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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)測系統(tǒng)中實現(xiàn)后臺數(shù)據(jù)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(yè)中的應用前景,同時也提出了一些電力應用方面的建議。
關(guān)鍵詞：力控；組態(tài)；監(jiān)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(yè)于東北電力學院，現(xiàn)任華北電力科學研究院電力系統(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(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、整合擴展監(jiān)控內(nèi)容。
根據(jù)電力生產(chǎn)的特點，自動化系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集的實時性和監(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時性與可靠性。
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)的開發(fā)、應用效能和增強現(xiàn)場運行的易用性，也是自動化發(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、保護信息、統(tǒng)一時鐘等的采集。
數(shù)據(jù)處理：包括告警判斷、統(tǒng)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(shè)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(tǒng)管理：包括運行記錄、設(shè)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(shù)據(jù)接口：利用電力通用規(guī)約與其他應用系統(tǒng)（包括向上一級自動化系統(tǒng)）進行數(shù)據(jù)交換。
三.電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
今后電力監(jiān)控系統(tǒng)中將會包容更多的業(yè)務類型，電力信息化應用、調(diào)度自動化、電力市場應用、安全穩(wěn)定監(jiān)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(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)需要確保傳輸時延約≤500毫秒，部分命令數(shù)據(jù)只允許幾十毫秒的時延。
四.力控組態(tài)在“功角監(jiān)測系統(tǒng)”項目中的應用
1．項目背景簡介
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。實時測量功角，一方面調(diào)度員能實時監(jiān)視系統(tǒng)母線電壓和功角變化，及時發(fā)調(diào)度令；另一方面，分析人員可以提取電網(wǎng)動態(tài)參數(shù)用于對電網(wǎng)離線分析計算模型進行校核等。為此，我們研制了功角監(jiān)測裝置及相關(guān)系統(tǒng)。
2．項目實施方案
功角監(jiān)測系統(tǒng)的后臺管理機利用力控組態(tài)形成SPMS軟件平臺，歷史數(shù)據(jù)庫可分布在多臺后臺管理機上，采用以太網(wǎng)連接。設(shè)計單一后臺管理機可同時接收8個現(xiàn)場功角監(jiān)測裝置PMU的上傳數(shù)據(jù)，并對實時數(shù)據(jù)進行初步判斷、處理和分析。此外，SPMS軟件平臺具有網(wǎng)絡(luò)瀏覽、高級分析應用數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)包接收間隔100毫秒。目前我們正在與華北電力集團調(diào)度局通力合作，近期完成高速網(wǎng)絡(luò)通信方式，并擴展軟件平臺的功能。
系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)圖
4．力控組態(tài)的具體應用
4.1 監(jiān)測內(nèi)容
本項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、流過主要線路或變壓器的潮流（8組/廠站）、以及各個現(xiàn)場的就地GPS時標等。所有數(shù)據(jù)可以方便地在組態(tài)環(huán)境中應用“實時數(shù)據(jù)庫→數(shù)據(jù)庫組態(tài)”完成相應量值的定義。其中根據(jù)監(jiān)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(shù)據(jù)庫點結(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)動程序與數(shù)據(jù)庫處理程序的數(shù)據(jù)交互采用多線程自動完成。通過我們多次的RTDS數(shù)字模型試驗，力控組態(tài)保證了在多站端同時通訊時的穩(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，通過通訊驅(qū)動執(zhí)行取數(shù)命令，并由驅(qū)動程序?qū)⒀a充數(shù)據(jù)插入到歷史數(shù)據(jù)庫的相應時標位置。
歷史數(shù)據(jù)提取
4.3 數(shù)據(jù)處理
在應用程序初始化中，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)計算應用中替換數(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、計算出的功角差變化、通訊設(shè)備異常等，能夠應用“報警記錄工具”或“數(shù)據(jù)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(tài)處理
告警查詢
在“數(shù)據(jù)改變動作”等動作腳本的應用中，我們使用力控組態(tài)程序內(nèi)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(xiàn)了核心邏輯判斷。
4.4 畫面顯示
動態(tài)畫面顯示總是組態(tài)軟件的優(yōu)勢。
在軟件中繪制電氣接線圖、流程圖，使用“工具箱”并結(jié)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(shù)據(jù)輸出、動畫效果、操作連接以及相應的邏輯功能設(shè)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(shù)據(jù)信息等；還編制了歷史趨勢曲線分析窗口，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(jié)合，可以在查看曲線的同時查詢到具有準確現(xiàn)場時標的歷史數(shù)據(jù)。
通過力控組態(tài)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(tài)設(shè)置定值、廠站線路名稱、測量基站、設(shè)備信息、使用權(quán)限、校對時鐘、管理信息等內(nèi)容。
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