摘 要：重點(diǎn)介紹了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在110kV及以下電壓等級(jí)的變電站的實(shí)現(xiàn)功能和應(yīng)用模式。從軟件、硬件設(shè)備各方面進(jìn)行系統(tǒng)功能闡述及設(shè)計(jì)模式的說(shuō)明。

　　關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)仿真雜志投稿,核心期刊論文發(fā)表,監(jiān)控系統(tǒng),變電站,以太網(wǎng),嵌入式,實(shí)時(shí)性,SCADA

　　一、引言

　　計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)按工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想，功能獨(dú)立、安全分散，集保護(hù)、測(cè)量、控制、遙信、遙調(diào)功能于一體，可以應(yīng)用在110kV及以下電壓等級(jí)的變電站、開(kāi)關(guān)站、配電室、大用戶以完成監(jiān)視、測(cè)控、繼電保護(hù)等功能。

　　二、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)

　　計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，是采用國(guó)際國(guó)內(nèi)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約及接口方式，可以和智能設(shè)備相聯(lián)，進(jìn)行信息交換，其主要功能與特點(diǎn)為：

　　1.軟件分散分布式設(shè)計(jì)、硬件模塊化。

　　每個(gè)功能裝置面向變電站內(nèi)的一種二次設(shè)備，包括相應(yīng)一次設(shè)備全部保護(hù)、測(cè)量、遠(yuǎn)動(dòng)、控制功能，相互獨(dú)立，僅通過(guò)站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，向監(jiān)控系統(tǒng)傳送和接收信息。功能齊全，配置靈活，具有極高的可靠性，被認(rèn)為是綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

　　2.通信網(wǎng)絡(luò)采用雙以太網(wǎng)技術(shù)、成熟CAN和RS485總線

　　將每個(gè)設(shè)備通過(guò)雙以太網(wǎng)口直接并入到雙以太網(wǎng)交換機(jī)中。網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議全部固化在專用芯片上，完全符合ISO定義的開(kāi)放系統(tǒng)互連模型，協(xié)議的每一層面面向測(cè)控網(wǎng)都是最優(yōu)的，可使控制信號(hào)非常可靠地傳輸。

　　可根據(jù)數(shù)據(jù)特征進(jìn)行不同處理，故障信息自動(dòng)上報(bào)與巡測(cè)相結(jié)合，使站內(nèi)通訊信息傳送更加合理化，合理分配通訊負(fù)荷，徹底克服了主從式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的瓶頸現(xiàn)象。

　　3.良好的抗振動(dòng)性和抗干擾性、高可靠性

　　裝置設(shè)計(jì)為全密封、分層鋁合金隔離、強(qiáng)電和弱電接地分離;采用先進(jìn)的表面安裝技術(shù)和屏蔽技術(shù)，抗干擾能力和抗振動(dòng)性能極強(qiáng)，滿足IEC-255相關(guān)指標(biāo)。

　　4.分布式事故追憶功能、故障錄波、事故記錄，可存儲(chǔ)相應(yīng)自己的最近32個(gè)SOE。

　　5.系統(tǒng)友好、功能完善

　　采用平臺(tái)式支持多應(yīng)用軟件，模塊化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)圖采用全圖形彈出式菜單，全鼠標(biāo)操作在線報(bào)表系統(tǒng)，結(jié)合曲線、棒圖信息，滿足用戶實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)錄入語(yǔ)音、圖象等。

　　三、監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)模式

　　該系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)是以分散型嵌入式為指導(dǎo)思想，面向各對(duì)象設(shè)計(jì)。軟件主要模塊包括：

　　1.實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊

　　可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)的全部功能，符合調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程(DL5003-91、DL5002-91)。滿足電網(wǎng)調(diào)度實(shí)時(shí)性、安全性、可靠性及實(shí)用化要求。遠(yuǎn)動(dòng)工作站利用中央總控通訊裝置實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)功能，接收信息采用直采直送方式，當(dāng)站控層遠(yuǎn)動(dòng)工作站以外的計(jì)算機(jī)故障時(shí)調(diào)度端也能收到變電站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

　　2.通訊接口模塊

　　滿足三級(jí)調(diào)度主站的不同要求，采用部頒CDT規(guī)約同時(shí)兼容101規(guī)約，雙通道自動(dòng)切換,在任一臺(tái)遠(yuǎn)動(dòng)工作站正常情況下主備通道都有正確上傳報(bào)文。遠(yuǎn)動(dòng)接口設(shè)備可通過(guò)GPS進(jìn)行時(shí)鐘校時(shí)，也可實(shí)現(xiàn)與調(diào)度的時(shí)鐘同步。具有運(yùn)行維護(hù)接口，具有在線自診斷，遠(yuǎn)方診斷，遠(yuǎn)方組態(tài)及通訊監(jiān)視功能。

　　3.SCADA應(yīng)用模塊

　　SCADA是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的DCS與電力自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)具有密碼保護(hù)，能設(shè)定操作級(jí)別和相應(yīng)的權(quán)限，并對(duì)不同操作員進(jìn)行權(quán)限限制。系統(tǒng)中可對(duì)各微機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行授權(quán)設(shè)定值修改。

　　遙控及遙調(diào)操作時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)主機(jī)發(fā)出控制命令，自動(dòng)校驗(yàn)操作者的操作權(quán)限及口令，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的合、分閘操作，或有載調(diào)壓變壓器的檔位升降，顯示操作結(jié)果并自動(dòng)記錄操作者、操作對(duì)象及操作時(shí)間。

　　4.數(shù)據(jù)管理模塊

　　對(duì)實(shí)時(shí)采集到的模擬量、開(kāi)關(guān)量，按照設(shè)定時(shí)間間隔自動(dòng)轉(zhuǎn)存于硬盤(pán)。對(duì)模擬量進(jìn)行合理性校驗(yàn)、上下限比較。對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描，分辨率≤1ms，對(duì)開(kāi)關(guān)變位做事件記錄并輸出告警，對(duì)重要?dú)v史數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并存盤(pán)。系統(tǒng)重啟時(shí)，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。編輯、管理為全圖形界面。

　　對(duì)日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù)、月報(bào)數(shù)據(jù)、年報(bào)數(shù)據(jù)以及報(bào)警記錄(開(kāi)關(guān)變位、數(shù)據(jù)越限、保護(hù)告警、通道事項(xiàng))等數(shù)據(jù)永久保存，對(duì)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)可進(jìn)行回顧打印。

　　根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算，產(chǎn)生電壓合格率、日/月/年的負(fù)荷最大、最小值、負(fù)荷率以及電能量分時(shí)段累計(jì)值、數(shù)字輸入狀態(tài)量邏輯運(yùn)算值、設(shè)備正常/異常變位次數(shù)等，支持各種計(jì)算和組合計(jì)算，如加、減、乘、除、乘方、開(kāi)方各種邏輯運(yùn)算、條件判斷。

　　5.交互功能模塊

　　提供圖形顯示、表格及曲線顯示、以及豐富的電力系統(tǒng)專用符號(hào)。可以形象觀察實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)的變化，定制各種實(shí)時(shí)報(bào)表、趨勢(shì)曲線、日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表(負(fù)荷報(bào)表、電壓報(bào)表、負(fù)荷曲線等);設(shè)定定時(shí)打印或隨機(jī)打印任一報(bào)表。

　　具有報(bào)警功能，能提供語(yǔ)音報(bào)警、聲音報(bào)警、報(bào)警畫(huà)面，報(bào)警文件具有完整性，只有被授權(quán)人才可修改。

　　6.VQC模塊

　　通過(guò)綜合分析采集到的遙測(cè)量、開(kāi)關(guān)刀閘信號(hào)以及各類保護(hù)信號(hào)，自動(dòng)提供對(duì)分接頭開(kāi)關(guān)的遙調(diào)和電容器分合的遙控功能，從而實(shí)現(xiàn)變電站的電壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖顑?yōu)化。VQC調(diào)節(jié)操作，不需要人工干預(yù)，自動(dòng)提示操作員是遙升還是遙降，并能夠?qū)崿F(xiàn)遙控返校的自動(dòng)執(zhí)行。

　　四、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備配置

　　1.變壓器保護(hù)測(cè)控裝置

　　由微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置、變壓器后備保護(hù)測(cè)控裝置(高低壓側(cè))、主變測(cè)控單元、非電量保護(hù)裝置共同組成并完成實(shí)現(xiàn)功能：

　　保護(hù)功能包括：差流速斷保護(hù)(兩側(cè)或三側(cè)差動(dòng)保護(hù))、比率差動(dòng)保護(hù)(可單獨(dú)投退CT斷線閉鎖和二次諧波、CT二次回路斷線報(bào)警及閉鎖差動(dòng)保護(hù))、三段復(fù)合電壓閉鎖過(guò)電流保護(hù)、接地零序保護(hù)(三段零序過(guò)流保護(hù)，帶零序方向)、不接地零序保護(hù)(一段定值二段時(shí)限的零流閉鎖零壓保護(hù))、間隙接地零序保護(hù)(一段定值二段時(shí)限的間隙零序過(guò)流保護(hù))等。

　　遙信、通訊、遙測(cè)功能 包括：

　　控制功能包括：就地操作及遠(yuǎn)方遙控分合開(kāi)關(guān)，裝置內(nèi)設(shè)操作回路，具有彈簧未儲(chǔ)能閉鎖合閘回路、防跳回路;就地、遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)分接頭位置，遙調(diào)分接頭急停。

　　2.線路距離保護(hù)測(cè)控裝置

　　微機(jī)線路距離保護(hù)測(cè)控裝置，完成110kV線路保護(hù)測(cè)控功能，主要功能如下：四段接地距離保護(hù)、四段相間距離保護(hù)、不對(duì)稱故障相繼速動(dòng)保護(hù)、PT斷線后自動(dòng)投入的兩段過(guò)流保護(hù)、四段零序過(guò)流保護(hù)等

　　3.線路保護(hù)測(cè)控裝置

　　微機(jī)線路保護(hù)測(cè)控裝置，完成35kV、10kV線路保護(hù)測(cè)控功能，主要功能如下：三段式定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)(帶方向、低壓閉鎖)、三相四次重合閘及四次合閘后加速功能、低頻減載保護(hù)，帶滑差及低電壓閉鎖，閉鎖重合閘等。

　　4.公共測(cè)控單元

　　測(cè)控功能：可以對(duì)6組電壓量、2組電流量、6路溫度采集、8路直流測(cè)量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量;可以采集128路開(kāi)入量;遙控8個(gè)對(duì)象的分、合閘，或用于其他控制。

　　5.微機(jī)分段保護(hù)測(cè)控裝置

　　微機(jī)分段保護(hù)測(cè)控裝置，完成35kV分段保護(hù)測(cè)控功能，主要功能如下：充電保護(hù)，兩段定時(shí)限過(guò)流保護(hù)。

　　6.電容器保護(hù)測(cè)控裝置

　　微機(jī)電容器保護(hù)測(cè)控裝置，完成電容器保護(hù)測(cè)控功能，主要功能如下：過(guò)電流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、失壓保護(hù)、低壓保護(hù)、不平衡電壓、不平衡電流等。

　　7. PT測(cè)控及并列切換裝置

　　微機(jī) PT監(jiān)測(cè)切換裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩組PT電壓的實(shí)時(shí)測(cè)控，完成兩組相同電壓等級(jí)PT的并列及解列操作，并具有母線接地報(bào)警功能。主要功能如下：

　　測(cè)量?jī)啥文妇�電壓、PT高壓、低壓斷線告警、母線絕緣監(jiān)視、母線過(guò)壓、欠壓告警、零序過(guò)電壓報(bào)警等

　　8. 備自投裝置

　　微機(jī)備用電源自投裝置，完成兩條線路開(kāi)關(guān)互投或分段開(kāi)關(guān)自投功能。

　　9. 通信總控單元

　　通訊總控單元對(duì)站內(nèi)全部智能設(shè)備進(jìn)行通訊管理、數(shù)據(jù)采集、信號(hào)監(jiān)測(cè)，并執(zhí)行主站下行命令，是全站的中心樞紐。具有事故總信號(hào)、預(yù)告總信號(hào)。

　　自動(dòng)控制電鈴、電笛。事故、預(yù)告音響有就地遠(yuǎn)方/切換開(kāi)關(guān)，音響可引至遠(yuǎn)方(如值班室)50米。具有多發(fā)多收及主備通道自動(dòng)切換功能。

　　能與GPS對(duì)時(shí)，能接入雙以太網(wǎng)、SCADA系統(tǒng)，能和DCS系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)相連。

　　五、結(jié)束語(yǔ)

　　計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)分散分布式系統(tǒng)，采用CAN、RS485總線及雙以太網(wǎng)通過(guò)雙絞線連接各功能保護(hù)裝置至通信總控單元，組成變電站監(jiān)控系統(tǒng)，通信總控單元與上級(jí)調(diào)度端、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)連接，納入調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。各功能保護(hù)裝置與被保護(hù)對(duì)象形成一對(duì)一的映射方式，各單元含有必須的各種保護(hù)功能。保護(hù)裝置可裝設(shè)開(kāi)關(guān)柜上或集中組屏，它對(duì)相關(guān)一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、測(cè)量和控制，遠(yuǎn)方就地切換，就地操作與控制室、調(diào)度中心的操作互相閉鎖，對(duì)采集的信息進(jìn)行處理上送，在調(diào)度中心操作失效的情況下仍能完成對(duì)相關(guān)設(shè)備的保護(hù)、測(cè)量和控制功能。