臺工具，具有豐富的設(shè)置項目，使用方法靈活，功能強大。組態(tài)軟件指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式(而不是編程方式)提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，其預(yù)先設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機和I／0產(chǎn)品，與高可靠的工控計算機和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。

4 世紀(jì)星組態(tài)軟件

世紀(jì)星組態(tài)軟件是北京世紀(jì)長秋科技有限公司推出的一款優(yōu)秀的SCADA軟件。世紀(jì)星以Windows平臺為基礎(chǔ)，作為一個實時的人機界面實用程序的生成器，可以產(chǎn)生在管理級別上的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集程序。在用戶在面對不同的電站時，只需要利用繪圖軟件包組態(tài)繪制出該站的接線圈，輸入該站內(nèi)設(shè)備的參數(shù)就可以實現(xiàn)對電站的綜臺控制。這種高度可移植性的軟件系統(tǒng)，不僅使軟件操作起來簡便易行，在線維護方便，而且可視化的圖形界面使組態(tài)軟件具備了良好的人機交互界面。

根據(jù)電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備的功能，世紀(jì)星組態(tài)軟件可以實現(xiàn)以下功能：

1．通信功能

與RTU之間的通信，主要完成：

上行通信：接收RTU采集的變電站實時運行信息，包括遙測量、遙信量、電度脈沖量、事件順序記錄等數(shù)據(jù)，接收RTU對各種控制命令的反饋信息等。

下行通信：主控程序向RTU發(fā)送遙控、遙調(diào)、設(shè)置子站時鐘、召喚子站時鐘、設(shè)置時鐘校正值命令、廣播命令等各種控制命令。

2．?dāng)?shù)據(jù)處理及記錄功能

對通信采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，并進(jìn)行各種累計和統(tǒng)計運算，得到變電站運行的監(jiān)控信息。

3．安全監(jiān)視功能

對于系統(tǒng)通過通信采集到的遙測量、遙信量、保護信息及開關(guān)變位的次數(shù)進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)發(fā)生遙測量越限、遙信量狀態(tài)異常、保護動作等能及時在本地發(fā)出報警并記錄相應(yīng)信息供運行人員分析處理。當(dāng)發(fā)生異常時根據(jù)報警內(nèi)容采用以下的報警方式：報警畫面、文字提示信息、顏色顯示、聲光提示、打印。

4．事件順序記錄和事故追憶

事件順序記錄和事故追憶有利于對事故的分析和處理。變電站發(fā)生故障時，能夠?qū)⑸蠄蟮漠惓顟B(tài)變化的時間事件順序地存儲，并能打印；

5．控制與調(diào)節(jié)功能

主要完成遙控和遙調(diào)功能，即完成對斷路器和隔離開關(guān)操作，有載調(diào)壓變壓器分接頭調(diào)節(jié)，電容器遠(yuǎn)方投切。

6．接線圖編輯設(shè)計功能

通過編輯好的一次主接線圖直觀地顯示生產(chǎn)狀況。

7．報表功能

以表格的形式，記錄、顯示變電站主要運行設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，可代替人工抄表填寫變電站運行報表。主要的報表有：日運行報表、月運行報表、旬電量分析報表、電壓質(zhì)量統(tǒng)計報表、電容器投切運行記錄報表、變電站安全綜合月報表、主變壓器報表和有載調(diào)壓操作記錄報表等。

8．打印功能

本系統(tǒng)提供多種打印功能，可將所關(guān)心的數(shù)據(jù)、圖形、報表打印出來。可打印的內(nèi)容：各種報表、各種告警信息、事故追憶、各種表格(操作記錄，事件記錄等)、設(shè)備參數(shù)歷史數(shù)據(jù)。

9．參數(shù)設(shè)置和維護功能

主要完成包括系統(tǒng)運行的各項系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置。包括：所監(jiān)視的遙測量、遙信量、電度量、越限參數(shù)、遙調(diào)參數(shù)、遙控參數(shù)等參數(shù)的維護：曲線、棒圖、餅圖和報表相關(guān)的參數(shù)的設(shè)置；通信涉及方面的諸多參數(shù)的設(shè)置等：接線圖上各對象的屬性(如顏色、大小、字體等)的設(shè)置等。

10．安全管理功能

為保證數(shù)據(jù)及操作等的安全，根據(jù)操作的內(nèi)容和對象將系統(tǒng)的操作權(quán)限分級管理。

5 結(jié)語