變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

基于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和技術(shù)的自動化，stc自動化已發(fā)展起來。我國的變電站自動化工作大約從20世紀(jì)90年代開始，從技術(shù)合理性及減少設(shè)備重復(fù)配置、簡化維護(hù)工作量等方面考慮，保護(hù)、控制、測量相結(jié)合是發(fā)展趨勢。本文描述的系統(tǒng)就是一個保護(hù)、控制、測量相結(jié)合的現(xiàn)代化的新型變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)。1軟硬件平臺對比本系統(tǒng)以WindowsNT為操作系統(tǒng)平臺，采用以太總線網(wǎng)結(jié)構(gòu)和星型連線方式，結(jié)合分布式結(jié)構(gòu)和客戶/服務(wù)器模式，使得軟硬件平臺可以根據(jù)用戶需要靈活配置。1.1小型太系統(tǒng)線網(wǎng)本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器、前置機、各類工作站、打印機和其它客戶機組成一個小型以太總線網(wǎng)，同時采用星型連線，既簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)擴容，又提高了系統(tǒng)的可靠性，不會因為一個節(jié)點出現(xiàn)故障或一段接線斷開而影響到整個網(wǎng)絡(luò)。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。1.2技術(shù)方面的應(yīng)用系統(tǒng)以PC機為硬件平臺。90年代以來，為了適應(yīng)客戶/服務(wù)器系統(tǒng)平臺的需要，PC機的綜合性能較之以往有了很大提高，包括可支持多CPU、提供強大的數(shù)據(jù)吞吐能力、保護(hù)能力及網(wǎng)絡(luò)接口能力，增強了機器配置能力，而且PC服務(wù)器則具備更強的數(shù)據(jù)存儲、文件及外設(shè)共享、網(wǎng)絡(luò)管理等功能，專門適合在局域網(wǎng)中應(yīng)用的需要。另外，從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢看，PC機在客戶/服務(wù)器模式中的應(yīng)用最廣，可配置的系統(tǒng)軟件和工具軟件更豐富，可擁有的應(yīng)用軟件也更多，因此本系統(tǒng)的硬件平臺全部由PC機組成。1.3客戶/服務(wù)器模式整個系統(tǒng)軟件采用面向?qū)ο蠛湍K化的設(shè)計方法以及分布式結(jié)構(gòu)與客戶/服務(wù)器模式相結(jié)合的設(shè)計思想，具有功能豐富、強大、靈活等特點，大致可分為三類：⑴操作系統(tǒng)軟件；⑵數(shù)據(jù)庫管理軟件；⑶變電站監(jiān)控系統(tǒng)功能應(yīng)用軟件。圖2給出了系統(tǒng)軟件的層次結(jié)構(gòu)圖。1.3.1開發(fā)植物惡意軟件本系統(tǒng)以Windows2000Server中文版作為系統(tǒng)軟件的操作平臺，個別客戶機由于特殊需要還選用中文版WindowsXPProfessional操作系統(tǒng)。1.3.2數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)通過分析、比較各類數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要性能后，本系統(tǒng)選用的是Microsoft公司的SQLServer2000數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。由于MSSQLServer是目前最流行的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之一，具備網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，支持客戶/服務(wù)器計算模式和目前最常用的數(shù)據(jù)庫查詢語言——SQL。該查詢語言特別適合在客戶/服務(wù)器環(huán)境下工作，其數(shù)據(jù)的安全性好，可靠性高，管理功能強大，故而可以很好地完成管理歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)的任務(wù)。1.3.3監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)本系統(tǒng)的變電站監(jiān)控系統(tǒng)功能應(yīng)用軟件由以下六部分組成：(1)前置機信息處理程序，(2)歷史數(shù)據(jù)管理程序，(3)調(diào)度員界面程序，(4)圖形編輯程序，(5)報表程序，(6)瀏覽器程序。其中前置機信息處理程序充當(dāng)?shù)氖恰胺?wù)器”，其他應(yīng)用程序則作為客戶端程序，從而構(gòu)成了典型的客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)。在SCADA系統(tǒng)中，客戶端應(yīng)用程序主要是向服務(wù)器程序請求實時數(shù)據(jù)信息，如查詢并顯示實時數(shù)據(jù)、曲線、棒圖等，由服務(wù)器處理這些請求，并通過網(wǎng)絡(luò)將結(jié)果發(fā)布到各個客戶端，從而實現(xiàn)了客戶/服務(wù)器計算模式。在上述軟件中，除了報表子系統(tǒng)的前臺界面采用MicrosoftExcel2000開發(fā)，報表子系統(tǒng)的后臺服務(wù)程序、表管理程序和包括數(shù)據(jù)修補等功能在內(nèi)的幾個小模塊采用VisualBasic6.0開發(fā)外，整個系統(tǒng)軟件的核心部分全部采用VisualC++6.0開發(fā)。由于這些軟件開發(fā)工具以及前面提到的商用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)SQLServer2000都是目前最流行的軟件開發(fā)工具，且均為Microsoft公司的產(chǎn)品，彼此間接口性能良好，因此由它們開發(fā)出來的程序，較之由其他軟件工具開發(fā)的程序，在同為Microsoft公司推出的Windows操作系統(tǒng)平臺（如WindowsXP,Windows2000Server）上運行時，能獲得最全面的功能支持。如通過Windows的API接口函數(shù)、動態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)（DDE）和動態(tài)鏈接庫（DLL）等，使上述軟件程序無須更改任何代碼即可移植在Windows操作系統(tǒng)上運行。圖3給出了系統(tǒng)的軟件流程總框圖。2系統(tǒng)功能的特點下面主要介紹本系統(tǒng)在傳統(tǒng)的變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上所增加的功能。2.1計算機測控系統(tǒng)的構(gòu)成說明(1）變電站五防功能含防止誤分、合斷路器，防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān)，防止帶電掛（合）接地線（接地開關(guān)），防止帶接地線（接地開關(guān)）合斷路器（隔離開關(guān)），防止誤入帶電間隔。(2）變電站五防系統(tǒng)由三層構(gòu)成，分別是站控層防誤、間隔層測控單元防誤以及單元電氣閉鎖。所有操作均經(jīng)防誤閉鎖，并有出錯報警和判斷信息輸出。站控層實現(xiàn)面向全站設(shè)備的綜合操作閉鎖功能；間隔層測控單元防誤實現(xiàn)本單元所控制的設(shè)備的的操作閉鎖功能；單元電氣閉鎖實現(xiàn)對本間隔電動操作的隔離開關(guān)和接地開關(guān)的防誤操作。(3）間隔層測控單元間具備直接通訊功能，且不依賴站控層設(shè)備。測控單元間聯(lián)鎖邏輯需要的信號由其它測控裝置準(zhǔn)確快速傳送，測控單元充分考慮通信中斷以及邏輯關(guān)聯(lián)的測控裝置檢修時的防誤功能的安全實現(xiàn)。(4）站控層防誤系統(tǒng)即微機五防系統(tǒng)，由五防主機、電腦編碼器（含電腦鑰匙）、電腦鎖具三大部分組成。微機五防系統(tǒng)既可與主機共用一臺計算機，也可單獨設(shè)立一臺微機五防工作站。微機五防系統(tǒng)滿足如下基本功能要求：◆具備五防數(shù)據(jù)庫組態(tài)、五防接線圖繪制、五防權(quán)限設(shè)置功能，操作票編輯、執(zhí)行、管理功能，工作票管理功能?！魧ψ詣踊到y(tǒng)的防誤閉鎖功能：具有所有設(shè)備的防誤操作規(guī)則，并充分應(yīng)用自動化系統(tǒng)中電氣設(shè)備的閉鎖功能實現(xiàn)防誤閉鎖。自動化系統(tǒng)遙控經(jīng)過五防規(guī)則校驗，如果不滿足五防規(guī)則，列出五防規(guī)則校驗結(jié)果報告，指出哪些規(guī)則不滿足，禁止遙控；如果滿足五防規(guī)則，監(jiān)控后臺下發(fā)遙控命令到裝置?！舫绦虻木幹屏η蠛唵?、可靠、實用，并具有自動校驗功能，必須有效防止“走空程”（操作過程中漏項），并具備當(dāng)自動化系統(tǒng)控制失靈時解除閉鎖的應(yīng)急措施。(5）微機五防系統(tǒng)須采用與自動化系統(tǒng)一體化模式，它是指在邏輯意義上微機五防系統(tǒng)與自動化系統(tǒng)融為一體。◆微機五防系統(tǒng)與自動化系統(tǒng)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)總線，五防模塊與自動化系統(tǒng)的其他應(yīng)用模塊一樣從同一個實時庫獲得數(shù)據(jù)；◆微機五防系統(tǒng)與自動化系統(tǒng)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫組態(tài)，五防數(shù)據(jù)直接從自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)中挑選測點，編輯五防屬性，如合分規(guī)則，操作術(shù)語等；◆微機五防系統(tǒng)與自動化系統(tǒng)具有統(tǒng)一的畫面編輯，可以直接采用自動化系統(tǒng)的畫面作為五防的畫面，不用重新制作。(6）微機五防系統(tǒng)還符合DL/T687-1999中的相關(guān)要求。2.2設(shè)計參數(shù)及功能(1）繼電保護(hù)工作站能實現(xiàn)對保護(hù)信息、故障錄波文件、開關(guān)變位信息的應(yīng)用處理和儲存，對保護(hù)裝置的日常運行進(jìn)行監(jiān)測，定期校核保護(hù)裝置定值，并能將保護(hù)信息和故障錄波文件按照各級調(diào)度中心信息定制的要求，及時、完整地上傳至各級調(diào)度中心。(2）繼電保護(hù)工作站提供以下功能◆自動監(jiān)測工作站軟、硬件工作情況，具備“看門狗”功能,自動恢復(fù)被掛起的進(jìn)程，硬件故障時給出告警信息并上傳主站；自動監(jiān)視工作站與保護(hù)及錄波裝置之間的通信通道，通道中斷時給出告警信息并上送主站?！舭凑崭骷壵{(diào)度中心要求收集變電站一、二次設(shè)備基本信息及其關(guān)聯(lián)關(guān)系，形成保護(hù)配置圖后上傳至各級調(diào)度中心。信息中包括保護(hù)裝置的程序版本、故障錄波裝置的容量（模擬量輸入數(shù)、開關(guān)量輸入數(shù)）、故障錄波裝置的輸入量（模擬量及開關(guān)量通道）名稱等?！籼峁┖啽愕倪\行維護(hù)工具以實現(xiàn)保護(hù)裝置的“掛牌”，修改和維護(hù)工作站運行參數(shù)，并且能夠方便地對工作站儲存的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索。◆繼電保護(hù)工作站的事件告警和信息能夠分級、分類顯示?！衾^電保護(hù)工作站能從繼電保護(hù)裝置取得如下信息：保護(hù)裝置的當(dāng)前定制區(qū)號及各區(qū)定制、保護(hù)裝置采集到的模擬量、保護(hù)開入變位及異常告警、保護(hù)動作信息、保護(hù)裝置錄波文件。原則上要求能夠取到的信息與保護(hù)裝置調(diào)試口可送出的信息相一致?！衾^電保護(hù)工作站能從故障錄波裝置取得如下信息：錄波簡報、錄波文件列表以及錄波文件。可以將取到的錄波文件轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的COMTRADE99格式?！翡洸ㄎ募峁氨Ａ簟睒?biāo)志，此類錄波文件永久保留，不能被定期清除?！艟邆涠ㄖ敌：斯δ?，可以按照設(shè)定的周期從保護(hù)裝置取得運行定值并與工作站中儲存的定值進(jìn)行比對，出現(xiàn)不對應(yīng)情況時作為一個事件上送主站，同時上送兩份不對應(yīng)定值?！艟邆湟欢ǖ男畔㈩A(yù)處理功能。事故后在規(guī)定時間內(nèi)綜合個點保護(hù)和錄波器的報文形成故障報告，報告包括事故簡題、故障時間、故障設(shè)備、測距結(jié)果、保護(hù)動作情況、開關(guān)量動作清單、相關(guān)錄波文件列表等?！粼谧诱鞠到y(tǒng)的設(shè)計中，須預(yù)留專門模塊用于包括子站系統(tǒng)軟、硬件升級記錄，站內(nèi)保護(hù)信息點表等工程文檔的儲存，作為子站的一個功能專門集中存放。◆具備完善的數(shù)據(jù)庫管理功能，可以靈活地按照各種要求和格式形成報表。(3）繼電保護(hù)工作站的性能指標(biāo)◆可同時接入裝置臺數(shù)不小于255，接入單元支持分散安裝；◆可同時轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度數(shù)≥5，并能按照各級調(diào)度中心不同的信息定制要求實現(xiàn)信息轉(zhuǎn)發(fā)；◆所有存儲設(shè)備容量至少留有30%的備用容量，當(dāng)磁盤容量小于15%時給出告警信息；◆工作站的存儲容量不小于120G或可配置網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備；◆保護(hù)事件：由保護(hù)裝置到子站時間≤5s，子站到主站≤5s；故障簡報：子站到主站≤10s；查詢響應(yīng)時間：保護(hù)定值，一般情況下≤5s，極端情況下≤30s；模擬量及開入狀態(tài)≤10；保護(hù)錄波子站到主站時間（600K以內(nèi)）≤5s;◆系統(tǒng)可用率≥99%，CPU負(fù)荷率正常情況下≤25%，大批量數(shù)據(jù)處理情況下≤50%；網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷率正常情況下平均負(fù)荷≤5%，電網(wǎng)事故情況下≤10%。3計算機監(jiān)控系統(tǒng)◆模擬量測量綜合誤差≤0.5%；◆電網(wǎng)頻率測量誤差≤0.005Hz;◆站內(nèi)事件順序記錄分辨率（SOE）≤2ms;◆遙測信息響應(yīng)時間（從I/O輸入端至遠(yuǎn)動工作站出口）≤3s;◆遙信變化響應(yīng)時間（從I/O輸入端至遠(yuǎn)動工作站出口）≤2s;◆控制命令從生成到輸出的時間≤1s◆遙控動作成功率≥99.99%；◆事故時遙信年正確動作率≥99%；◆系統(tǒng)平均故障間隔時間（MTBF）≥20000h（其中I/O單元模件MTBF≥50000h）;◆間隔級測控單元平均無故障間隔時間≥40000h;◆各工作站的CPU平均負(fù)荷率：正常時（任意30min內(nèi)）≤30%，電力系統(tǒng)故障（10s內(nèi)）≤50%；◆監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平均負(fù)荷率：正常時（任意30min內(nèi)）≤30%，電力系統(tǒng)故障（10s內(nèi)）≤50%；◆模數(shù)轉(zhuǎn)換分辨率≥14位；◆非電氣量變送器輸出4～20mA或0～5V;◆歷史