基于組態(tài)軟件的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

吳楚珊 楊娜 張艷莉

摘要：本系統(tǒng)通過分析東莞某會館大樓的變電站監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合大樓的具體情況及實際發(fā)展需求，利用組態(tài)軟件設(shè)計出智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)λ械哪M量、開關(guān)量進行實時和定時數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)對各個變配電站的“四遙”控制，對大樓所有的電氣運行設(shè)備的實時狀態(tài)進行監(jiān)控等綜合功能。

關(guān)鍵詞：組態(tài)軟件;PLC;智能電網(wǎng);監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號：G642 ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）34-0245-02

Abstract： Through analyzing the substation monitoring system of a guild hall building in Dongguan， combining with the specific situation and actual development needs of the building， this system uses configuration software to design a smart grid monitoring system. It can collect real-time and timing data of all analog and switching values， realize the "four remote" control of each substation and distribution station， and monitor the real-time status of all electrical operation equipment in the building.

Key words：Configuration software; PLC; Smart grid; Monitoring system

現(xiàn)階段，智能的控制系統(tǒng)需要具備實時反應(yīng)下位機和中央操作系統(tǒng)，作為企業(yè)變配電站的智能操作管理系統(tǒng)，也早已納入智能電網(wǎng)的監(jiān)控管理范疇。文中所設(shè)計的基于組態(tài)軟件的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)將供配電系統(tǒng)智能型二次設(shè)備的各項功能重新進行優(yōu)化組合，設(shè)計出一種智能的電力監(jiān)控管理系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠在主控室通過智能控制組態(tài)主界面對大樓的各樓層的變配電室進行遠程操作控制，對大樓所有的電氣運行設(shè)備的實時狀態(tài)進行監(jiān)控。

1系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)通過分析大樓各變電站的實際情況，綜合自動化發(fā)展的需求，設(shè)計出監(jiān)控系統(tǒng)的管理方式、運行原則，給出了監(jiān)控運行的操作規(guī)則和運行方式。根據(jù)負荷分布情況，將通信的智能管理設(shè)備配置到各個變配電室，使得所有通信數(shù)據(jù)實時上傳到上位機。在有功功率和PLC的信號傳輸上，變壓器出線端的有功功率利用智能功率變送器將實時檢測到的數(shù)據(jù)進行傳送。同時根據(jù)大樓的供配電需求，該智能電網(wǎng)控制系統(tǒng)將自動實現(xiàn)減載，當(dāng)大樓局部供電不足時，監(jiān)控系統(tǒng)將會及時顯示提醒，下位機控制系統(tǒng)也將自動切斷相關(guān)的三級負荷。

利用組態(tài)軟件設(shè)計智能電網(wǎng)監(jiān)控界面，對整棟大樓的變配電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)進行優(yōu)化檢測，在界面的設(shè)計上，主要包括用組態(tài)軟件設(shè)計出智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的人機交互主界面、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫查詢監(jiān)控界面、打印記錄功能、讀取各種參數(shù)的數(shù)據(jù)參數(shù)界面，并設(shè)計出合理的監(jiān)控系統(tǒng)控制方案。

在該控制系統(tǒng)中，為提高自動控制的有效保護和快速響應(yīng)性，利用基于TCP/IP通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)光纖和RS485雙絞線雙通道傳送數(shù)據(jù)，保證通信的準(zhǔn)確性。本系統(tǒng)中裝置和儀表除了通過RS485通訊，將有關(guān)信息傳送到監(jiān)控主機外，考慮到供電系統(tǒng)可靠性的要求，各裝置和儀表也配備專用的通訊線路通道[1]。

2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

該監(jiān)控系統(tǒng)能及時對數(shù)據(jù)進行采集和處理，對供配電系統(tǒng)中所有的變量如電壓、電流、開關(guān)變量等數(shù)據(jù)進行定時采集，對于系統(tǒng)中的模擬量也及時采樣，保證監(jiān)控系統(tǒng)測量的高精度和實時性。另外監(jiān)控系統(tǒng)也可以在大樓總監(jiān)控室內(nèi)對各層的變配電站進行遠程監(jiān)控，實時通信，及時測試和遠程調(diào)配電能，真正實現(xiàn)“四遙”功能， 對大樓所有電能設(shè)備的運行通斷狀況實時監(jiān)視控制，及時處理采集數(shù)據(jù)，報警提醒各種異常事故，同時該智能監(jiān)控系統(tǒng)也會自動記錄和打印各種相關(guān)事件，統(tǒng)計并整理打印報表，智能計算管理電量成本等功能。其設(shè)計的基本思路和方法如圖1所示：

根據(jù)大樓負荷的分布情況，將智能通信管理器分別設(shè)置在各個變配電室內(nèi)，實時上傳各種通信數(shù)據(jù)。在各高低壓進線電柜、中間聯(lián)絡(luò)柜及高低壓出線柜的各個回路中安設(shè)各種自動監(jiān)控設(shè)備裝置，實時監(jiān)視控制各線路的有功功率、無功功率、電流、電壓、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)，確保各數(shù)據(jù)的實時穩(wěn)定性。[2]

3基于組態(tài)軟件的界面設(shè)計

3.1監(jiān)控主界面

組態(tài)監(jiān)測控制主界面可以讀取變電站中壓控制系統(tǒng)圖和單線圖;顯示線路回路中各中低壓開關(guān)的工作狀態(tài)以及保護參數(shù);顯示中壓電參量、平均及峰值曲線和變化趨勢圖;對中壓系統(tǒng)中的各種統(tǒng)計報表進行過濾、選擇相關(guān)報表并進行打印、顯示各個系統(tǒng)的故障狀態(tài)和每個事故報表等。

監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置不同的操作監(jiān)控權(quán)限，各等級操作管理人員，不同級別的操作工作員也有著各自的密碼保護監(jiān)控功能和操作權(quán)益。具有同等或更高一級操作監(jiān)控權(quán)限的管理工作人員只有正確無誤輸入相應(yīng)的密碼命令時，才能進入相關(guān)權(quán)限管理界面進行管理控制，如高低壓開關(guān)的分合，斷路器的通斷，遠程復(fù)位保護信號，投切變壓器，修改各實時數(shù)據(jù)等操作控制， 同時所有的操作在改監(jiān)控系統(tǒng)中也都能夠自動生成相關(guān)操作記錄[3]。

在大樓主監(jiān)控室內(nèi)，管理人員可通過控制主屏幕了解各層變配電室的實時狀況，并直接進行遠程控制操作，通過大樓的控制主機發(fā)出操控指令，下位機自動識別校驗管理者的密碼和操作命令匹配成功后，才能對各個斷路器和開關(guān)進行分合閘操作。同時監(jiān)控系統(tǒng)也將對每次的遠程控制操作記錄下來，如操作控制人員、具體的操作控制時間和相關(guān)的作業(yè)類型都記錄存盤，如圖2所示。

該智能控制界面功能強大，可讀取各個變配電站的中低壓系統(tǒng)圖和單線圖;同時顯示中壓開關(guān)設(shè)備的工作狀態(tài)以及保護參數(shù);顯示各種電量數(shù)據(jù)曲線和變化曲線趨勢圖;顯示各種數(shù)據(jù)報表和警報事故報表;及時反應(yīng)系統(tǒng)的故障，報警狀態(tài)等。

3.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫查詢界面

同時還可通過監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫查詢界面，了解查詢中低壓回路的各項數(shù)據(jù)參數(shù);系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫保存2年的全部運行和事故記錄;同時提供系統(tǒng)軟件的操作說明書及各類技術(shù)文檔供用戶查詢。

3.3打印記錄功能

控制中心配備相關(guān)打印機，可定時打印出各種故障和事故的語音報警;隨時答應(yīng)系統(tǒng)的運行日志、參數(shù);對歷史趨勢曲線和各種事件進行記錄打印;對拷貝的畫面等也可進行打印。

3.4讀取各種參數(shù)界面

該組態(tài)界面可實時顯示、讀取和設(shè)置各中低壓斷路器、各開關(guān)設(shè)備的所有保護控制參數(shù);讀取各種電參數(shù)：電流I、電壓U及各種功率等。

4結(jié)論

基于組態(tài)軟件的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)能夠減少各級的人員設(shè)置，做到省時省力，安全高效處理各種故障報警，同時該系統(tǒng)可擴展性的高，后期也可根據(jù)具體情況增減各種線路。該組態(tài)監(jiān)視控制系統(tǒng)還可以及時地對所有的數(shù)字量、模擬量、開關(guān)斷路器等進行數(shù)據(jù)采集，對各層的變配電站進行遠程監(jiān)控，實時通信，及時測試和遠程調(diào)配電能等“四遙”功能，實時監(jiān)控各類電氣控制設(shè)備的運行狀態(tài)，同時還具有異常事故報警、事件的詳細記錄與打印、報表的精確統(tǒng)計、節(jié)約電能損耗和經(jīng)濟成本、采集處理各種監(jiān)測數(shù)據(jù)等功能[4]。

參考文獻：

[1] 馬國華.監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社出版，2001：112-166.

[2] 霍海鋒.面向智能電網(wǎng)的智能電力設(shè)備技術(shù)與應(yīng)用[J].電工技術(shù)，2010，8（21）：20-22.

[3] 田凡順.網(wǎng)際組態(tài)軟件WebAccess在配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].西安電子科技大學(xué)，2014.

[4] 戰(zhàn)勝.基于組態(tài)王的變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)，2014.

【通聯(lián)編輯：王力】