500kV变电站计算机监控系统的应用.pdf
电力自动化!引言由于!#$变电站在电网中的特殊地位和技术上的复杂性，目前我国在用综合自动化装置取代传统变电站二次设备方面还存在较大难度。利用计算机监控系统对!#$变电站内设备进行监测与控制已成为当前提高变电站安全经济运行水平，合理科学地优化系统，减少变电站设备和投资，实现减员增效的有效手段。南郊变电站原是天津南部地区%#$枢纽变电站。根据天津电网发展需要&对其进行升压改造，工程分%期进行。期新增台容量为()$*、!#$有载调压型变压器，扩建!#$线路回及+!#$电容器!组，同时配置了监控系统。期工程已于,(年%月底完成，其监控系统同步投入运行，为全分布、开放式结构，能对全站现有的!#$及以下主要设备进行监测控制，设计容量满足变电站最终需求。结构特点南郊变电站监控系统按实现全站计算机监控、取代常规操作屏的总体思想进行设计，采用全分布、开放式系统，各计算机直接接入网络，可获得高速通信和资源共享，结构如图所示。图监控系统结构该系统采用基于网络的全分布可配置设计。在一节点机上配置的功能只影响本节点而独立于其它节点，独立和开放性能较好，具有以下特点：-.摘要：介绍天津南郊!#$变电站计算机监控系统特点、功能、软硬件配置及在调试和投入运行以来的故障，指出该系统在网络容错技术、监控系统可靠性、串行通信方式和不间断电源的设计等方面不够完善，提出改进对策。关键词：!#$变电站；计算机监控系统；运行改进!#$%&$(/012 34356 17869:;52 805=04648561281;78?465&046:?465 47:805 41;652 996 9B3;856 2;356C12197 /147F17GH8 12 391785:9;8 805?54#391782 17 758?96#4;8 8956478 85 J;356C12197 97869 2D285B&25614 9BB;7148197 B9:5 47:KLJG/05 1B369C5B578 B542;652 465 429 36525785:17 805 34356G)*+,-%.#(!#$2;E2848197M 9B3;856 2;356C12197 97869 2D285BM 935648197 1B369C5B578中图分类号：/)N+M/L%O+文献标识码：P文章编号：QR,NQ（%）RNQR+!#$变电站计算机监控系统的应用#$%&()&*+*,-*.$/)01 2/$013&4&*+-*+)1*%254)0.,*1 6!78 2/94)()&*+刘琳（天津高压供电公司，天津+%!）收稿日期：%RR；修回日期：%R%R作者简介：刘 琳（,NQR），女，北京人，高级工程师，硕士，从事变电站综合自动化技术工作。中 国 电 力STS=/UH=LVWSU第:;卷第期*=?(+=!;电力自动化结构分为主站层、前置机层及!#子系统层；$%&采用冗余配置，即双主机，双前置机，热备用的工作方式，可自动切换；$&采用以太网和工业级局域网%级网络形式。工业级局域网（()*+,网）用于采集系统；$-&采用卫星全球定位系统（./0）作为同步时钟，实现网络对时，确保主机、前置机、!#采集系统时间严格一致，并定时向保护管理机发送对时脉冲；$1&主机系统采用20)%串行口与微机五防模拟屏、返回屏保持通信。监控系统前置机级为%级调度提供通信接口，以不同规约发送远动信息，并与微机保护管理机、直流接地检测系统进行串行通信；$3&设立工程师站作为监控系统维护的人机接口，提供培训仿真服务，完成对系统软件、数据库在线维护和修改，同时为远方诊断提供通信接口；$4&在主站层配置显示器、打印机等设备，便于运行人员对系统运行状态进行监测。!硬件配置!#主计算机采用美国05*56789:计算机%台，56789 0/;2:?，内存3-=，硬盘%.，软盘ABAC DE:B-=，/HID678工控机:台!J6I9 KIJ6LME:GG=?/5，内存%-=，硬盘A-G=，1B13 DE彩色2,N0MKI7H.;图形卡。!$前置处理机#*,+一体化1A3工控机%套，?，内存A=，%3B-%DE彩色液晶显示器，1-G=硬盘，软盘:B-=及A口串行接口板。!%!#子系统采集屏:%个，每个采集屏由多个模件组成，每个模件带有:块/5，其型号为LJ6I7 AG:C3:3位单片机。各模件和监控系统以20)-A1与()*+,工业局域网相连。$软件配置$#系统软件采用开放系统环境下的系统软件、提供多任务操作系统和多窗口的人机界面。以5*!P操作系统、,/!/软件组成的系统软件，支持多种高级语言软件开发平台。具有提供多用户、多任务文件和记录封锁，完善的用户安全机制，功能强大、方便的通信联网能力。$!支持软件主要包括实时数据库及数据管理、汉字库及其管理、人机对话、画面组态、编辑和双机切换软件等。$应用软件按标准化、模块化、结构化的程序设计方法进行设计，以便修改时减少对其它部分的影响，并使测试和调整程序简化，包括数据采集、记录和存储处理软件，微机之间数据通信软件，事故告警、追忆软件，事件顺序记录打印输出软件，图形编排显示及远动通信软件等。$%用户支持软件由交互式图形编辑、统计报表编辑、数据库生成软件组成。%系统功能%#数据采集与处理数据采集与处理单元是实现变电站实时监控的基础。它通过前置机（当地控制单元）对变电站各种模拟量、开关量、脉冲量等实时数据进行采集，进行必要的数据预处理并以一定格式存入实时数据库，定期更换，对各类操作控制指令经判断无误后发送至执行机构。%!安全监视监控系统通过2,对站内各主要电气设备及辅助设备的运行状态实时监视，对各种运行参数实时显示，具有越限报警、定期检测、报警显示及定时和随机制表打印功能。%$控制功能它是监控系统的主要功能。运行人员经键盘对全站断路器、电容器、电抗器的投切及变压器分接头的调节，需经计算机软件对其命令的合法性、控制系统闭锁条件进行检查，对非法命令和不满足闭锁条件的控制操作，系统拒绝执行，并在屏幕上显示拒绝原因。控制功能既可在主机的键盘上实现，也可在前置机上实现。在!#单元柜上设有直跳按钮，不受计算机系统故障影响。监控系统可对运行人员的操作权限加以限制，以适应各级管理。%事件处理当变电站发生事故、故障和越复限等事件时，监控系统将自动做一系列处理，如推出简报和登录一览表、发出音响、推荐画面、启动事故记忆、使画面或数据变色等。&()变电站计算机监控系统的应用第$%卷!#年第#期*&电力自动化!#画面显示画面显示是监控系统的主要功能之一。可实时显示设备状态及重要参数的单线系统图，电压、负荷曲线及各类运行图，形成各类报表、统计及操作票，对典型事故给出处理指导等。!$人机接口人机界面友好，便于运行人员对运行情况进行有效的安全监控。可提供多种图文显示，具备各种打印功能和语音报警。!%操作及事故追忆记录对运行人员在控制室进行的所有操作及时间有准确记录，对任一事故触发都能记录下相关或所有的追忆量以便分析。!&设备运行统计及管理能对各设备的运行情况进行统计记录，准确完整地记录操作、定值变更、事故及故障等，可自动生成各类报表、日志，自动生成和打印操作票及进行事故画面硬拷贝等。!自诊断及冗余管理当计算机系统及各种单元发生故障或错误时，自诊断系统能正确地判断出故障内容，发出报警信号，同时进行主备机自动切换，以便迅速排除故障。!()其它功能还具备通信、电量累积、智能操作票专家系统、!#调节等功能。#监控系统的问题#(网络容错技术可靠性是监控系统的首要指标。网络在监控系统中传输各类数据、命令，其抗干扰能力尤为重要。特别是当监控系统应用于大型变电站，而电力系统发生故障时，大量信息及数据必须在短时间内通过网络传至主机，网络的可靠性将直接关系到监控系统的可靠性。容错技术是在计算机系统内部出现故障的情况下，使系统功能仍能保持正常，并给出正确结果的技术。其中内部故障包括硬件、软件、环境和操作人员误动作引起的故障。随着计算机技术应用越来越广泛，容错技术正逐渐成为构造高可靠性系统的最有力手段，并成为当今最活跃的一个研究领域。容错方法在硬件上表现为冗余技术，在软件上表现为软件容错设计。南郊变电站监控系统网络传输系统分为$级：上位网络和前置网络，$网络间用网关进行连接。前置网络的中心单元是前置机。前置网采用双%&()工业局域网将各个*+,单元与前置机连成一体。网络传输着各种实时采样得到的电气量、状态、保护及控制信息。前置网络的任务就是将各个单元各种实时信息通过网络传至前置机，由前置机归类处理后再发往上位网络，同时前置机将上位网络的下发信息传至相应各单元。上位网络为主机提供整理后的实时与非实时信息，它可支撑各种特定需求的系统：监控系统的主机系统、智能操作票系统、仿真+培训系统。上位网络采用以太网结构与协议。为保证监控系统网络的可靠性，南郊变电站监控系统前置网络硬件设备采取双网互为备用的硬件冗余方式，软件上未考虑容错设计。-./年-$月-日，监控系统新站一采集柜接口板因施工中误接入$0 电源，致使$块接口板烧毁，出现新、老站通信中断，老站采集交流量数值错误，采集板不同步，遥信信号错误，通过手动重启，网络恢复正常工作。-.年1月-$日，系统在无任何异常情况下，出现新、老站通信中断，手动重启，系统恢复正常。鉴于上述$次系统网络出现的通信中断，网络冗余系统未能迅速排除故障，恢复系统的正常运行，因此，仅靠网络硬件冗余技术不能有效地保证监控系统的高可靠性，必需在软件系统增加容错技术。如可采取进程级容错方式，使同一时刻系统中某一进程有多个备份运行，当系统网络出现问题时，采用备份进程的运行结果，或某一时刻系统网络中只有一个进程，当该进程出现问题时，重新调入并启动该进程，使系统网络自动恢复正常工作，提高电力系统运行的可靠性。#*串行通信方式南郊变电站监控系统采用问答式规约、通过23&$1$串口与站内装置通信。-期工程结束后，现有设备的信息量并不很多，监控主站的负载较低，串行通信速度较慢的缺点并不显著。南郊变电站$期工程结束后，站内通信量将急剧增大，特别是在变电站发生故障时，会引起多个保护与测量装置同时上送报文，速度较慢的串行通信方式不满足系统的通信需求，系统可靠性不能得到有效保证。因此，采用更加先进的通信方式，如基于线程的多任务机制以并行方式实现网络通信，来提高系统可靠性。#+不间断电源监控系统设计采用-0 4!和5 4!$台673作为交流电源，如图$所示。$台673为串联连接，各带一部分负荷，当5 4!故障时，由-0 4!给全部负荷供电。首先，该设计将$台673串联连接，没有互投功能，起不到选$台673的作用。其次，此连接方式当其中之一因外部原因发生短路故障时，不中 国 电 力*)(年第(期第+!卷$电力自动化能退出检修，没有考虑!#的维护和检修，给安全运行造成隐患。如$%&年$月&日由于楼上漏水，造成()*+故障，长时间无法退出检修。同时，!#的电池与逆变装置未经开关相连，只要任一部分发生故障，则电池不能正常发挥作用。因此电池与逆变装置之间必须经可自动跳闸的开关装置连接，使电池经逆变后保证对监控系统的供电。每台!#应增加维修旁路和整套电源的旁路，并增加相应的开关和隔离开关，使!#设计更加合理，真正做到不间断供电。图!#不间断电源!结束语南郊变电站监控系统自投运以来，运行基本稳定，变电站综合自动化水平得到如下提高：（$）利用计算机对变电站的设备进行检测和控制，提高了设备正确动作率；（）信号采集量大、速度快，为正确快速分析判断异常情况，保证电网安全运行提供了科学手段，为运行人员及时发现设备缺陷，避免设备发生事故起到积极作用；（,）可将运行状态全面、及时、准确地记录下来，对事件的分析提供了极其重要的实时资料，为事故处理提供了直接方式；（-）全站只设$组值班人员，新旧设备均由设在新主控室的监控系统进行监测、控制，实现了减人增效，改善了运行人员工作环境，减轻了工作强度，提高了劳动生产率。参考文献：$胡谋.计算机容错技术/.北京0中国铁道出版社1$%(.王海猷.基于多线程的变电站综合自动化监控主站2.电力系统自动化1$%&1,3-4.,南瑞自动控制公司.计算机监控系统技术说明书5.$%6.（责任编辑路 琳）电力系统核电技术信息网!年全网大会于!年#月$%&日在广东省深圳市召开。来自国家电力公司核电办公室、广东核电合营有限公司、电力规划设计总院、华东电力设计院、浙江省电力公司、山东电力集团公司、辽宁省电力公司和苏州热工研究所等(家单位共()名代表参加了会议，会议由网长单位苏州热工所主持。*#+会议对,来核电技术信息网所开展的工作进行了总结，对当前国内核电站运行、建设及潜在项目的启动等相关情况进行了相互沟通，同时就网章的修改向各网员单位发出了征询意见单。*!+网员单位分别就核电站厂址选择、经济分析、设计自主化、设备制造国产化；核电站建设和运行中涉及的项目管理、调试管理、文档及信息管理；建设及运行期间的质量保证等专题进行了交流，论文共计#(篇。通过交流，加强了网员单位之间的相互了解，达到了预期目的。*+网长、副网长单位及部分网员单位的与会代表分别以不同形式就核电技术信息网的现状、今后几年的主要工作内容及方式进行了探讨并提出许多积极有益的建议-也提议对于网的下一步工作还应加强各网员单位间的联络和沟通，征求各方意见，力争使核电技术信息网的活动及网刊办得更有特色、更富有吸引力，真正发挥网员的纽带作用，尽量满足各网员单位间对信息的需求。*.+与会代表在会议期间还到广东核电基地进行参观，现场了解我国目前!座已建成投产和正在建设的百万千瓦级核电站的情况。*(+本次会议确认了辽宁省电力公司成为核电技术信息网副网长单位事宜。!陈泓供稿!#$%变电站计算机监控系统的应用第&卷(#)年第)期电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系统统统统统统统统统统统统统统统统统统统统统统统核核核核核核核核核核核核核核核核核核核核核核核电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电技技技技技技技技技技技技技技技技技技技技技技技术术术术术术术术术术术术术术术术术术术术术术术信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信息息息息息息息息息息息息息息息息息息息息息息息网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网(#年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网大大大大大大大大大大大大大大大大大大大大大大大会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在深深深深深深深深深深深深深深深深深深深深深深深圳圳圳圳圳圳圳圳圳圳圳圳圳圳圳圳圳圳圳圳圳圳圳召召召召召召召召召召召召召召召召召召召召召召召开开开开开开开开开开开开开开开开开开开开开开开会议报道!*
