淺析數(shù)字化變電站的測控裝置

周麗華

姜堰供電公司，江蘇 姜堰 225500

1 測控裝置整體的概述

測控裝置從整體結(jié)構(gòu)上分，可以分成兩個基本的組成部分，即上位機系統(tǒng)和下位機系統(tǒng)。上下位機間的數(shù)據(jù)是通過單/雙以太網(wǎng)進(jìn)行傳輸，選擇該通信方式是因為以太網(wǎng)比較便宜且容易安裝，直接利用每個工作站網(wǎng)卡上的BNC-T型連接器，就可以將電纜從一個工作站連接到另一個工作站，完成網(wǎng)絡(luò)傳輸控制任務(wù)。

測控裝置在變電站綜合自動化系統(tǒng)中承擔(dān)了測量、控制任務(wù)，在高壓、超高壓變電站內(nèi)由于通信量大等原因，一般采用以太網(wǎng)通信，現(xiàn)有的保護(hù)設(shè)備一般不具備以太網(wǎng)接口，為使保護(hù)能與變電站層進(jìn)行通信，測控裝置必須具有保護(hù)與變電站層的監(jiān)控裝置之間的通信轉(zhuǎn)發(fā)及規(guī)約轉(zhuǎn)換功能，圖1即為測控裝置在變電站綜合自動化系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)圖。測控裝置對本間隔的一次系統(tǒng)進(jìn)行測量、控制，對保護(hù)等其它設(shè)備進(jìn)行通信轉(zhuǎn)發(fā)不同間隔的測控裝置可通過以太網(wǎng)或RS232或LVDS進(jìn)行通信。

圖1 測控裝置在變電站綜自系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)圖

由于不同的變電站的規(guī)模、結(jié)構(gòu)等不一樣，對測控裝置的功能結(jié)構(gòu)要求也各有區(qū)別，為使測控裝置能夠針對不同的變電站進(jìn)行靈活配置，提高兼容性，在新裝置的設(shè)計中采用模塊化設(shè)計。

上位機位于機房，而下位機位于離機房10m～100m的現(xiàn)場，因為本測控裝置主要適用于110kV以下的變電站，它的安全距離是10m。為了進(jìn)一步實現(xiàn)變電站的無人值守，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。上位機與下位機之間的數(shù)據(jù)傳輸選用了單/雙以太網(wǎng)進(jìn)行通信，從而實現(xiàn)了裝置的遙信功能。

下位機即測控裝置的現(xiàn)場部分，它的主要任務(wù)是對變電站機組可配置的開關(guān)量、脈沖量、編碼信號、電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、有功電能、無功電能等數(shù)據(jù)的采集、量化、比較、分析。然后根據(jù)比較分析的結(jié)果，將控制命令下發(fā)到現(xiàn)場，現(xiàn)場根據(jù)接收到命令作出相應(yīng)的動作。從而實現(xiàn)了裝置的遙測、遙控、以及遙調(diào)功能。

上下位機間的數(shù)據(jù)是通過單/雙以太網(wǎng)進(jìn)行傳輸，選擇該通信方式是因為以太網(wǎng)比較便宜且容易安裝，直接利用每個工作站網(wǎng)卡上的BNC-T型連接器，就可以將電纜從一個工作站連接到另一個工作站，完成網(wǎng)絡(luò)傳輸控制任務(wù)。本裝置在設(shè)計時選用了單網(wǎng)以及雙網(wǎng)兩種工作方式，裝置在選擇單網(wǎng)時，可以選擇的A口或者B口與外部相連接，IP地址的四位都可整定。裝置在選擇雙網(wǎng)時，當(dāng)A網(wǎng)出現(xiàn)問題時，會自動切換到備以太網(wǎng)B口。若B網(wǎng)再出現(xiàn)問題，裝置會自動再切換到A網(wǎng)。

上位機的軟件平臺是基于LabVIEW實現(xiàn)的，在選用LabVIEW這種實現(xiàn)方式是因為NI公司提供的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖形化編程軟件LabVIEW，不僅能輕松方便地完成與各種軟硬件的連接，更能提供強大的后續(xù)數(shù)據(jù)處理能力，設(shè)置數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換、存儲的方式，并將結(jié)果顯示給用戶，它能夠讓更多人參與到軟件開發(fā)和儀器設(shè)計中去。LabVIEW不僅提供了完全與傳統(tǒng)的基于文本的編程語言所不同的圖形化編程方式，使得編程過程變得更加直觀與方便，同時還通過自帶的Mathscript兼容了文本的編程語言，使得用戶可以兼容已有的算法，或者根據(jù)實際應(yīng)用來選擇合適的編程方式。系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的處理、比較、分析、計算及顯示采用的是LabVIEW自帶的數(shù)據(jù)處理庫LabSQL。同時數(shù)據(jù)的存儲采用了LabVIEW自帶的存儲模塊設(shè)計文件存儲程序，且LabVIEW所設(shè)計的程序可以選擇所存儲文件的格式，這樣大大節(jié)省了需要熟悉編程環(huán)境和語法所需要的大量的時間。因此，上位機實現(xiàn)起來比較簡單。

2 現(xiàn)有測控裝置的功能及不足

現(xiàn)有數(shù)字式測控裝置作為分布式的遙測、遙信和遙控單元，主要實現(xiàn)以下功能：

1）對模擬量（電氣量、非電氣量）進(jìn)行采集，并求取其電壓、電流的幅值、相位等，求取有功、無功功率，系統(tǒng)運行頻率等，且能實現(xiàn)越限上報；

2）實現(xiàn)間隔內(nèi)一次設(shè)備各開關(guān)和刀閘的狀態(tài)遙信功能，所有狀態(tài)輸入可以作為單獨的遙信輸入，也可作為SOE事件輸入，同時還可將隔離開關(guān)、斷路器輸入狀態(tài)作為遙控條件，用于控制斷路器；

3）隔離開關(guān)及隔離開關(guān)控制電源。對間隔內(nèi)被控斷路器及隔離開關(guān)等的開、合狀態(tài)進(jìn)行可編程遙控操作，實現(xiàn)防誤操作閉鎖；

4）設(shè)置有隔離開關(guān)和斷路器的“遠(yuǎn)方控制投入”開關(guān)端子，以便就地操作時，閉鎖由監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)傳來的操作命令。

3 結(jié)論

本文主要介紹了新型的測控裝置在變電站中所起的作用以及具體位置，分析了上位機以及下位機的具體功能，并做了具體的分析，同時就現(xiàn)有的變電站的測控裝置提出了一些建議。

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