计算机仿真杂志发表浅谈计算机监控系统的应用

　　摘 要：重点介绍了计算机监控系统在110kV及以下电压等级的变电站的实现功能和应用模式。从软件、硬件设备各方面进行系统功能阐述及设计模式的说明。

　　关键词：计算机仿真杂志投稿,核心期刊论文发表,监控系统,变电站,以太网,嵌入式,实时性,SCADA

　　一、引言

　　计算机监控系统按工业级标准设计，采用面向对象的设计思想，功能独立、安全分散，集保护、测量、控制、遥信、遥调功能于一体，可以应用在110kV及以下电压等级的变电站、开关站、配电室、大用户以完成监视、测控、继电保护等功能。

　　二、计算机监控系统的功能与特点

　　计算机监控系统，是采用国际国内公认的标准规约及接口方式，可以和智能设备相联，进行信息交换，其主要功能与特点为：

　　1.软件分散分布式设计、硬件模块化。

　　每个功能装置面向变电站内的一种二次设备，包括相应一次设备全部保护、测量、远动、控制功能，相互独立，仅通过站内通信网络互联，向监控系统传送和接收信息。功能齐全，配置灵活，具有极高的可靠性，被认为是综合自动化技术的发展趋势。

　　2.通信网络采用双以太网技术、成熟CAN和RS485总线

　　将每个设备通过双以太网口直接并入到双以太网交换机中。网络通讯协议全部固化在专用芯片上，完全符合ISO定义的开放系统互连模型，协议的每一层面面向测控网都是最优的，可使控制信号非常可靠地传输。

　　可根据数据特征进行不同处理，故障信息自动上报与巡测相结合，使站内通讯信息传送更加合理化，合理分配通讯负荷，彻底克服了主从式网络结构的瓶颈现象。

　　3.良好的抗振动性和抗干扰性、高可靠性

　　装置设计为全密封、分层铝合金隔离、强电和弱电接地分离;采用先进的表面安装技术和屏蔽技术，抗干扰能力和抗振动性能极强，满足IEC-255相关指标。

　　4.分布式事故追忆功能、故障录波、事故记录，可存储相应自己的最近32个SOE。

　　5.系统友好、功能完善

　　采用平台式支持多应用软件，模块化设计。系统图采用全图形弹出式菜单，全鼠标操作在线报表系统，结合曲线、棒图信息，满足用户实时多媒体数据库录入语音、图象等。

　　三、监控系统的软件设计模式

　　该系统总体设计是以分散型嵌入式为指导思想，面向各对象设计。软件主要模块包括：

　　1.实时监控模块

　　可以实现远动的全部功能，符合调度自动化设计技术规程(DL5003-91、DL5002-91)。满足电网调度实时性、安全性、可靠性及实用化要求。远动工作站利用中央总控通讯装置实现远动功能，接收信息采用直采直送方式，当站控层远动工作站以外的计算机故障时调度端也能收到变电站的实时数据。

　　2.通讯接口模块

　　满足三级调度主站的不同要求，采用部颁CDT规约同时兼容101规约，双通道自动切换,在任一台远动工作站正常情况下主备通道都有正确上传报文。远动接口设备可通过GPS进行时钟校时，也可实现与调度的时钟同步。具有运行维护接口，具有在线自诊断，远方诊断，远方组态及通讯监视功能。

　　3.SCADA应用模块

　　SCADA是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统，监控系统具有密码保护，能设定操作级别和相应的权限，并对不同操作员进行权限限制。系统中可对各微机保护装置进行授权设定值修改。

　　遥控及遥调操作时，通过系统主机发出控制命令，自动校验操作者的操作权限及口令，实现开关的合、分闸操作，或有载调压变压器的档位升降，显示操作结果并自动记录操作者、操作对象及操作时间。

　　4.数据管理模块

　　对实时采集到的模拟量、开关量，按照设定时间间隔自动转存于硬盘。对模拟量进行合理性校验、上下限比较。对开关量进行实时扫描，分辨率≤1ms，对开关变位做事件记录并输出告警，对重要历史数据进行处理并存盘。系统重启时，数据不会丢失。编辑、管理为全图形界面。

　　对日报数据、月报数据、年报数据以及报警记录(开关变位、数据越限、保护告警、通道事项)等数据永久保存，对历史数据库的数据可进行回顾打印。

　　根据采集数据进行统计、分析、计算，产生电压合格率、日/月/年的负荷最大、最小值、负荷率以及电能量分时段累计值、数字输入状态量逻辑运算值、设备正常/异常变位次数等，支持各种计算和组合计算，如加、减、乘、除、乘方、开方各种逻辑运算、条件判断。

　　5.交互功能模块

　　提供图形显示、表格及曲线显示、以及丰富的电力系统专用符号。可以形象观察实时遥测数据的变化，定制各种实时报表、趋势曲线、日报表、月报表、年报表(负荷报表、电压报表、负荷曲线等);设定定时打印或随机打印任一报表。

　　具有报警功能，能提供语音报警、声音报警、报警画面，报警文件具有完整性，只有被授权人才可修改。

　　6.VQC模块

　　通过综合分析采集到的遥测量、开关刀闸信号以及各类保护信号，自动提供对分接头开关的遥调和电容器分合的遥控功能，从而实现变电站的电压无功补偿的最优化。VQC调节操作，不需要人工干预，自动提示操作员是遥升还是遥降，并能够实现遥控返校的自动执行。

　　四、监控系统设备配置

　　1.变压器保护测控装置

　　由微机变压器差动保护装置、变压器后备保护测控装置(高低压侧)、主变测控单元、非电量保护装置共同组成并完成实现功能：

　　保护功能包括：差流速断保护(两侧或三侧差动保护)、比率差动保护(可单独投退CT断线闭锁和二次谐波、CT二次回路断线报警及闭锁差动保护)、三段复合电压闭锁过电流保护、接地零序保护(三段零序过流保护，带零序方向)、不接地零序保护(一段定值二段时限的零流闭锁零压保护)、间隙接地零序保护(一段定值二段时限的间隙零序过流保护)等。

　　遥信、通讯、遥测功能 包括：

　　控制功能包括：就地操作及远方遥控分合开关，装置内设操作回路，具有弹簧未储能闭锁合闸回路、防跳回路;就地、远方调节分接头位置，遥调分接头急停。

　　2.线路距离保护测控装置

　　微机线路距离保护测控装置，完成110kV线路保护测控功能，主要功能如下：四段接地距离保护、四段相间距离保护、不对称故障相继速动保护、PT断线后自动投入的两段过流保护、四段零序过流保护等

　　3.线路保护测控装置

　　微机线路保护测控装置，完成35kV、10kV线路保护测控功能，主要功能如下：三段式定时限过电流保护(带方向、低压闭锁)、三相四次重合闸及四次合闸后加速功能、低频减载保护，带滑差及低电压闭锁，闭锁重合闸等。

　　4.公共测控单元

　　测控功能：可以对6组电压量、2组电流量、6路温度采集、8路直流测量进行实时测量;可以采集128路开入量;遥控8个对象的分、合闸，或用于其他控制。

　　5.微机分段保护测控装置

　　微机分段保护测控装置，完成35kV分段保护测控功能，主要功能如下：充电保护，两段定时限过流保护。

　　6.电容器保护测控装置

　　微机电容器保护测控装置，完成电容器保护测控功能，主要功能如下：过电流保护、过电压保护、失压保护、低压保护、不平衡电压、不平衡电流等。

　　7. PT测控及并列切换装置

　　微机 PT监测切换装置，实现对两组PT电压的实时测控，完成两组相同电压等级PT的并列及解列操作，并具有母线接地报警功能。主要功能如下：

　　测量两段母线电压、PT高压、低压断线告警、母线绝缘监视、母线过压、欠压告警、零序过电压报警等

　　8. 备自投装置

　　微机备用电源自投装置，完成两条线路开关互投或分段开关自投功能。

　　9. 通信总控单元

　　通讯总控单元对站内全部智能设备进行通讯管理、数据采集、信号监测，并执行主站下行命令，是全站的中心枢纽。具有事故总信号、预告总信号。

　　自动控制电铃、电笛。事故、预告音响有就地远方/切换开关，音响可引至远方(如值班室)50米。具有多发多收及主备通道自动切换功能。

　　能与GPS对时，能接入双以太网、SCADA系统，能和DCS系统和GIS系统相连。

　　五、结束语

　　计算机监控系统是一个分散分布式系统，采用CAN、RS485总线及双以太网通过双绞线连接各功能保护装置至通信总控单元，组成变电站监控系统，通信总控单元与上级调度端、当地监控系统连接，纳入调度自动化系统。各功能保护装置与被保护对象形成一对一的映射方式，各单元含有必须的各种保护功能。保护装置可装设开关柜上或集中组屏，它对相关一次设备进行保护、测量和控制，远方就地切换，就地操作与控制室、调度中心的操作互相闭锁，对采集的信息进行处理上送，在调度中心操作失效的情况下仍能完成对相关设备的保护、测量和控制功能。