【正文】 、數(shù)字濾波和處理技術(shù)，能保證各種量值的測(cè)量精度要求。3)變電站設(shè)備和電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，故障信息，設(shè)備操作等采用屏幕顯示，電氣操作人員可通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行全面監(jiān)視與操作，取代了常規(guī)中央信號(hào)屏，控制屏等有關(guān)設(shè)備，為電氣操作人員提供了方便直觀的監(jiān)控條件。5)能減少重復(fù)性硬件設(shè)備，節(jié)約大量控制電纜，縮小控制室建筑面積，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。7)監(jiān)控系統(tǒng)可通過(guò)Mls系統(tǒng)上互聯(lián)網(wǎng)，這樣電氣管理人員可在異地通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)直接監(jiān)視變電站的工作情況?？傊?，變電站監(jiān)控系統(tǒng)是提高變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平、降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，向用戶提供高質(zhì)量電能的重要技術(shù)措施之一，具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化、操作監(jiān)視屏幕化，運(yùn)行管理智能化的基本特征，為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、配電自動(dòng)化和電網(wǎng)的現(xiàn)代化管理奠定了良好的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的變電站大多采用常規(guī)的設(shè)備, 它的二次設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 可靠性不強(qiáng), 沒(méi)有故障自診斷能力, 只在計(jì)劃停車或保護(hù)裝置發(fā)生拒動(dòng)和誤動(dòng)時(shí)才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。傳統(tǒng)變電站大多不具備調(diào)壓手段, 且缺乏科學(xué)的電能質(zhì)量考核辦法,不能滿足企業(yè)考核的需求。傳統(tǒng)變電站二次設(shè)備體積大、笨重, 器件組屏數(shù)量多, 因此, 控制室和繼電保護(hù)室占地面積大, 不能滿足企業(yè)發(fā)展和擴(kuò)規(guī)的要求。變電站要做到優(yōu)質(zhì)、可靠、安全運(yùn)行, 必須掌握系統(tǒng)的運(yùn)行工況, 才能采取一系列的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)手段。5) 設(shè)備可靠性差, 維護(hù)量大。 相比較而言，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)越性體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1) 提高供電質(zhì)量及電壓合格率。2) 提高變電站的安全、可靠運(yùn)行水平。由于微機(jī)的應(yīng)用, 更突出了自動(dòng)裝置和四遙裝置的有利特點(diǎn), 這使得變電站的一、二次設(shè)備的可靠性大大提高。變電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后, 監(jiān)視、測(cè)量、記錄、抄表等工作由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成, 提高了測(cè)量精度, 避免了人為誤差。4) 減小占地面積。5) 減少維護(hù)工作量, 減少勞動(dòng)強(qiáng)度, 實(shí)現(xiàn)減人增效。本課題來(lái)自東湖龍礦35KV地面變電所，研究對(duì)象為該變電站監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)。、河流本地區(qū)地形為丘陵地帶，地面工業(yè)廣場(chǎng)海拔高度800m，土壤為黃土。全年主要風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，最大風(fēng)速25m/s，年平均雷暴日為40日。 本礦井為低瓦斯礦井，礦井設(shè)計(jì)能力為年產(chǎn)120萬(wàn)噸，在冊(cè)職工人數(shù)為5000人。H，基本電費(fèi)按安裝容量計(jì)收為5元/KVA。變電所有一、二類負(fù)荷，為了保證供電的可靠性所以選擇兩臺(tái)變壓器，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。主變壓器的負(fù)荷率: SFL716000/35型變壓器主要技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表一: 礦區(qū)西家莊站為110kV變電站，其35kV母線最大運(yùn)行方式下的短路容量為400MVA，最小運(yùn)行方式下短路容量為300MVA。，輸出電壓不穩(wěn)定且波動(dòng)大，無(wú)法保證變電站二次設(shè)備的直流供電的要求。，報(bào)警的自動(dòng)化程度不完善，也帶來(lái)一旦出現(xiàn)電力設(shè)備故障，值班人員和相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)不能及時(shí)得知情況，不能做到故障的及時(shí)處理，嚴(yán)重影響電力設(shè)備的安全、正常運(yùn)行。 由于本人專業(yè)知識(shí)很有限，且關(guān)于東湖龍35KV地面變電站的資料掌握不全，該系統(tǒng)也不能實(shí)現(xiàn)實(shí)際的鏈接。本監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)目標(biāo)為：（1） 通過(guò)主接線圖可以清晰的看到變電站的一次接線情況，并且可以直觀的監(jiān)控到整個(gè)變電站供電系統(tǒng)的狀態(tài)和運(yùn)行情況。（3） 當(dāng)某線路的運(yùn)行不正常或操作不當(dāng)時(shí)會(huì)彈出警告窗口，并對(duì)其進(jìn)行事件記錄。（5） 對(duì)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)操作設(shè)有密碼保護(hù)，只有通過(guò)密碼校驗(yàn)獲得認(rèn)可，才能對(duì)相關(guān)器件進(jìn)行操作。（6） 設(shè)置監(jiān)控屏，通過(guò)監(jiān)控屏可以直觀的讀取一些數(shù)據(jù)。2變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變電站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備由帶有通訊接口的采集控制模塊:多功能電力綜合儀表、開(kāi)關(guān)量采集模塊、電流量采集模塊、模擬量采集模塊、繼電器控制輸出模塊、通訊管理機(jī)、24V直流電源，低壓電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器、中壓微機(jī)綜合保護(hù)器以及中央監(jiān)控主機(jī)等組成。一般安置在有人或無(wú)人值班的總值班室內(nèi)，用于整個(gè)變配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)分析、歷史記錄、故障報(bào)警、控制等。 以變電站為對(duì)象，面向功能設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)，稱之為集中式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（圖21所示）。主要缺點(diǎn):運(yùn)行可靠性差，每臺(tái)計(jì)算機(jī)的功能較集中，如果一臺(tái)計(jì)算出故障，影響面較大，因此必須采用雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的結(jié)構(gòu)才能提高可靠性。組態(tài)不靈活，對(duì)不同主接線或不同規(guī)模的變電站，軟硬件都必須另行設(shè)計(jì)，可移植性差，不利于批量推廣。遠(yuǎn)方調(diào)度中心打印機(jī)彩顯當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)鍵盤(pán)鼠標(biāo)數(shù)據(jù)采集及控制部分微機(jī)保護(hù)管理單元MODEM交直流采樣YC開(kāi)關(guān)量采集YX電能表脈沖采集YM開(kāi)關(guān)控制輸出YK保護(hù)單元圖21 集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)框圖分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)（圖22所示）是以變電站內(nèi)的電氣間隔和元件(變壓器、電抗器、電容器、中壓開(kāi)關(guān)柜、低壓開(kāi)關(guān)柜、鐘S、直流屏等)為對(duì)象開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。每層由不同的設(shè)備或子系統(tǒng)組成，完成監(jiān)測(cè)和遙控的功能。分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)、功能與特點(diǎn)：1）基本結(jié)構(gòu)分層分布式系統(tǒng)從邏輯上將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)劃分為兩層，即變電站層（站級(jí)測(cè)控主單元）和間隔層（間隔單元）。這種系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是以一次電力設(shè)備為安裝單位，講控制、I/O、保護(hù)等單元分散地安裝在一次電力設(shè)備屏柜上。變電站層包括前置機(jī)通信單元和后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)單元，這些構(gòu)成了上位機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)底層網(wǎng)絡(luò)采用CAN總線技術(shù)。 圖22分散分布式結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)框圖l)間隔層間隔層保護(hù)裝置的設(shè)備及功能:根據(jù)變配電站的規(guī)模以及是否是新建電站，間隔層保護(hù)監(jiān)控裝置可以采用分散安裝在開(kāi)關(guān)柜上，也可以集中組屏。間隔層保護(hù)裝置二次設(shè)計(jì)思路:變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路隨著微機(jī)繼電保護(hù)裝置的不斷發(fā)展而相應(yīng)地做出調(diào)整。2)通信管理層通信管理層的功能是收集間隔層智能設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，處理上行、下行的信息。主要有集線器和網(wǎng)絡(luò)交換等設(shè)備，通常由網(wǎng)絡(luò)集線器、交換機(jī)、光電轉(zhuǎn)換器、通訊管理機(jī)、接口設(shè)備和傳輸設(shè)備。3)站控層站控層設(shè)備主要包括主機(jī)、操作員站、工程師站、遠(yuǎn)動(dòng)通信設(shè)備等，其通常安放在主控室。站控層的主機(jī)也可作操作員站。變電站級(jí)主要包括本地監(jiān)控工作站和工程師工作站微機(jī)，以及用于傳送遠(yuǎn)動(dòng)信息的主站微機(jī)。對(duì)于站級(jí)和出線間隔級(jí)功能進(jìn)行微處理化和分散安裝（地理上的分散和功能上的分布），站級(jí)主單元、間隔級(jí)I/O單元、保護(hù)單元或測(cè)控保護(hù)綜合單元之間又分為保護(hù)相對(duì)獨(dú)立，控制和測(cè)量合一及保護(hù)、控制和測(cè)量合一等兩種模式。這種分層分布式系統(tǒng)同集中式系統(tǒng)相比具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)分散，有利于無(wú)人值班，系統(tǒng)可靠性高，局部故障不會(huì)導(dǎo)致全系統(tǒng)癱瘓；保護(hù)和控制功能集中到同一裝置中，簡(jiǎn)化了二次設(shè)備之間的互連線，節(jié)省電纜，簡(jiǎn)化維護(hù)，減少了站級(jí)主機(jī)的負(fù)擔(dān)；各模塊與監(jiān)控主機(jī)間通過(guò)局域網(wǎng)或現(xiàn)場(chǎng)總線連接，信息的傳輸均為數(shù)字信號(hào)，系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)；系統(tǒng)響應(yīng)速度快，因此，本設(shè)計(jì)選用分層分布式系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)[6]。數(shù)據(jù)通信指通過(guò)某種類型的傳輸介質(zhì)在兩地之間傳送二進(jìn)制位串的過(guò)程，它包括數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳輸兩部分。串行通信監(jiān)控系統(tǒng)的串行通信主要是指數(shù)據(jù)終端設(shè)備 (DTE)和數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備(DCE)之間的通信。RS485接口采用的通信方式:每個(gè)信號(hào)都采用雙絞線(兩根信號(hào)線)傳送，兩條線間的電壓差用于表示數(shù)字信號(hào)。兩臺(tái)RS485設(shè)備之間的通信連接，只要直連即可，即正極連接正極，負(fù)極連接負(fù)極?；蛘哒f(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)總線是以單個(gè)分散的、數(shù)字化、智能化的測(cè)量和控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用總線相連接，實(shí)現(xiàn)相互交換信息，共同完成自動(dòng)控制功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可使用一條通信電纜將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(智能化、帶有通信接口)連接，完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制、監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程參數(shù)化等功能。1)增強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)級(jí)信息集成能力現(xiàn)場(chǎng)總線可從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備獲取大量豐富信息，能夠更好的滿足工廠自動(dòng)化系統(tǒng)的信息集成要求。系統(tǒng)除完成遠(yuǎn)程控制，還可完成遠(yuǎn)程參數(shù)化工作。系統(tǒng)為開(kāi)放式，允許其它廠商將自己專長(zhǎng)的控制技術(shù)，如控制算法、工藝流程、配方等集成到通用系統(tǒng)中去。同時(shí)，系統(tǒng)具有現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備的在線故障診斷、報(bào)警、記錄功能，可完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定、修改等參數(shù)化工作，也增強(qiáng)了系統(tǒng)的可維護(hù)性。由于現(xiàn)場(chǎng)總線有以上很多優(yōu)點(diǎn)，因此現(xiàn)場(chǎng)總線己廣泛地應(yīng)用于變電站監(jiān)控系統(tǒng)。包括與現(xiàn)場(chǎng)微機(jī)保護(hù)裝置、智能儀表的通信，以及上一級(jí)調(diào)度維護(hù)主機(jī)的數(shù)據(jù)通信功能。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)各智能儀表設(shè)備的運(yùn)行情況，對(duì)裝置的各模擬量、開(kāi)關(guān)量的變化都能夠進(jìn)行相應(yīng)的正確處理。如遙控分、合閘，遙控裝置復(fù)位，修改裝置的定值，更新裝置時(shí)間等等。如裝置的模擬量越限判斷和報(bào)警處理，開(kāi)關(guān)量變位和報(bào)警處理，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，錄波數(shù)據(jù)分析等等。如系統(tǒng)報(bào)警記錄，SOE事件記錄，操作記錄等的查詢。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)某裝置的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生異常時(shí)，具有畫(huà)面報(bào)警和聲音報(bào)警功能。在不同的變電站之間，只需要分別進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)組態(tài)和圖形組態(tài)工作，就能夠?qū)崿F(xiàn)針對(duì)具體需求的變電站監(jiān)控功能，功能多樣，靈活方便，特別適合變電站監(jiān)控系統(tǒng)的要求。組態(tài)，即利用軟件工具對(duì)計(jì)算機(jī)及其軟件的各種資源進(jìn)行配置，使計(jì)算機(jī)或軟件按照預(yù)先設(shè)置，自動(dòng)執(zhí)行特定任務(wù)，滿足特定應(yīng)用要求。利用組態(tài)軟件，工程技術(shù)人員只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)連接和配置操作，就能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控主機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)智能儀表設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和遠(yuǎn)程遙控的目的。隨著技術(shù)的發(fā)展，組態(tài)軟件還將會(huì)不斷被賦予新的內(nèi)容[4]。所謂工控組態(tài)是由圖形、報(bào)表、元件及數(shù)據(jù)庫(kù)組成，并能夠與外部設(shè)備相連進(jìn)行通信，交換數(shù)據(jù)的統(tǒng)一系統(tǒng)。結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，驅(qū)動(dòng)軟件一般包含直觀豐富的操作界面。 組態(tài)軟件的發(fā)展情況 組態(tài)軟件產(chǎn)品大約在20世紀(jì)80年代中期在國(guó)外出現(xiàn)，在中國(guó)也有將近20年的歷史。因此，組態(tài)軟件在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用逐漸得到了普及。 （1）InTouch：是美國(guó)Wonderware公司的InTouch率先推出的16位Windows環(huán)境下的組態(tài)軟件，是最早進(jìn)入我國(guó)的組態(tài)軟件。（2）iFix：iFix是Intellution Dynamics 自動(dòng)化軟件家族中的HMI/SCADA組件，是基于Windows NT的對(duì)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)視和控制的自動(dòng)化解決方案。在iFix中，Intellution的產(chǎn)品與Microsoft的操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了緊密的集成。 （3）WinCC：Siemens的WinCC也是一套完備的組態(tài)開(kāi)發(fā)壞境，Siemens提供類C語(yǔ)言的腳本，包括一個(gè)調(diào)試環(huán)境。 （4）組態(tài)王：亞控科技開(kāi)發(fā)的組態(tài)王提供了資源管理器式的操作主界面，并且提供了以漢字作為關(guān)鍵字的腳本語(yǔ)言支持。組態(tài)王是國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用較廣的組態(tài)軟件。它支持OPC接口和OLE技術(shù)，另外其完善的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)可以支持最新流行的各種通信方式。在最近幾年，力控得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，最新版本的組態(tài)軟件在功能、特性、易用性、開(kāi)放性和I/O驅(qū)動(dòng)數(shù)量上都得到了很大的提高。真正的32位程序，支持多任務(wù)、多線程，運(yùn)行于Windows95/98/NT2000平臺(tái)；提供近百種繪圖工具和基本圖符，快速構(gòu)造圖形界面；支持?jǐn)?shù)據(jù)采集板卡、智能模塊、智能儀表、PLC\變頻器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等700多種國(guó)內(nèi)外眾多常用設(shè)備；支持OPC接口、DDE接口和OLE技術(shù)；完善的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)可以支持最新流行的各種通信方式[8][9]。 組態(tài)軟件一般都包括：項(xiàng)目管理器、開(kāi)發(fā)編輯環(huán)境、運(yùn)行環(huán)境。 Intouch的Window Maker是一種開(kāi)發(fā)壞境，在其中可以使用面向?qū)ο蟮膱D形來(lái)創(chuàng)建富于動(dòng)感的觸控式顯示窗口。 Window Viewer則是一種運(yùn)行環(huán)境，用于顯示在Window Maker中創(chuàng)建的圖形窗口。 與其他組態(tài)軟件相比，Intouch具有以下優(yōu)勢(shì)： （1）先進(jìn)性和易用性。有多種繪圖工具，強(qiáng)大動(dòng)畫(huà)功能和豐富的圖形元件庫(kù)，能快速建立和部署實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程的圖形顯示方案，組態(tài)靈活方便，減少開(kāi)發(fā)時(shí)間和費(fèi)用，提高工作效率。Intouch支持最新的設(shè)備（如ABB、西門子、Modicon、Opto22等）通信協(xié)議，包括Wonderware的SuiteLink協(xié)議、OPC（OLE for Process Control）標(biāo)準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換（Dynamic Data Exchange, DEE）、Fast DDE和Net DDE。 （3）穩(wěn)定性和可靠性。Wonderware公司已經(jīng)在世界范圍內(nèi)安裝了20萬(wàn)個(gè)Intouch HMI，是世界上銷售量最大的HMI軟件[9][10]。 Intouch的使用 首先，在Intouch的Window Maker開(kāi)發(fā)環(huán)境中，可以新建你所需要的若干窗口，窗口大小顏色都可調(diào)整。用來(lái)繪制需要的畫(huà)面以進(jìn)行下一步設(shè)置及連接。通過(guò)動(dòng)畫(huà)鏈接，就可以為創(chuàng)建的圖形對(duì)象或符號(hào)賦予“生命”，可以改變對(duì)象或符號(hào)的外觀，以反映標(biāo)記名或者表達(dá)式值所發(fā)生的變化。在運(yùn)行時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)包含數(shù)據(jù)庫(kù)中所有項(xiàng)目的當(dāng)前值。必須給每個(gè)變量指定標(biāo)記名和類型。 在“菜單—﹥標(biāo)記名字典” ，或者在左側(cè)應(yīng)用程序?yàn)g覽器中，雙擊“標(biāo)記名字典”如圖32。在其他地方實(shí)用未定義的字符串時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)提示我們進(jìn)行定義。Intouch Quick Script功能可供在滿足指定條件的情況下執(zhí)行特定的命令和邏輯運(yùn)算。通過(guò)腳本，可以創(chuàng)建各種自定義和自動(dòng)化的系統(tǒng)函數(shù)。 窗口腳本：鏈接到特定的窗口。 條件腳本：鏈接到離散型標(biāo)記名或表達(dá)式。 向?qū)В哼\(yùn)行時(shí)訪問(wèn)向?qū)傩砸员惬@取更強(qiáng)的功能。 Quick Function既可以是同步也可以是異步，而所有其他腳本類型只能 是同步的。有若干條件類型供用戶選擇，可根據(jù)需要來(lái)編寫(xiě)。條件腳本一般用于某個(gè)條件一旦滿足，就像整個(gè)應(yīng)用程序的中斷一樣，立即執(zhí)行。Quick Function腳本如同其他編程語(yǔ)言里的函數(shù)，即在各類腳本中均可以調(diào)用。 報(bào)警Intouch提供了一個(gè)通知系統(tǒng)，可以向操作員通知生產(chǎn)過(guò)程與系統(tǒng)狀況的有關(guān)信息。Intouch分布式報(bào)警系統(tǒng)是獨(dú)立于Window Viewer的一套軟件組件。待操作員確認(rèn)報(bào)警以后，系統(tǒng)才會(huì)返回已確認(rèn)的狀態(tài)。圖34為離散型標(biāo)記名的配置對(duì)話框。模擬類型共有7個(gè)報(bào)警類型包括4種值、兩種偏差和一種變化率。圖35模擬型標(biāo)記名的配置對(duì)話框 報(bào)警數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分布式報(bào)警系統(tǒng)使用多種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)形式：報(bào)警緩存：