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摘 要：介紹了力控監(jiān)控組態(tài)軟件在電力功角監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)后臺(tái)數(shù)據(jù)接收、分析處理及顯示等功能的應(yīng)用情況,并展望了其在電力行業(yè)中的應(yīng)用前景,同時(shí)也提出了一些電力應(yīng)用方面的建議。
關(guān)鍵詞：力控；組態(tài)；監(jiān)控；功角
分類號(hào)：TP311；TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1003-0492(2003)01-0016-02
作者簡(jiǎn)介：沈宇(1973-)，男，北京人，工程師，大學(xué)本科(在讀工程碩士)，1995年畢業(yè)于東北電力學(xué)院，現(xiàn)任華北電力科學(xué)研究院電力系統(tǒng)研究所工程師，主要從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化和繼電保護(hù)等方面的應(yīng)用研究工作。
作者單位：沈宇（華北電力科學(xué)研究院，北京，100045）
一.前言
隨著計(jì)算機(jī)以及通信技術(shù)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠、變電站、電網(wǎng)調(diào)度等二次監(jiān)控領(lǐng)域都希望利用組態(tài)軟件提高監(jiān)控水平、整合擴(kuò)展監(jiān)控內(nèi)容。
根據(jù)電力生產(chǎn)的特點(diǎn)，自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性和監(jiān)控的可靠性有著很高的要求，所以采用的組態(tài)軟件必須有很好的實(shí)時(shí)性與可靠性。
我們選擇力控組態(tài)軟件就是依據(jù)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(guó)產(chǎn)組態(tài)軟件在電力監(jiān)控領(lǐng)域是完全可以勝任的。
提高監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用效能和增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的易用性，也是自動(dòng)化發(fā)展中需要考慮的重要因素。
二.電力監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀
1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
分布式監(jiān)控
分層分布式監(jiān)控
集中監(jiān)控
分散就地監(jiān)控
2.系統(tǒng)功能
數(shù)據(jù)采集：包括模擬量、狀態(tài)量、脈沖量、保護(hù)信息、統(tǒng)一時(shí)鐘等的采集。
數(shù)據(jù)處理：包括告警判斷、統(tǒng)計(jì)計(jì)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(shì)曲線、日常報(bào)表、各類報(bào)告、設(shè)備配置等。
控制操作：包括操作票機(jī)制、五防機(jī)制、操作方法等。
系統(tǒng)管理：包括運(yùn)行記錄、設(shè)備信息、管理信息等。
Internet/Intranet上的Web瀏覽及遠(yuǎn)程診斷功能。
在線修改維護(hù)。
數(shù)據(jù)接口：利用電力通用規(guī)約與其他應(yīng)用系統(tǒng)（包括向上一級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
三.電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
今后電力監(jiān)控系統(tǒng)中將會(huì)包容更多的業(yè)務(wù)類型，電力信息化應(yīng)用、調(diào)度自動(dòng)化、電力市場(chǎng)應(yīng)用、安全穩(wěn)定監(jiān)控等多方面應(yīng)用也會(huì)進(jìn)一步得到擴(kuò)充加強(qiáng)。例如，充分利用高速網(wǎng)絡(luò)的通信手段后，監(jiān)控系統(tǒng)中采集的常規(guī)數(shù)據(jù)需要確保傳輸時(shí)延約≤500毫秒，部分命令數(shù)據(jù)只允許幾十毫秒的時(shí)延。
四.力控組態(tài)在“功角監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”項(xiàng)目中的應(yīng)用
1．項(xiàng)目背景簡(jiǎn)介
電力系統(tǒng)功角是反映系統(tǒng)穩(wěn)定性最主要的狀態(tài)量。實(shí)時(shí)測(cè)量功角，一方面調(diào)度員能實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)母線電壓和功角變化，及時(shí)發(fā)調(diào)度令；另一方面，分析人員可以提取電網(wǎng)動(dòng)態(tài)參數(shù)用于對(duì)電網(wǎng)離線分析計(jì)算模型進(jìn)行校核等。為此，我們研制了功角監(jiān)測(cè)裝置及相關(guān)系統(tǒng)。
2．項(xiàng)目實(shí)施方案
功角監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的后臺(tái)管理機(jī)利用力控組態(tài)形成SPMS軟件平臺(tái)，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)可分布在多臺(tái)后臺(tái)管理機(jī)上，采用以太網(wǎng)連接。設(shè)計(jì)單一后臺(tái)管理機(jī)可同時(shí)接收8個(gè)現(xiàn)場(chǎng)功角監(jiān)測(cè)裝置PMU的上傳數(shù)據(jù)，并對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步判斷、處理和分析。此外，SPMS軟件平臺(tái)具有網(wǎng)絡(luò)瀏覽、高級(jí)分析應(yīng)用數(shù)據(jù)接口等功能。
3．項(xiàng)目實(shí)施情況
前置機(jī)端分別安裝在河北省姜家營(yíng)500kV變電站、韓城220kV變電站和徐莊220kV變電站，后臺(tái)管理機(jī)暫放置在我院。通訊方式采用電力專用MODEM，通信波特率9600，數(shù)據(jù)包接收間隔100毫秒。目前我們正在與華北電力集團(tuán)調(diào)度局通力合作，近期完成高速網(wǎng)絡(luò)通信方式，并擴(kuò)展軟件平臺(tái)的功能。
系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)圖
4．力控組態(tài)的具體應(yīng)用
4.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容
本項(xiàng)目中需要采集各變電站或發(fā)電廠的母線電壓（1~2組/廠站）、頻率、流過(guò)主要線路或變壓器的潮流（8組/廠站）、以及各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的就地GPS時(shí)標(biāo)等。所有數(shù)據(jù)可以方便地在組態(tài)環(huán)境中應(yīng)用“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)→數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)”完成相應(yīng)量值的定義。其中根據(jù)監(jiān)測(cè)處理的需要，我們還自定義了多種點(diǎn)類型，應(yīng)用十分方便。
可自定義的數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)結(jié)構(gòu)
4.2 數(shù)據(jù)采集
數(shù)據(jù)采集間隔保持100毫秒，驅(qū)動(dòng)程序與數(shù)據(jù)庫(kù)處理程序的數(shù)據(jù)交互采用多線程自動(dòng)完成。通過(guò)我們多次的RTDS數(shù)字模型試驗(yàn)，力控組態(tài)保證了在多站端同時(shí)通訊時(shí)的穩(wěn)定性和快速性。
我們編制了“提取數(shù)據(jù)”的功能，在由于某些原因未接收到站端數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)通訊驅(qū)動(dòng)執(zhí)行取數(shù)命令，并由驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒀a(bǔ)充數(shù)據(jù)插入到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的相應(yīng)時(shí)標(biāo)位置。
歷史數(shù)據(jù)提取
4.3 數(shù)據(jù)處理
在應(yīng)用程序初始化中，我們利用力控組態(tài)中提供的間接變量對(duì)所有模擬量和狀態(tài)量作了再定義，這樣便于在數(shù)據(jù)計(jì)算應(yīng)用中替換數(shù)據(jù)或做循環(huán)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(tài)量的變位、計(jì)算出的功角差變化、通訊設(shè)備異常等，能夠應(yīng)用“報(bào)警記錄工具”或“數(shù)據(jù)表控件”以不同形式記錄下來(lái)故障、告警以及各種操作事件。
異常狀態(tài)處理
告警查詢
在“數(shù)據(jù)改變動(dòng)作”等動(dòng)作腳本的應(yīng)用中，我們使用力控組態(tài)程序內(nèi)置的過(guò)程語(yǔ)句編輯了許多邏輯分析模塊，以最容易的方式實(shí)現(xiàn)了核心邏輯判斷。
4.4 畫面顯示
動(dòng)態(tài)畫面顯示總是組態(tài)軟件的優(yōu)勢(shì)。
在軟件中繪制電氣接線圖、流程圖，使用“工具箱”并結(jié)合 “動(dòng)畫連接”功能，就可以在極短的時(shí)間里完成圖形繪制、顏色定義、數(shù)據(jù)輸出、動(dòng)畫效果、操作連接以及相應(yīng)的邏輯功能設(shè)定。
我們編制了四個(gè)子窗口，任意切換顯示多廠站模擬量的實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線、盤表信息、數(shù)據(jù)信息等；還編制了歷史趨勢(shì)曲線分析窗口，用以查詢分析數(shù)據(jù)的歷史狀態(tài)，并可以在同一趨勢(shì)曲線圖中繪制多條曲線以及數(shù)據(jù)的疊加曲線，從而以最直觀的方式進(jìn)行分析工作。
利用“工具箱→子圖精靈→萬(wàn)用報(bào)表”輕松地編制了日常負(fù)荷的定時(shí)報(bào)表；利用“歷史追憶控件”與“歷史趨勢(shì)曲線”相結(jié)合，可以在查看曲線的同時(shí)查詢到具有準(zhǔn)確現(xiàn)場(chǎng)時(shí)標(biāo)的歷史數(shù)據(jù)。
通過(guò)力控組態(tài)中提供的多種繪圖工具和控件編制了一個(gè)組合窗口，用以動(dòng)態(tài)設(shè)置定值、廠站線路名稱、測(cè)量基站、設(shè)備信息、使用權(quán)限、校對(duì)時(shí)鐘、管理信息等內(nèi)容。
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